音頻放大器擴(kuò)音機(jī)的設(shè)計(jì)論文

1、音頻放大器（擴(kuò)音機(jī)）的設(shè)計(jì)摘要:音頻放大器可以用來(lái)話音擴(kuò)音、音樂(lè)欣賞、卡拉ok伴唱，其中的電子混響器使聲音聽(tīng)起來(lái)具有一定深度感和空間立體感。音響放大器是由話筒放大器、混合前置放大器、電子混響器、音調(diào)控制器、功率放大器幾部分組成。設(shè)計(jì)首先設(shè)計(jì)電路原理圖，在multisim仿真中實(shí)現(xiàn)了話筒和聲音的混合放大，繼而在protel中制作pcb版，買(mǎi)好元件后在萬(wàn)用板上進(jìn)行焊接，最終完成設(shè)計(jì)。 電路設(shè)計(jì)完成后，開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試：通過(guò)對(duì)系統(tǒng)在multisim軟件下仿真測(cè)試，也對(duì)印制板進(jìn)行調(diào)試。在本設(shè)計(jì)中，測(cè)試后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)基本能達(dá)到要求。 protel99se是應(yīng)用于windows9x/2000/nt操作系統(tǒng)下

2、的eda設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3d模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。關(guān)鍵字： 混合放大 multisim protel99seabstract: audio amplifier can be used to voice and music appreciation, araokeanchang, including electronic reverb units that sounds with certain se

3、nse of depth and space stereo feeling.audio amplifier is mixed by the receiver amplifiers, preamplifier, electronic reverb units, tone controller, power amplifier.design first, in the circuit principle diagram design multisim simulation in the microphone and sound mixing amplification, and in making

4、 pcb, protel bought in universal plate after components for welding, final design.after the completion of the circuit design, the system is tested: through the system software simulation test in multisim under, debugging of printed circuit board. in this design, testing that the system can meet the

5、requirements. protel99se is applied to windows9x / 2000 / nt under the operating system, using eda software design of library management mode, can undertake networking design, strong data exchange capacity and openness and 3d simulation function, is a 32-bit design software, can complete the circuit

6、 principle diagram design, printed circuit design and programmable logic device design work, can design 32 signal layer, 16-16 power formation and machining.key words: amplifier multisim protel99se 目 錄第1章.緒論.1第2章.設(shè)計(jì)任務(wù).1第3章.方案選擇.第4章.設(shè)計(jì)原理說(shuō)明.6 4.1 主要組成部分結(jié)構(gòu)介紹和原理說(shuō)明.6 4.2 音響放大器的工作原理.8第5章.產(chǎn)品說(shuō)明.4 5.1 話音放大器.

7、45.2 電子混響器.45.3 混音前置放大器.5第6章.pcb制作.9 6.1音頻放大器元件清單.10 6.2電路原理圖. 6.3 pcb圖.18 6.4芯片引腳圖及其功能表.第7章.安裝工藝.11 7.1安裝工具.11 7.2安裝的具體步驟.11第8章.調(diào)整與測(cè)試.12 8.1 電路調(diào)試技術(shù).12 8.2 整機(jī)功能試聽(tīng).139.心得體會(huì).1410.鳴謝.1511.參考文獻(xiàn).1712附錄.17 第1章.緒論1.1引言 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對(duì)音頻功率放大器的要求越來(lái)越高。音頻是多媒體中的一種重要媒體。人能夠聽(tīng)見(jiàn)的音頻信號(hào)的頻率范圍大約是 60hz-20khz 其中語(yǔ)

8、音大約分布在300hz-4khz之內(nèi)，而音樂(lè)和其他自然聲響是全范圍分布的。如何通過(guò)分析儀器讓音頻功放達(dá)到更高的要求是許多人為之努力的永恒的課題，聲音經(jīng)過(guò)模擬設(shè)備記錄或再生，成為模擬音頻，再經(jīng)數(shù)字化成數(shù)字音頻，音頻分析就是以數(shù)字音頻信號(hào)為分析對(duì)象以數(shù)字信號(hào)處理的各種理論為分析手段，提取信號(hào)在時(shí)域，頻域內(nèi)一系列特性的過(guò)程。 本文基于所學(xué)知識(shí)模擬制作音響功率放大器，踐實(shí)所學(xué)知識(shí)掌握程度，并通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)來(lái)制造和改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品，實(shí)際動(dòng)手的過(guò)程中遇見(jiàn)了很多問(wèn)題，但是在老師的指導(dǎo)和幫助下解決相應(yīng)的問(wèn)題。同時(shí)在與同組人的討論學(xué)習(xí)過(guò)程中加強(qiáng)可團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)，加強(qiáng)了相互間協(xié)調(diào)合作的能力，從而高質(zhì)、高效的完成本項(xiàng)任

