音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與制作

1、南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與制作姓 名：組 號(hào)：指導(dǎo)老師： 課程名稱：10w音頻功率放大器提交日期：2011年1月5日概 要幾周的實(shí)訓(xùn)下來(lái)我們學(xué)到了很多，這次實(shí)訓(xùn)是設(shè)計(jì)并制作一個(gè)10w音頻功率放大器，10w音頻功率放大器采用tda2003芯片制作電路原理圖，資料查找，元器件封裝，轉(zhuǎn)換pcb板，制作印制電路板，焊接與調(diào)試，最終達(dá)到項(xiàng)目要求：輸入電壓 18v，電流為1a，負(fù)載2歐的揚(yáng)聲器，最大不失真輸出功率=10w，輸入正弦信號(hào)，輸入阻抗10k歐，電壓放大倍數(shù)1-20連續(xù)可調(diào)，輸入一個(gè)信號(hào)源后，通過(guò)放大得到放大，聲音從外接揚(yáng)聲器發(fā)出來(lái)。目 錄概要.2第一章 音頻功率放大器

2、資料查找.411 音頻功率放大器原理圖.412 tda2003資料.41. 3 確定原理圖.5第二章 原理圖到pcb圖.621元器件的封裝.62. 2轉(zhuǎn)化為pcb圖.72. 3 pcb圖的布線.7第三章 焊接.103. 1元器件的檢測(cè).103. 2元器件焊接 .10第四章 電路板的調(diào)試.1241電路的測(cè)試與調(diào)試.124. 2數(shù)據(jù)記錄.12結(jié)論.13致謝.14參考文獻(xiàn).15 第一章 音頻功率放大器常用芯片11 音頻功率放大器原理圖分析項(xiàng)目的技術(shù)要求，技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)；通過(guò)查資料初步方案設(shè)計(jì)，對(duì)已經(jīng)查到的符合要求的資料進(jìn)行研究，12 tda2003資料 tda2003是雙電源，能有效地提高工作效

3、率和穩(wěn)定性，減少元件的數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)，降低噪聲。tda2003在4歐的負(fù)載上的功率是6-7瓦tda2003引腳功能定義：tda2003為5腳單列直插式，其引腳圖如下圖所示tda2003引腳功能 1同相輸入4輸出2反相輸入5電源3接地tda2003的技術(shù)特點(diǎn)|：1. 工作電壓范圍廣（2-6v）；2. 工作電流小（典型值為27ma）；3. 具有芯片禁止端，控制芯片的掉線；4. 負(fù)載適用范圍寬。tda2003的優(yōu)點(diǎn)：低電源、低功耗、外接元件少的音頻功率放大芯片。|1. 3 確定原理圖原理圖如下：第二章 理圖到pcb圖21元器件的封裝 1. 電感2. 直流電源插座 2. 1n5822 3. 電位器2. 2

4、轉(zhuǎn)化為pcb圖 根據(jù)宗地設(shè)計(jì)方案選擇元器件;分析對(duì)比不同的元器件的性價(jià)比； 電路原理圖里檢查各個(gè)元器件的連接、封裝、元器件的排版、芯片的引腳：如果有錯(cuò)誤，在錯(cuò)誤詳細(xì)列表中，查看錯(cuò)誤的具體信息并且改正所有的錯(cuò)誤；如果電路沒(méi)有錯(cuò)誤，直接轉(zhuǎn)換器pcb（update pcb）。2. 3 轉(zhuǎn)化為pcb圖pcb中常見(jiàn)錯(cuò)誤: (1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告node沒(méi)有找到: a. 原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中沒(méi)有的封裝; b. 原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中名稱不一致的封裝; c. 原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中pin number不一致的封裝.如三極管:sch中pin number 為e,b,c, 而pcb中為1

