電氣信息學院課程設計雙聲道BTL功放電路設計

1、武漢工程大學電氣信息學院 課程設計目 錄摘 要 1abstract 1第一章 緒論 21.1雙聲道btl功放電路設計內(nèi)容21.2 雙聲道btl功放電路設計要求 21.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2第二章 btl簡介32.1 btl功率放大電路簡介 32.2 btl電路的組成及工作原42.3 btl集成功放電路的構成. 5第三章btl功放工作原理 63.1 btl功放電路63.2 btl功放電路工作原理63.3. btl功放電路特點63.4 ocl功放電路 63.5 ocl電路特點7第四章雙聲道btl功放電路原理圖設計74.1 電路原理結構框圖 74.2 btl電路原理圖8第五章 雙聲道btl功放單元電

2、路設計 95.1 電源電路 95.2 前置放大電路105.3 功率放大電路 115.4 音量控制電路12總 結 .12致 謝 .14參考文獻 .14附 錄. 15- 17 -摘 要分析分立元件btl電路及輸入信號和輸出信號的特點，歸納出構成btl電路的一般原則，同時介紹了集成功放電路在不同用法下如何構成btl。在實際工作中使用起來更加方便容易。集成功率放大器由于不僅具有體積小、重量輕、成本低、外圍元件少、安裝調(diào)試簡單、使用方便的優(yōu)點；而且在性能上也優(yōu)于分立元件，例如溫度穩(wěn)定性好，功耗小、失真小，特別是集成功率放大器內(nèi)部還設置有過熱、過電流、過電壓等自動保護功能的電路對電路自行進行保護。由于集成

3、功率放大器具有分立元件不具有的很多優(yōu)點，近年來集成功率放大器件發(fā)展很快，使用相當廣泛。集成功放在實際應用中通常接成ocl電路，或otl電路，接成btl（balanced transformer less）電路卻很少，而btl電路的優(yōu)點是電源利用率比前面兩種電路高4倍。采用音頻電位器控制，通過改變輸入音頻功放的電壓大小，從而改變輸出聲音大小。整體電路連接，輸入小音頻信號，接通電源，便可聽到放大后的雙聲音頻效果。關鍵詞：btl電路、集成功率放大器、電位器abstractbtl circuit analysis division element and the input signal and th

4、e characteristics of the output signal, summarized the btl circuit constitute the general principle, and introduces the integrated amplifier circuit different usage in how to constitute btl. in practical work convenient for operation easy. integrated power amplifier has not only because of its small

5、 volume, light weight, low cost, peripheral less component, installation and debugging of the advantages of simple and easy to use; and the performance is better than division components, like temperature stability, low consumption, distortion is small, especially integrated internal power amplifier

6、 is set overheated, over electric current, over voltage and automatic protection function of the circuit to circuit to make their own protection. due to the integrated power amplifier has elements have divided in recent years many advantages, and integrated power amplifier device development soon, u

7、se very wide. set on the practical application of success usually take into ocl circuit, or otl circuit, then into btl (balanced transformer less) circuit, and btl circuit but rarely the advantages of power utilization rate is more than the first two circuit four times as high. the audio potentiomet

8、er, through the change control input audio power amplifier, which changes the output voltage size voice size. the whole circuit connection, input small audio signal, switch on the power, and you can hear the audio amplification sees effect.keywords: btl circuit, integrated power amplifiers, potentio

9、meter 第一章 緒論1.1、雙聲道btl功率放大器內(nèi)容：1、 了解雙聲道btl功放電路的基本工作原理2、 完成信號雙聲道btl功放電路設計并分析計算單元電路，對元器件進行選型。3、 繪制雙聲道btl功放電路圖4、 組裝、調(diào)試雙聲道btl功放電路5、 進行實物檢查、設計答辯并完成設計報告12、雙聲道btl功率放大器要求1、 在教師指導下完成雙聲道btl功放電路設計2、 組裝、調(diào)試信號雙聲道btl功放電路3、 按指導老師要求撰寫課程設計報告，畫出完整的電路圖1.3、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1、中國雙聲道音頻功放電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境2、中國雙聲道音頻功放電路市場發(fā)展結構分布1、國內(nèi)外產(chǎn)品供給結構2、國內(nèi)區(qū)域