9、務(wù)。1.2 音頻功率放大器概述音響技術(shù)的發(fā)展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場(chǎng)效應(yīng)管四個(gè)階段。1906年美國(guó)的德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開(kāi)創(chuàng)了揉電聲技術(shù)的先河。1927年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋nfb（negative feedback）技術(shù)后，使音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，比較有代表性的如“威廉遜”放大器，而1947年威廉遜先生在一篇設(shè)計(jì)hi-fi（high fidelity）放大器的文章中介紹了一種成功運(yùn)用負(fù)反饋技術(shù)，成為了hi-fi史上一個(gè)重要的里程碑。 60年代由于晶體管的出現(xiàn)，使功率放大器步入了一個(gè)更為廣闊的天地。晶體管放大器細(xì)膩動(dòng)人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動(dòng)態(tài)

10、范圍等特點(diǎn)，各種電路也相應(yīng)產(chǎn)生，如：“otl （output transformer less）” 無(wú)輸出放大器、“ocl（output capacitor less）”放大器等。直至70年代，晶體管放大技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，各種新型電路不斷出現(xiàn)，如：較成功地解決了負(fù)反饋電路的瞬態(tài)失真和高頻相位反轉(zhuǎn)問(wèn)題的無(wú)負(fù)反饋放大電路；成功地將甲、乙放大器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起的超甲類放大電路；具有輸出功率大、失真小的電流傾注式放大電路等等。從而使晶體管放大器成為音響技術(shù)發(fā)展中的主流。在60年代初，美國(guó)首先推出音響技術(shù)中的新成員集成電路，到了70年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體積小、功能多等特點(diǎn)，逐步被音響界所認(rèn)

11、識(shí)。發(fā)展至今，厚膜音響集成電路、運(yùn)算放大集成電路被廣泛用于音響電路。第2章.設(shè)計(jì)任務(wù)2.1設(shè)計(jì)目的2.1.1集成功率放大器內(nèi)部電路工作原理2.1.2掌握其外圍電路的設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)測(cè)試方法2.1.3響放大器的設(shè)計(jì)方法與電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)2.2設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)2.2.1技術(shù)指標(biāo)額定功率p0.3w，負(fù)載阻抗為10，頻率響應(yīng)范圍為50hz-20khz，輸入阻抗大于20k，放大倍數(shù)20db。2.2.2設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)話音放大與混合前置放大器、音調(diào)控制級(jí)、功率放大級(jí)；（2）選定元器件和參數(shù)，并設(shè)計(jì)好電路原理圖；（3）在萬(wàn)能板或面包板或pcb板上進(jìn)行電路安裝調(diào)測(cè)；（4）測(cè)試輸出功率；（5）測(cè)試輸

12、入阻抗；（6）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。2.2.3設(shè)計(jì)擴(kuò)展要求 （1）能驅(qū)動(dòng)額定功率p8w的揚(yáng)聲器； （2）電路電壓放大級(jí)輸出阻抗低，能帶500負(fù)載。2.3設(shè)計(jì)提示2.3.1音響放大器的設(shè)計(jì)框圖如圖4-1所示2.3.2音響放大器各級(jí)增益分配如圖4-2所示2.3.3設(shè)計(jì)用儀器設(shè)備：示波器、交流毫伏表、萬(wàn)用表、低頻信號(hào)發(fā)生器、實(shí)驗(yàn)面包板或萬(wàn)能板、智能電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)4 設(shè)計(jì)用主要器件: 電子混響延時(shí)模塊一片、集成功放lm386（或la4102）一片、四運(yùn)放lm324一塊（或741三塊）、la4102、高阻話筒20k一個(gè)、揚(yáng)聲器（8歐/4w）一個(gè)、電阻電容若干。2.4設(shè)計(jì)報(bào)告要求2.4.1選定設(shè)計(jì)方案；2.4.2擬出

13、設(shè)計(jì)步驟，畫(huà)出設(shè)計(jì)電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值；2.4.3列出設(shè)計(jì)電路測(cè)試數(shù)據(jù)表格；2.4.4進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)和分析，并寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。2.5設(shè)計(jì)總結(jié)與思考2.5.1總結(jié)話音放大器的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法；2.5.2總結(jié)設(shè)計(jì)話音放大器器所用的知識(shí)點(diǎn)；第3章.設(shè)計(jì)方案選擇3.1方案的選擇方案一 ：采用鎖環(huán)頻率相合成技術(shù)外加音響放大器采用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，先用鎖相環(huán)頻率合成產(chǎn)生一定范圍的頻率，在通過(guò)傳感器把接收到的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化音頻信號(hào)。在通過(guò)低通濾波器把頻率控制在音頻所需要的頻率范圍。它的優(yōu)點(diǎn)就是工作頻率可調(diào)也可以達(dá)到很高的頻率分辨率；缺點(diǎn)是要求使用的濾波器通帶可變，實(shí)現(xiàn)很困難。具體方案如圖3.1.1所示：