5、,2,3. (2)打印時(shí)總是不能打印到一頁(yè)紙上: a. 創(chuàng)建pcb庫(kù)時(shí)沒(méi)有在原點(diǎn); b. 多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件,pcb板界外有隱藏的字符.選擇顯示所有隱藏的字符, 縮小 pcb, 然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi). a.創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表 1.網(wǎng)絡(luò)表是原理圖與pcb的接口文件，pcb設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)所用的原理圖和pcb設(shè)計(jì)工具的特性，選用正確的網(wǎng)絡(luò)表格式，創(chuàng)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)表。 2.創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)工具的特性，積極協(xié)助原理圖設(shè)計(jì)者排除錯(cuò)誤。保證網(wǎng)絡(luò)表的正確性和完整性。 3.確定器件的封裝（pcb footprint）4.創(chuàng)建pcb板 根據(jù)單板結(jié)構(gòu)圖或?qū)?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)板框,創(chuàng)建pcb設(shè)計(jì)文件；注意正確選

6、定單板坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，原點(diǎn)的設(shè)置原則：a.單板左邊和下邊的延長(zhǎng)線交匯點(diǎn)。b.單板左下角的第一個(gè)焊盤。板框四周倒圓角，倒角半徑5mm。特殊情況參考結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。b.布局1.根據(jù)結(jié)構(gòu)圖設(shè)置板框尺寸，按結(jié)構(gòu)要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件，并給這些器件賦予不可移動(dòng)屬性。按工藝設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行尺寸標(biāo)注。2.根據(jù)結(jié)構(gòu)圖和生產(chǎn)加工時(shí)所須的夾持邊設(shè)置印制板的禁止布線區(qū)、禁止布局區(qū)域。根據(jù)某些元件的特殊要求，設(shè)置禁止布線區(qū)。3.綜合考慮pcb性能和加工的效率選擇加工流程。加工工藝的優(yōu)選順序?yàn)椋涸鎲蚊尜N裝元件面貼、插混裝（元件面插裝焊接面貼裝一次波峰成型）雙面貼裝元件面貼插混裝、焊接面貼裝。4.布局

7、操作的基本原則a.遵照“先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件應(yīng)當(dāng)優(yōu)先布局b.布局中應(yīng)參考原理框圖，根據(jù)單板的主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件c.布局應(yīng)盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線最短;高電壓、大電流信號(hào)與小電流，低電壓的弱信號(hào)完全分開(kāi);模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開(kāi)；高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi)；高頻元器件的間隔要充分d.相同結(jié)構(gòu)電路部分，盡可能采用“對(duì)稱式”標(biāo)準(zhǔn)布局；e.按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化布局； 2. 4 pcb圖的布線轉(zhuǎn)換之后，畫一個(gè)長(zhǎng)80mm，寬60mm的矩形框，把各個(gè)元器件有規(guī)矩的放在其中，并在底層連接導(dǎo)線。盡量使導(dǎo)線減少交叉。在pcb設(shè)

8、計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè)pcb中，以布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。pcb布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動(dòng)布線及交互式布線，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 自動(dòng)布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線，快速地把短線連通，然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局

9、的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開(kāi)已布的線。 并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。 對(duì)目前高密度的pcb設(shè)計(jì)已感覺(jué)到貫通孔不太適應(yīng)了， 它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用，還省出許多布線通道使布線過(guò)程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，pcb 板的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而又簡(jiǎn)單的過(guò)程，要想很好地掌握它，還需設(shè)計(jì)人員去自廣大電子工程已體會(huì)，才能得到其中的真諦。 第三章 焊接3. 1元器件的檢測(cè) 電容的檢測(cè)如果用指針式萬(wàn)用表，一般用r1k檔，將表筆分別接上電容的兩極。這時(shí)萬(wàn)用表指針將擺動(dòng)，然后慢慢恢復(fù)到零位或零位附近。這樣的電容器是好的。電容器的容