10、供給結構第二章 btl簡介2.1 btl功率放大電路簡介(bridge-tied-load)意為橋接式負載。負載的兩端分別接在兩個放大器的輸出端。其中一個放大器的輸出是另外一個放大器的鏡像輸出，也就是說加在負載兩端的信號僅在相位上相差180。負載上將得到原來單端輸出的2倍電壓。從理論上來講電路的輸出功率將增加4倍。btl電路能充分利用系統(tǒng)電壓，因此btl結構常應用于低電壓系統(tǒng)或電池供電系統(tǒng)中。在汽車音響中當每聲道功率超過10w時，大多采用btl形式。btl形式不同于推挽形式，btl的每一個放大器放大的信號都是完整的信號，只是兩個放大器的輸出信號反相而已。用集成功放塊構成一個btl放大器需要一個

11、雙聲道或兩個單聲道的功放塊。但是并不是所有的功放塊都適用于btl形式，btl形式的幾種接法也各有優(yōu)劣。典型的功放集成塊有tda2030a lm1875 lm4766 lm3886 tda1514等. btl（balanced transformer less）電路，稱為平衡橋式功放電路。它由兩組對稱的otl或ocl電路組成，揚聲器接在兩組otl或ocl電路輸出端之間，即揚聲器兩端都不接地。btl電路的主要特點有：可采用單電源供電，兩個輸出端直流電位相等，無直流電流通過揚聲器，與otl、ocl電路相比，在相同電源電壓、相同負載情況下，btl電路輸出電壓可增大一倍，輸出功率可增大四倍，這意味著在較

12、低的電源電壓時也可獲得較大的輸出功率，但是，揚聲器沒有接地端，給檢修工作帶來不便。 功率放大器電路形式的判斷：可根據(jù)功放對管的輸出端與揚聲器的接法來判斷其電路結構形式。otl功放電路的輸出端的直流電位為電源電壓的一半，揚聲器一端接地，另一端通過大容量耦合電容與功放輸出端相接；ocl功放電路采用雙電源供電，使其輸出端的直流電位為零，揚聲器一端接地，另一端直接與功放輸出端相接；btl功放電路采用兩個功放對，揚聲器直接連接在兩個功放對的輸出端，不需要耦合電容。 為了實現(xiàn)單電源供電，且不用變壓器和大電容，可采用橋式推挽功率放大電路，簡稱btl電路。 btl電路的優(yōu)點有只需要單電源供電，(但還是有用雙電

13、源)且不用變壓器和大電容，輸出功率高。缺點是所用管子數(shù)量多，很難做到管子特性理想對稱，且管子總損耗大，轉換效率低。22 btl電路的組成及工作原理ocl和otl兩種功放電路的效率雖很高，但是它們的缺點就是電源的利用率都不高，其主要原因是在輸入正弦信號時，在每半個信號周期中，電路只有一個晶體管和一個電源在工作。為了提高電源的利用率，也就是在較低電源電壓的作用下，使負載獲得較大的輸出功率，一般采用平衡式無輸出變壓器電路，又稱為btl電路，如圖1所示。（1） 該電路仍然為乙類推挽放大電路，利用對稱互補的2個電路完成對輸入信號的放大；其輸出電壓的幅值為：uomvcc。最大輸出功率為：（2）同otl電路

14、相比，同樣是單電源供電，在vcc，rl相同條件下，btl電路輸出功率為otl電路輸出功率的4倍，即btl電路電源利用率高；（3）btl電路的效率在理想情況下，仍近似為78.5%。 23 btl集成功放電路的構成1集成功率放大電路構成btl電路的條件在實際工作中經(jīng)常用到集成功率放大電路，兩塊對稱集成功率放大電路也可構成btl電路。用集成電路怎樣才能構成btl電路。上面已經(jīng)介紹了分立元件的btl電路，首先我們來分析分立元件btl電路特點：（1）由電路結構中可見，btl電路由2個互補對稱電路構成，a1，a2電路的元件參完全相同；（2）2個互補放大器輸入端電壓極性相反，其值大小相等，即為差模信號。（3