14、晶振整形電路r分頻器鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器可變分頻器 圖3.1.1 鎖環(huán)頻率相合成技術(shù)框圖方案二：采用直接數(shù)字式頻率合成器dds技術(shù)外加音響放大器采用直接數(shù)字式頻率合成器(dds)，是用ram存儲(chǔ)所需波形的量化信息，按照不同頻率要求以頻率控制字k為步進(jìn)對(duì)相位增量進(jìn)行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在內(nèi)存里。dds具有相對(duì)帶寬很寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短、頻率分辨率高等優(yōu)點(diǎn)；另外，全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成，輸出相位連續(xù)，頻率、相位和幅度也可實(shí)現(xiàn)程控。但在方案中需要一塊fpga,一塊雙口ram,那么設(shè)計(jì)的成本較高。同時(shí)電路也不好仿真。實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較困難。方案三：采用直接給定的音頻信號(hào)外加音響放大器采

15、用直接所定的音頻信號(hào)，是由mp3現(xiàn)代音頻信號(hào)設(shè)備，直接給音響放大器。此電路簡(jiǎn)單，其優(yōu)點(diǎn)是：在音頻信號(hào)具有直接給定的音頻頻率，在頻率方面沒(méi)有失真效果，而且具有混響器的效果。話音放大器電子混響器磁帶防音機(jī)混合前值放大器音調(diào)控制器功率放大器圖3.1.2直接給定的音頻信號(hào)外加音響放大器3.2方案的討論通過(guò)對(duì)方案的比較和選擇，選擇第三個(gè)方案有三個(gè)原因：首先這個(gè)方案它設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，軟硬可相互補(bǔ)充各自的缺點(diǎn)。同時(shí)音響效果也比較好。音響放大電路設(shè)計(jì)由三部分組成:混合前置放大模塊，音調(diào)輸出控制模塊，功率放大模塊?；旌锨爸梅糯竽K作用是將磁帶放音機(jī)輸出的音樂(lè)信號(hào)混合放大。音調(diào)輸出控制模塊作用是主要是控制、調(diào)節(jié)音響

16、放大器的幅頻特性。功率放大模塊作用是給音響放大的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率；其次本方案能很好的進(jìn)行模擬仿真能夠完成計(jì)算機(jī)調(diào)試的過(guò)程，減少我們?cè)谥谱鬟^(guò)程中的麻煩；第三本方案也是本組討論覺(jué)得最合適的方案，便宜且方便。第4章.設(shè)計(jì)原理說(shuō)明本設(shè)計(jì)由語(yǔ)音放大器、電子混響器、混合前置放大器、音調(diào)控制器及功率放大器五部分組成。其工作原理如下：當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)由話筒輸出后，進(jìn)入語(yǔ)音放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘?hào)連同磁帶放音機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)一同進(jìn)入混合前置放大器，并進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)進(jìn)入音調(diào)控制器，然后進(jìn)入功率放大器進(jìn)行功率放大后，由揚(yáng)聲器輸出聲音。接下來(lái)我們?cè)敿?xì)的分析各級(jí)的結(jié)構(gòu)原理。4.

17、1語(yǔ)音放大器的介紹說(shuō)明由于話筒的輸出信號(hào)一般只有5mv左右，而輸出阻抗達(dá)到20k 亦有低輸出阻抗的話筒，（如20 ，200 等)，所以話筒放大器的作用是不失真地放大聲音信號(hào)(最高頻率達(dá)到10khz)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻。如圖4.1.1 avf=1+rf/r2 （4.1.1）ri=r1 (r1一般取幾十千歐)耦合電容c1、c3可根據(jù)交流放大器的下限頻率fl來(lái)確定，一般取 c1 = c3 = (310）1/ 2prlfl （4.1.2）反饋支路的隔直電容c2一般取幾微法。圖4.1.1語(yǔ)音放大器原理圖4.2電子混響器及混響前置放大器的組成原理及功能電子混響器（如圖4.2.1）的作用是用電

18、路模擬聲音的多次反射，產(chǎn)生混響效果，使聲音聽(tīng)起來(lái)具有一定的深度感和空間立體感。在“卡拉ok"伴唱機(jī)中，都帶有電子混響器。電子混響器的組成框圖中3.2bbd器件稱為模擬延時(shí)集成電路，內(nèi)部由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成多級(jí)電子開(kāi)關(guān)和高精度存儲(chǔ)器。二階低通濾波器bbd延時(shí)器二階低通濾波器時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器緩沖器如圖4.2.1電子混響器混合前置放大器的作用是將磁帶放音機(jī)輸出的音樂(lè)信號(hào)與電子混響后的聲音信號(hào)進(jìn)行混合放大。其電路如圖所示4.2.2，這是一個(gè)反相加法器電路，輸出與輸入電壓間的關(guān)系為： v0= （rfv1/r1+rfv2/r2） （4.2.1）上式中 ， u1為話筒放大器輸電壓 ，u2為錄音機(jī)輸出電壓圖