10、量越大，充電時(shí)間越長(zhǎng)，指針向00方向擺動(dòng)得也越慢。 如果接上后，指針不動(dòng)顯示的阻值很少并不動(dòng)，可以肯定是壞。如果用數(shù)字表測(cè)電容檔測(cè)試，即可測(cè)出電容的容量和好壞。如果電容是好的話，表上數(shù)字即顯示電容的容量。穩(wěn)壓二極管的檢測(cè)首先利用萬(wàn)用表r1k擋，按前述方法把被測(cè)管的正、負(fù)電極判斷出來(lái)。然后將萬(wàn)用表?yè)苤羠10k擋上，黑表筆接被測(cè)管的負(fù)極，紅表筆接被測(cè)管的正極，若此時(shí)測(cè)得的反向電阻值比用r1k擋測(cè)量的反向電阻小很多，說(shuō)明被測(cè)管為穩(wěn)壓管；反之，如果測(cè)得的反向電阻值仍很大，說(shuō)明該管為整流二極管或檢波二極管。發(fā)光二極管的檢測(cè)發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦裕褂胷10k檔可測(cè)出其正、反向電阻。一般正向電阻應(yīng)小于3

11、0k歐姆，反向電阻應(yīng)大于1m歐姆。若正、反向電阻均為零，說(shuō)明內(nèi)部擊穿短路。若正、反向電阻均為無(wú)窮大，證明內(nèi)部開(kāi)路。3. 2元器件焊接 手工焊接的基本步驟步驟一：準(zhǔn)備施焊步驟二： 加熱焊件步驟三：送入焊絲步驟四：移開(kāi)焊絲步驟五：移開(kāi)烙鐵，對(duì)照電路板在pc版焊接元器件1.電烙鐵的選擇電烙鐵的功率應(yīng)由焊接點(diǎn)的大小決定，焊點(diǎn)的面積大，焊點(diǎn)的散熱速度也快，所以選用的電烙鐵功率也應(yīng)該大些。一般電烙鐵的功率有20w25w 等等。選用30w左右的功率比較合適。電烙鐵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，烙鐵頭部會(huì)生成一層氧化物，這時(shí)它就不容易吃錫，這時(shí)可以用銼刀銼掉氧化層，將烙鐵通電后等烙鐵頭部微熱時(shí)插入松香，涂上焊錫即可繼續(xù)使

12、用，新買來(lái)的電烙鐵也必須先上錫然后才能使用。2.焊錫和助焊劑選用低熔點(diǎn)的焊錫絲和沒(méi)有腐蝕性的助焊劑，比如松香，不宜采用工業(yè)焊錫和有腐蝕性的酸性焊油，最好采用含有松香的焊錫絲，使用起來(lái)非常方便。3焊接方法元件必須清潔和鍍錫，電子元件在保存中，由于空氣氧化的作用，元件引腳上附有一層氧化膜，同時(shí)還有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一層焊錫（俗稱搪錫），然后再進(jìn)行焊接。經(jīng)過(guò)上述處理后元件容易焊牢，不容易出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。焊接的溫度和焊接的時(shí)間焊接時(shí)應(yīng)使電烙鐵的溫度高于焊錫的溫度，但也不能太高，以烙鐵頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接時(shí)間太短，焊點(diǎn)的溫度過(guò)低，焊點(diǎn)融化不充分，焊點(diǎn)粗糙容易造成虛焊，

13、反之焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，焊錫容易流淌，并且容易使元件過(guò)熱損壞元件。焊接點(diǎn)的上錫數(shù)量焊接點(diǎn)上的焊錫數(shù)量不能太少，太少了焊接不牢，機(jī)械強(qiáng)度也太差。而太多容易造成外觀一大堆而內(nèi)部未接通。焊錫應(yīng)該剛好將焊接點(diǎn)上的元件引腳全部浸沒(méi)，輪廓隱約可見(jiàn)為好。注意烙鐵和焊接點(diǎn)的位置初學(xué)者在焊接時(shí)，一般將電烙鐵在焊接處來(lái)回移動(dòng)或者用力擠壓，這種方法是錯(cuò)誤的。正確的方法是用電烙鐵的搪錫面去接觸焊接點(diǎn)，這樣傳熱面積大，焊接速度快。 4.焊接后的檢查焊接結(jié)束后必須檢查有無(wú)漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造成的元件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)搖動(dòng)應(yīng)立即補(bǔ)焊第四章 電路板的調(diào)試41電路的測(cè)試與調(diào)試 在電路上外