15、）2個互補集成放大電路輸出端電壓的極性相反，值大小相等，即負載rl兩端電壓大小相等，極性相反。根據(jù)以上特點，可采用2種型號、參數(shù)完全相同的集成功率放大電路，且使2個放大輸入信號極性相反，同時使負載兩端（輸出端）的電壓極性相反，便可構成btl電路，在實際中通常這種方法，容易使電路參數(shù)完全對稱，一般采用雙功率放大電路構成。其原理框圖如圖2所示，要求a1，a2輸入信號大小相等，放大電路輸入、輸出回路完全相同，只有這樣才能保證負載rl兩端電壓大小相等；另一方面要求a1，a2都不具有（或都有）倒相作用，保證負載兩端電壓極性相反。另一種方法就是將雙端輸入改為單端輸入，輸入、輸出信號滿足上述要求即可。 2集

16、成功放構成btl的方法根據(jù)以上特點集成功率放大電路在btl電路中可采用以下方法：(1) 電流驅(qū)動法(2)并聯(lián)接法(3)電壓輸出法(4)雙橋電路接法第三章btl功放工作原理3.1 btl功放電路btl是英文balanced transformer less的縮寫，意為平衡式無輸入變壓器。btl功放電路又稱為橋接推挽功放電路。3.2 btl功放電路工作原理v1和v2是一組ocl電路輸出級，v3和v4是另一組ocl電路輸出級。兩組功放的兩個輸入信號的大小相等、方向相反。圖2-1-1 btl功放電路如圖2-2-1所示，在輸入信號-ui為正半周，+ui為負半周時v1,v4截止，v2,v3導通，此時負載上

17、的電流從右到左。3.3 btl功放電路特點1、采用單電源供電，兩個輸出端直流電位相等，無直流電流通過揚聲器。2、與otl、ocl電路相比，在相同電源電壓、相同負載下，btl電路輸出電壓可增大一倍，輸出功率可增大四倍，因此，在較低的電源電壓也可獲得較大的輸出功率。3.4 ocl功放電路ocl（output condensert less）稱為無輸出電容功放電路。（1）、采用雙電源工作方式（2）、省去了輸出耦合電容圖3.2.1 ocl功放電路3.5 ocl電路特點1.采用雙電源供電方式，輸出端直流電位為零。 2由于沒有輸出電容，低頻特性很好。3.揚聲器一端接地，一端直接與放大器輸出端連接，因此須設

18、置保護電路。 4.具有恒壓輸出特性，允許選擇4、8或16負載。5.最大輸出電壓振幅為正負電源值，額定輸出功率約為v2cc/（2rl）。第四章雙聲道btl功放電路原理圖設計41 電路原理結構框圖音頻功率放大器主要有電源電路、前置放大電路、功率放大電路、音量控制電路等四部分構成，構成框圖見圖3-1-1所示。前置放大揚聲器功率放大電源電路音量控制音頻輸入圖3-1-1 雙聲道btl功放設計框圖4.2 btl電路原理圖根據(jù)電路設計框圖和第四章各單元電路的設計，繪出如圖3-2-1所示的總原理電路圖。圖4.2 雙聲道btl功放電路原理圖第五章 雙聲道btl功放單元電路設計5.1 電源電路直流電源電路有降壓變

19、壓器、全波整流、濾波和穩(wěn)壓電路構成。我們選用tda2030作為功放管，其直流供電電壓為618v,因此為了產(chǎn)生14v的直流電源，我們選擇了100w的環(huán)牛變壓器，輸出雙12v交流電，負載為8w揚聲器。整流電路，見圖4-1-1所示。圖4-1-1 整流電路u1正半周時，tr1次級a點電位高于b點電位，二級管d1、d3導通，電流自上而下流過rl；u1負半周時，tr1級a點電位低于b點電位，二極管d2、d4導通，電流自上而下流過rl。于是rl兩端產(chǎn)生單方向全波脈動直流電壓uo。負載和整流二極管上的電壓和電流負載電壓： 負載電流：二極管的平均電流：二極管承受反向峰值電壓：電容的容量：實際電容容量考慮到濾波的