19、4.2.2混合前置放大器4.3音調(diào)控制器音調(diào)控制器主要是控制、調(diào)節(jié)放大器的幅頻特性，理想的控制曲線如圖4.3.1所示，圖中， f0(等于1khz)表示中音頻率，要求av0=0db; fl1 表示低音頻轉(zhuǎn)折（或截止）頻率，一般為幾十赫茲；fl2（等于10 fl1）表示低音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率; fh1表示高音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fh2（等于10fh1 ）表示高音頻轉(zhuǎn)折率，一般為幾十千赫茲。 圖4.3.1音調(diào)控制器理想的控制曲線由圖可見(jiàn)，音調(diào)控制器只對(duì)低音頻與高音頻的增益進(jìn)行提升與衰減，中音頻的增益保持0 db不變，因此，音調(diào)控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器構(gòu)成。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的音調(diào)控制

20、器，如圖4.3.2所示。這種電路調(diào)節(jié)方便，元器件較少，在一般收錄音響放大器中應(yīng)用較多。下面分析該電路的： 設(shè)電容c1 = c2 >>c3 , 在中低音頻區(qū),c3 可以視為開(kāi)路,在中高音頻區(qū),c1,c2 可視為短路。 ( 1).當(dāng)f<f0 時(shí)，音調(diào)控制器的低頻等效電路如圖4.3.3所示。其中，圖（a）為滑臂在最右端，對(duì)應(yīng)于低頻衰減最大的情況。分析表明，圖（a）所示電路是一個(gè)一介有源低通濾波器，其增益函數(shù)的表達(dá)式為： a（jw）= - × （4.3.1）式中 ，w1=1/（rp1c2）或 fl1=1/(2prp1c2)，w2=（rp1+r2）/（rp1r2c2）或fl2

21、 =(r1+r2)/(2rp1r2c2)(2).當(dāng)f<fl1時(shí)，c2可以視為開(kāi)路，運(yùn)算放大器的反向輸入端為虛地，r4 的 影響可以忽略，此時(shí)電壓增益為： avl =（rp1+r2）/r （4.3.2） 圖4.3.2音調(diào)控制電路圖圖4.3.3低頻等效電路（a）低頻提升( 3) .在f=fll時(shí)，因?yàn)閒l2=10fl1故可由式（4.3.1）得:av1= - 模 av1=（rp1+r2）/r1此時(shí)電壓增益av1相對(duì)下降3db。在f=fl2時(shí)，由式（4.3.1）得: av2= - 。模 av2 = - =0.14avl此時(shí)電壓增益相對(duì)avl下降17db。 同理可以得出圖（b）所示電路的相應(yīng)表達(dá)式

22、，其增益相對(duì)于中頻增益為衰減量。音調(diào)控制器低頻時(shí)的幅頻特性曲線如圖4.3.1中左半部分的實(shí)線所示。圖4.3.3音調(diào)控制器的低頻等效電路（b）低頻衰減(1)當(dāng)f>f0時(shí)，音調(diào)控制器的高頻等效電路如圖4.3.4所示。圖4.3.4音調(diào)控制器的高頻等效電路由于此時(shí)可將c1，c2視為短路，r4與r1，r2組成星型連接，轉(zhuǎn)換成三角形連接后的電路如圖4.3.5所示，其電阻的關(guān)系為： ra=r1 +r4+( r1r4 /r2) rb =r4 +r2 +（r4r2 /r） （4.3.3） rc=r1 +r2 +（r2r1/r4）若取r1=r2=r4 ，則式（4.3.3）為： ra=rb=rc=3r1=3r

23、2=3r4圖取的高頻等效電路如圖4.3.6所示，其中，圖（a）為rp2的滑臂在最在最左端時(shí)，對(duì)于高頻提升最大的情況：圖（b）為rp2的滑臂在最右端時(shí)，對(duì)應(yīng)于高頻衰減最大的情況。圖4.3.5電路等效如 （a）為高頻提升 （b）為高頻衰減圖4.3.6高頻等效電路分析表明，圖（a）所示電路為一價(jià)有源高通波器，其增益函數(shù)的表達(dá)式為a（jw）= （4.3.4）式中w=1/(ra+r3)c3或fh1=1/ 2（ra+r3）c3w4=1/(r3 .c3) 或fh2 =1/(2r3c3)與分析低頻等效電路的方法相同（從略），得到下列公式。(2)f<fh1 時(shí)，c3視為開(kāi)路，此時(shí)電壓增益av0=1(0db