14、接一個(gè)4歐姆的電阻負(fù)載，接通18v的穩(wěn)壓電源，通過(guò)信號(hào)線把手機(jī)音頻信號(hào)輸入，再用示波器測(cè)量輸出的正弦波，調(diào)節(jié)使失真最小且波形最大，容易讀數(shù)通電觀察：通電后不要急于測(cè)量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無(wú)異常現(xiàn)象，例如有無(wú)冒煙現(xiàn)象，有無(wú)異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試一般是指在不加輸入信號(hào)，或只加固定的電平信號(hào)的條件下所進(jìn)行的直流測(cè)試，可用萬(wàn)用表測(cè)出電路中各點(diǎn)的電位，通過(guò)和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過(guò)更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工

15、作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。動(dòng)態(tài)調(diào)試：動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號(hào)，按信號(hào)的流向，順序檢測(cè)各測(cè)試點(diǎn)的輸出信號(hào)，若發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。測(cè)試過(guò)程中不能憑感覺(jué)和印象，要始終借助儀器觀察。使用示波器時(shí)，最好把示波器的信號(hào)輸入方式置于“dc”擋，通過(guò)直流耦合方式，可同時(shí)觀察被測(cè)信號(hào)的交、直流成分。通過(guò)調(diào)試，最后檢查功能塊和整機(jī)的各種指標(biāo)（如信號(hào)的幅值、波形形狀、相位關(guān)系、增益、輸入阻抗和輸出阻抗等）是否滿足設(shè)計(jì)要求，如必要，再進(jìn)一步對(duì)電路參數(shù)提出合理的修正。4. 2數(shù)據(jù)記錄 把示波器測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)為下面的計(jì)算做準(zhǔn)備。結(jié) 論

16、 制作出自己的實(shí)訓(xùn)作品，并且能夠演示的很好，把自己的美妙的音樂(lè)放大，有種說(shuō)不出的成就感啊。二周的實(shí)訓(xùn)很快就結(jié)束了，通過(guò)這倆周的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)，使我們對(duì)音頻功率放大器有了一定的了解。并且我們也基本掌握了音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與制作。從查找芯片，初步設(shè)計(jì)電路，到用protel 99se軟件繪制電路原理圖，pcb板圖以及焊接，每個(gè)步驟我們都學(xué)到了不少知識(shí)。掌握了測(cè)量電子元件的技術(shù)參數(shù)，技術(shù)指標(biāo)的方法，鞏固了焊接技巧。這為我們以后的理論學(xué)習(xí)和實(shí)際動(dòng)手操作都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這次實(shí)訓(xùn)不僅讓我們了解掌握了音頻功率放大器的基本知識(shí)和實(shí)用價(jià)值，也培養(yǎng)了我們動(dòng)手操作能力，加強(qiáng)了我們小組成員之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，實(shí)訓(xùn)真是多多益善啊。 致 謝本次實(shí)訓(xùn)我們是在楊燕老師的悉心指導(dǎo)下完成的。二周以來(lái)她們對(duì)本次實(shí)訓(xùn)傾注了大量的心血。各位老師深厚的專業(yè)知識(shí)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的做事態(tài)度、平易近人的人格作風(fēng)深深地感染了我們，是我們受益匪淺。感謝各位老師對(duì)我們的諄諄教誨和耐心的幫助，使我們順利地完成了本次實(shí)訓(xùn)任務(wù)。在本次實(shí)訓(xùn)任務(wù)