20、效果，各項參數(shù)留出一定的余量，容量選擇為2200uf或3300uf，耐壓值選擇為25v，整流橋耐壓值選擇為25v，額定電流選擇為3a。雙聲道btl功放中電源電路如圖4-1-2所示。圖4-1-2 電源電路5.2 前置放大電路前置放大器的主要功能一是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；二是使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。放大電路，見圖4-2-1所示。圖4-2-1 前置放大電路前置放大器為左、右聲道各提供一級同相運算比例放大器（電壓串聯(lián)負反饋電路），進行電壓放大，電路如圖4-2-1所示放大電路具有輸入阻抗搞的特點，電容c27、c28是去耦電容，消除高頻雜波。前置放

21、大器的下限頻率由電容c19和電阻r22決定。電壓放大倍數(shù)：5.3 功率放大電路本設計選用集成功放實現(xiàn)圖4-3-1 tda2030管腳圖 圖4-3-2 tda2030組成的ocl功率放大器電路由tda2030構成的ocl功率放大器電路如圖4-3-2所示。該電路由tda2030組成的負反饋電路，其交流電壓放大倍數(shù)為二極管d1、d2起保護作用，一是限制信號過大，二是防止電源極性接反。r4、c2組成輸出相移校正網(wǎng)絡，使負載接近純電阻。電容c1是輸入耦合電容，其大小決定功率放大器的下限頻率。電容c3、c6是低頻旁路電容，電容c4、c5是高頻旁路電容，電位器rp是音量調(diào)節(jié)電位器。本設計為了獲得更大的輸出功

22、率,采用兩個構成功率放大器,其中右聲道電路如圖4-3-3所示。為同相比例運算放大器，輸入音頻信號通過交流耦合電容饋入同鄉(xiāng)輸入端腳，交流閉環(huán)增益r4同時又使電路構成直流全閉環(huán)組態(tài)，確保電路直流工作點穩(wěn)定。u2(tda2030)為反相比例運算放大器，它的輸入信號是由u1輸出端uo1的經(jīng)r10、r19分壓器衰減后取得的，并經(jīng)電容c9后饋給反相輸入端腳，它的交流閉環(huán)增益由揚聲器得到的功率按下式計算：btl功放電路能把單路功放的輸出功率（po）擴展4倍，但實際上卻受到集成電路本身功耗和最大輸出電流的限制。5.4 音量控制電路本音頻控制控制電路采用簡單的音頻電位器控制，主要是通過改變輸入音頻功放的電壓大小

23、，從而改變輸出聲音大小?？?結 通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關btl有關的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要

24、退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法。我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在

25、實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情?；仡櫰鸫苏n程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把

26、所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。致 謝在老師和同學們的幫助下，我的專業(yè)知識得到了進一步的提高，在整個設計過程中我也體會到了堅持的重要性，對待任

27、何困難都要有堅持不懈的心理和斗志，才能在學習的過程中取得更多的知識和經(jīng)驗。我要感謝，非常感謝我的導師代老師。她為人隨和熱情，治學嚴謹細心。在閑聊中她總是能像知心朋友一樣鼓勵你。 知識是人類進步的階梯，而傳授知識的各位老師則是我們登上階梯的領路人。沒有各位老師的辛勤教育，便不會有我們今天的累累果實。其次要感謝和我一起作設計的各位同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在這段課程設計的日子里，我們再一次驗證了團結就是力量這句真理，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我得到了知識以外的東西，就是團結和友誼。參考文獻1康華光主編.電子技術基礎（模擬部分）（第四版）m.北京:高等教育出版社,1999,2000.2彭介華主編.電子技術課程設計指導m.北京:高等教育出版社3謝自美主編.電子線路設計、實驗與測試(第二版)m.武漢:華中科技大學出版社.4汪學典主編.電子技術實驗m.武漢:華中科技大學出版社.附錄 附錄一 tda2030簡介（1）基本介紹tda2030a是德律風根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用v型5 腳單列直插式塑料封裝結構。如圖1所示，按引腳的形狀引可分為h型和v型。該集成電路廣