24、)。在f=fh1 時(shí)， av3=avo此時(shí)電壓增益相對(duì)于av3相對(duì)于av0提升了3d b。在f=f h2時(shí)av4=10/av0此時(shí)電壓增益av4相對(duì)于av0提升17d b(3)當(dāng)f > f h2時(shí)，c3 視為短路，此時(shí)電壓增益：avh=（ra+r3）/r3同理可以得出圖（b）所示電路的相應(yīng)的表達(dá)式，其增益相對(duì)于中頻增益為衰減量。音調(diào)控制器高頻時(shí)的幅頻特性曲線4.3.1中右半部分實(shí)線所示。實(shí)際應(yīng)用中 ，通過(guò)先提出對(duì)低頻區(qū)（或）和(或()即 =. =/ 4.4功率放大器功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載rl(揚(yáng)聲器)提供一定的輸出功率.當(dāng)負(fù)載一定時(shí),希望輸出的功率盡可能大,輸出

25、信號(hào)的非線性失真盡可能地小,效率盡可能高,功率放大器的常見(jiàn)電路形式有otl（單電源供電的互補(bǔ)推挽電路）電路和ocl（乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路）電路,有用集成運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)和晶體管組成的功率放大器,也有專用集成電路功率放大器。4.4.1集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器由集成運(yùn)放與晶體管組成的ocl功率放大器電路如圖4.4.1所示，其中，運(yùn)放為驅(qū)動(dòng)級(jí)，晶體管t1t4級(jí)成復(fù)合式晶體管互補(bǔ)對(duì)稱電路圖4.4.1集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器4.4.2電路工作原理三極管t1、t2為相同類型的npn管，所組成的復(fù)合管仍為npn型。t3、t4為不同類型的晶體管，所組成的復(fù)合管的導(dǎo)電極性由第一只

26、決定，即為pnp型。r4、r5、rp2及二極管d1、d2所組成的支路是兩對(duì)復(fù)合管的基極偏置電路，靜態(tài)是支路電流i0可由下式計(jì)算： i0=(2vcc-2vd)/(r4+r5+rp2) （4.4.1）(4.4.1)式中，vd為二極管的正向壓降。為減小靜態(tài)功耗和克服交越失真，靜態(tài)時(shí)t1、t3應(yīng)工作在微導(dǎo)通狀態(tài)，即滿足下列關(guān)系：vab/vd1+vd2/be1+vbe3 稱此狀態(tài)為有甲乙類狀態(tài)。二極管d1、d2與三極管t1、t3應(yīng)為相同類型的半導(dǎo)體材料，如圖d1、d2為硅二極管2cp10，則t1、t3也應(yīng)為三極管。rp2用于調(diào)整復(fù)合管的微導(dǎo)通狀態(tài)，其調(diào)節(jié)范圍不能太大，一般采用幾百歐姆或1kw電位器（最好

27、采用精密可調(diào)電位器）。安裝電路時(shí)首先應(yīng)使rp2的阻值為零，在調(diào)整輸出級(jí)靜態(tài)工作電流或輸出波形的交越失真時(shí)再逐漸增大阻值。否則會(huì)因rp2的阻值較大而使復(fù)合管損壞。r6、r7用于減小復(fù)合管的穿透電流，提高電路的穩(wěn)定性，一般為幾十歐姆至幾百歐姆，r8、r9為負(fù)反饋電阻，可以改善功率放大器的性能，一般為幾歐姆。r10、r11稱為平衡電阻使t1、t3的輸出對(duì)稱，一般為幾十歐姆至幾百歐姆。r12、c3稱為消振網(wǎng)絡(luò)，可改善負(fù)載為揚(yáng)聲器時(shí)的高頻特性。因揚(yáng)聲器呈感性，易引起高頻自激，此容性網(wǎng)絡(luò)并入可使等效負(fù)載呈阻性。此外，感性負(fù)載易產(chǎn)生瞬時(shí)過(guò)壓，有可能損壞晶體三極管t2、t4。r12、c3的取值視揚(yáng)聲器的頻率響

