黄静月，常博学，李晓冬，孟德明

（1.电路国家级实验教学示范中心（桂林电子科技大学），广西 桂林541004；2.桂林航天工业学院，广西 桂林541004）

1 引言

模拟电子技术实验是电子信息类专业学生的必修课[1]，具有较强的实践性及工程创新性[2]，在基础课与专业课之间具有承上启下的作用，使整个课程体系无缝融合，同时，为“全国大学生电子设计竞赛”“全国大学生创新创业大赛”等以创新实践能力为主的学科竞赛作铺垫。调音电路是集成运算放大器的创新能力扩展，激发学生的综合实践创新能力，从死板的理论知识蜕变，成为现实生活中的有趣的工程实例。大学生通过模拟电子技术实验各环节的实践，既能巩固模拟电子技术的理论知识，又能将抽象的、不易理解的模拟电子技术理论知识转变为直观的感性认识，同时还可通过对所学知识的运用提高动手能力[3]。

2 实验原理

音调控制电路的主要功能是通过对放音频带内放大器的频率响应曲线的形状进行控制，从而达到控制放音音色的目的，以适应不同听众对音色的不同爱好。音调控制电路由RC 元件和集成运算放大器组成，利用RC 电路的传输特性以及集成运算放大器电压增益高的特点制作音调控制电路，提升或衰减某一频段的音频，在高保真放音电路中，实现高、中、低音分别可调的音调控制电路。

音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，负反馈式音调控制电路的噪声和失真较小。电路结构简单典型电路图如图1 所示。

电位器Rp1是高音调节电位器，Rp2是低音调节电位器，电容C 是音频信号输入耦合电容，电容C1、C2 是低音提升和衰减电容，电容C3 是高音提升和衰减电容，要求C3 的值远远小于C1。

对于低音信号来说，由于C3 的容抗很大，相当于开路，此时高音调节电位器Rp1 在任何位置对低音都不会影响。当低音调节电位器Rp2 滑动端调到最左端时，C1 被短路，电容C2 对于低音信号容抗大，起到了对低音提升的作用；当Rp2 的滑动端调到最右端时，电容C2 被短路，电容C1 对输入音频信号的低音信号具有较小的电压放大倍数，起到了低音衰减的作用。

图1 电路结构

对于高音信号来说，电容C1、C2 的容抗很小，可以认为短路。调节高音调节电位器Rp1，即可实现对高音信号的提升或衰减。

综上所述，负反馈式音调控制器的幅频特性曲线图如图2 所示。根据设计要求的放大倍数和各点的转折频率大小，即可确定出音调控制器电路的电阻、电容大小。

图2 音调控制电路的幅频响应波特图

3 实验内容

为了让学生在课程中一步一步接近模拟电子技术实验的精髓，直至能够融会贯通、做到自主创新[3]，实验教学过程分以下2 步。

3.1 实例教学指导、集成运算放大器的验证

课上需要给学生提供一些研究内容和实际电子系统设计的样例作为参考，逐步引导学生去研究和创新，学生需要课上验证比例运算电路、求和运算电路、微分和积分运算电路，并进行深入研究，研究电路结构、参数变化对性能的影响。实例教学指导的目的是让学生进一步理解电路的同时学会如何研究电路，激发学生的研究兴趣。

3.2 音调电路的创新与探索

创新的目的是为了让学生将学习的思路应用于实际，发挥自主性和创新性。收集现实生活中实用、有趣的电子电路系统，通过实验获得启发，让理论知识落地。RC 电路与集成运算放大器结合形成音调控制电路，实现电路高、中、低音的调节。该实验引导学生如何设计电路，学生不仅要将所学的多种电路连接起来组成一个小型电子系统，还需要自己去查阅资料，自主学习，自主探究，最后通过思考并发挥创造性去设计和实现目标电路，激发学生的创新热情[2]。

4 仿真分析

学生通过理论分析设计电路，以RC 电路与集成运算放大器为单元模块结合形成音调控制电路，实现电路功能；根据性能要求设计电路参数，分析参数对性能指标的影响；确定综合电路原理图，对电路进行仿真，仿真图如图3 所示。实验结果证明，调节电位器R4，在低音域，增益可以得到提升或衰减；调节电位器R6，高音域，增益也可以得到提升或衰减。因此，通过调节电位器可以实现电路音量调节。

图3 电路仿真图

5 总结

音调电路实验作为集成运算放大器实验的扩展，可作为基础扎实、动手能力强的学生的学习内容，充分调动学生的积极性，挖掘潜力，增强信心，从而实现教学差异化、层次化，更好地因材施教。