28、應(yīng)而定，以效果最佳為好。一般r12為幾十歐姆，c3為幾千皮法至0.1mf。功放在交流信號(hào)輸入時(shí)的工作過(guò)程如下：當(dāng)音頻信號(hào)vi為正半周時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓vc上升，vb亦上升，結(jié)果t3、t4截止，t1、t2導(dǎo)通，負(fù)載rl中只有正向電流il，且隨vi增加而增加。反之，當(dāng)vi為負(fù)半周時(shí)，負(fù)載rl中只有負(fù)向電流il且隨vi的負(fù)向增加而增加。只有當(dāng)vi變化一周時(shí)負(fù)載rl才可獲得一個(gè)完整的交流信號(hào)。靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置：設(shè)電路參數(shù)完全對(duì)稱。靜態(tài)時(shí)功放的輸出端o點(diǎn)對(duì)地的電位應(yīng)為零，即vo=0，常稱o點(diǎn)為“交流零點(diǎn)”。電阻r1接地，一方面決定了同相放大器的輸入電阻，另一方面保證了靜態(tài)時(shí)同相端電位為零，即v+=0。由于

29、運(yùn)放的反相端經(jīng)r3、rp1接交流零點(diǎn)，所以v-=0。故靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的輸出vc=0。調(diào)節(jié)rp1電位器可改變功放的負(fù)反饋深度。電路的靜態(tài)工作點(diǎn)主要由i0決定，i0過(guò)小會(huì)使晶體管t2、t4工作在乙類狀態(tài)，輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)交越失真，i0過(guò)大會(huì)增加靜態(tài)功耗使功放的效率降低。綜合考慮，對(duì)于數(shù)瓦的功放，一般取i0=1ma3ma，以使t2、t4工作電甲乙類狀態(tài)。 第5章.制作與安裝5.1 pcb制作5.1.1pcb制作的操作說(shuō)明開(kāi)始引入網(wǎng)絡(luò)表生成網(wǎng)絡(luò)表pcb系統(tǒng)設(shè)置修改封裝與布局設(shè)置pcb規(guī)則存盤(pán)打印結(jié)束自動(dòng)布線設(shè)計(jì)與繪之原理圖手工調(diào)整布線圖5.1 pcb生成流程圖5.1.2 據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電路原理圖,并完成原理

30、圖的繪制。對(duì)于簡(jiǎn)單的原理圖也可以進(jìn)行直接的pcb板繪制。pcb圖如附錄b所示。a. 據(jù)原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，這部分protel99是自動(dòng)進(jìn)行的，只需要用戶單“create netlist”即可；b. 網(wǎng)絡(luò)表有也是原理圖與印制電路板的接口；c. 規(guī)劃電路板的結(jié)構(gòu)，即確定電路板的框架，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；d. 引入第二步生成的網(wǎng)絡(luò)表和零件封裝，讓原理圖與印制電路板連接起來(lái)；e. 引入網(wǎng)絡(luò)表后系統(tǒng)將根據(jù)規(guī)則對(duì)零件自動(dòng)布局進(jìn)行飛線；f. 修改封裝與布局，這是自動(dòng)布線的前提；g. protel 99 se自動(dòng)布線比較完善，它采用最先進(jìn)的無(wú)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?；谛螤畹膶?duì)角線自動(dòng)布線技術(shù)；h. 自動(dòng)布線后，如果有不滿的地方，

31、我們可以進(jìn)行手工調(diào)整；5.2安裝工藝安裝工藝是制作工程中最關(guān)鍵的一步，它承接上面的設(shè)計(jì)性工作和下面的調(diào)試工作。為此我們做了大量的學(xué)習(xí)和練習(xí)，具體理論學(xué)習(xí)知識(shí)如下：5.2.1焊接技術(shù) 裝接電路的主要工作是在電路板上焊接電子元器件,焊接質(zhì)量的好壞直接影響著電路的性能,焊接質(zhì)量主要取決于四個(gè)條件:焊接工具,焊劑,焊料,焊接技術(shù).為保證焊接質(zhì)量,要求焊點(diǎn)光亮,圓滑,無(wú)虛焊. a.元件引線要刮凈,最好先掛錫再焊.因?yàn)橐€表面經(jīng)常有氧化物或油漬,不易"吃錫",焊接起來(lái)困難,即使勉強(qiáng)焊上也容易形成虛焊,因而必須將氧化物或油漬刮除干凈. b.焊接溫度和時(shí)間要掌握好.溫度不夠,焊錫流動(dòng)性差,

32、很容易凝固;溫度過(guò)高,焊錫流淌,焊點(diǎn)又不易存錫,兩種情況都不易焊好.一般焊接時(shí)讓烙鐵頭的溫度高于焊錫熔點(diǎn),烙鐵頭與焊點(diǎn)接觸時(shí)間以使焊點(diǎn)錫光亮,圓滑為宜.如果焊點(diǎn)不亮或形成"豆腐渣"狀,說(shuō)明溫度不夠,焊接時(shí)間太短.這種情況由于焊劑沒(méi)能充分揮發(fā),很容易形成虛焊.此時(shí)需要增加焊接溫度,只要將烙鐵頭在焊點(diǎn)上多停留些時(shí)間即可,不必加壓力或來(lái)回移動(dòng). c.扶穩(wěn)不晃,上錫適量.焊接時(shí),被焊物體必須扶穩(wěn)扶牢,特別在焊錫凝固過(guò)程中不能晃動(dòng)被焊元器件,否則很容易造成虛焊.烙鐵沾錫多少要根據(jù)焊點(diǎn)大小來(lái)決定,最好所沾錫量能包住被焊物.如果一次上錫不夠,可以下次填補(bǔ),但要注意再次填補(bǔ)焊錫時(shí),一定要待

33、上次的錫一同熔化后方可移開(kāi)烙鐵頭,使焊點(diǎn)熔結(jié)為一體. d.電子電路常有一些基本單元組成,電路重復(fù)性和規(guī)律性較強(qiáng).焊接時(shí),一般先將電阻,電容,二極管等元件引線彎曲成所需形狀,依次插入焊孔,并設(shè)法使元件排列整齊,然后統(tǒng)一焊接.檢查焊點(diǎn)后剪去過(guò)長(zhǎng)引線,最后焊接三極管,集成電路.器件的焊接時(shí)間一般要短一些,引腳也不宜剪得太短,防止焊接時(shí)燙壞管子.初學(xué)者可用鑷子夾住管腳進(jìn)行焊接. e.焊接結(jié)束,首先檢查電路有無(wú)漏焊,錯(cuò)焊,虛焊等問(wèn)題.檢查時(shí)可用尖嘴鉗或鑷子將每一個(gè)元件拉一拉,看有無(wú)松動(dòng),特別是要察看三極管管腳是否焊牢,如果發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象,要重新焊接. 5.2.2印制電路板安裝與焊接印制電路板的裝焊在整個(gè)

34、電子產(chǎn)品制造中處于核心的地位，可以說(shuō)一個(gè)整機(jī)產(chǎn)品的“精華”部分都裝在印制板上，其質(zhì)量對(duì)整機(jī)產(chǎn)品的影響是不言而喻的。盡管在現(xiàn)代生產(chǎn)中印制板的裝焊已經(jīng)日臻完善，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但在產(chǎn)品研制，維修領(lǐng)域主要還是手工操作；況且手工操作經(jīng)驗(yàn)也是自動(dòng)化獲得成功的基礎(chǔ)。5.2.3印制板和元器件檢查配前應(yīng)對(duì)印制板和元器件進(jìn)行檢查， 內(nèi)容主要包括：.印制板：圖形，孔位及孔徑是否符合圖紙，有無(wú)斷線，缺孔等，表面處理是否合格，有無(wú)污染或變質(zhì)。.元器件：品種，規(guī)格及外封裝是否與圖紙吻合，元器件引線有無(wú)氧化，銹蝕。對(duì)于要求較高的產(chǎn)品，還應(yīng)注意操作時(shí)的條件，如手汗影響錫焊性能，腐蝕印制板，使用的工具如改錐，鉗子碰上印制板會(huì)劃

35、傷銅箔，橡膠板中的硫化物會(huì)使金屬變質(zhì)等。5.2.4元器件引線成型 如5.2.1所示，是印制板上裝配元器件的部分實(shí)例，其中大部分需在裝插前彎曲成型。彎曲成型的要求取決于元器件本身的封裝外形和印制板上的安裝位置，有時(shí)也因整個(gè)印制板安裝空間限定元件安裝位置。圖5.2.1印刷板上元器件引線成型1. 元器件引線成型要注意以下幾點(diǎn)： （1） 所有元器件引線均不得從根部彎曲。因?yàn)橹圃旃に嚿系脑?，根部容易折斷。一般?yīng)留15mm以上（圖5.2.2）。 圖5.2.2元器件引線彎曲（2）彎曲一般不要成死角，圓弧半徑應(yīng)大于引線直徑的12倍。（3）要盡量將有字符的元器件面置于容易觀察的位置，如圖5.2.3所示。圖5.

36、2.3元器件成型及插裝時(shí)主義標(biāo)記位置5.2.5元器件插裝 （1）貼板與懸空插裝 圖5.2.4（a）所示，貼板插裝穩(wěn)定性好，插裝簡(jiǎn)單；但不利于散熱，且對(duì)某些安裝位置不適應(yīng)。懸空插裝，適應(yīng)范圍廣，有利散熱，但插裝較復(fù)雜，需控制一定高度以保持美觀一致。如圖5.2.4（b）所示，懸空高度一般取26mm。 圖5.2.4遠(yuǎn)去見(jiàn)插裝形式插裝時(shí)具體要求應(yīng)首先保證圖紙中安裝工藝要求，其次按實(shí)際安裝位置確定。一般無(wú)特殊要求時(shí)，只要位置允許，采用貼板安裝較為常用。（2）安裝時(shí)應(yīng)注意元器件字符標(biāo)記方向一致，容易讀出。圖5.2.5所示安裝方向是符合閱讀習(xí)慣的方向。圖5.2.5安裝方向符號(hào)閱讀習(xí)慣（3）安裝時(shí)不要用手直接

37、碰元器件引線和印制板上銅箔。（4）插裝后為了固定可對(duì)引線進(jìn)行折彎處理（圖5.2.6）。 圖5.2.6元器件引線折彎固定5.2.6 印制電路板的焊接 焊接印制板，除遵循錫焊要領(lǐng)外，以下幾點(diǎn)須特別注意：（1） 電烙鐵，一般應(yīng)選內(nèi)熱式2035w或調(diào)溫式，烙鐵的溫度不超過(guò)300的為宜。烙鐵頭形狀應(yīng)分局印制板焊盤(pán)大小采用鑿形或錐形，目前印制板發(fā)展趨勢(shì)是小型密集化，因此一般常用小型圓錐烙鐵頭。（2）加熱方法，加熱時(shí)應(yīng)盡量使烙鐵頭同時(shí)接觸印制板上銅箔和元器件引線（圖5.2.7）。對(duì)較大的焊盤(pán)（直徑大于5mm）焊接時(shí)可移動(dòng)烙鐵，即烙鐵繞焊盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，以免長(zhǎng)時(shí)間停留一點(diǎn)導(dǎo)致局部過(guò)熱，如圖八所示。圖5.2.7烙鐵對(duì)焊

38、點(diǎn)加熱（3）金屬化孔的焊接，兩層以上電路板的孔都要進(jìn)行金屬化處理。焊接時(shí)不僅要讓焊料潤(rùn)濕焊盤(pán)，而且孔內(nèi)也要潤(rùn)濕填充。因此金屬化孔加熱時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于單面板。圖5.2.8大盤(pán)烙鐵焊接 圖5.2.9金屬化孔德焊接（4）焊接時(shí)不要用烙鐵頭摩擦焊盤(pán)的方法增強(qiáng)焊料潤(rùn)濕性能，而要靠表面清理和預(yù)焊。（5）耐熱性差的元器件應(yīng)使用工具輔助散熱。5.2.7焊后處理（1） 剪去多余引線，注意不要對(duì)焊點(diǎn)施加剪切力以外的其他力。（2） 檢查印制板上所有元器件引線焊點(diǎn) ，修補(bǔ)缺陷。（3） 根據(jù)工藝要求選擇清洗液清洗印制板。一般情況下使用松香焊劑后印制板不用清洗。5.2.8導(dǎo)線焊接導(dǎo)線焊接在電子產(chǎn)品裝配中占有重要位置。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)

39、，出現(xiàn)故障的電子產(chǎn)品中，導(dǎo)線焊點(diǎn)的失效率高于印制電路板，有必要對(duì)導(dǎo)線的焊接工藝給予特別的重視。5.2.9常用連接導(dǎo)線 電子裝配常用導(dǎo)線有三類，如圖5.2.10所示。圖5.2.10常用導(dǎo)線（1）單股導(dǎo)線，絕緣層內(nèi)只有一根導(dǎo)線，俗稱“硬線”容易成形固定，常用于固定位置連接。漆包線也屬此范圍，只不過(guò)它的絕緣層不是塑膠，而是絕緣漆。（2） 多股導(dǎo)線，絕緣層內(nèi)有467根或更多的導(dǎo)線，俗稱“軟線”，使用最為廣泛。（3） 屏蔽線，在弱信號(hào)的傳輸中應(yīng)用很廣，同樣結(jié)構(gòu)的還有高頻傳輸線，一般叫同軸電纜的導(dǎo)線。 第6章.調(diào)整與測(cè)試實(shí)踐表明，新安裝完成的電路板，往往難于達(dá)到預(yù)期的效果。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周全

40、地考慮到元件值的誤差、器件參數(shù)的分散性等各種復(fù)雜的客觀因素，此外，電路板安裝中仍有可能存在沒(méi)有查出的錯(cuò)誤。通過(guò)電路板的測(cè)試和調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足，并查出電路安裝中的錯(cuò)誤，然后采取措施加以改進(jìn)和糾正，就可使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。6.1話筒放大器與混合前置放大器設(shè)計(jì)6.1.1設(shè)計(jì)電路由話筒放大與混合前置放大兩級(jí)電路組成中第一部分a1組成同相放大器，具有很高的輸入阻抗，能與高阻話筒配接作為話筒放大器電路，其放大倍數(shù)av1為 : av1=1+ r12/r11=8.5（18.5db） （6.1.1）四運(yùn)放lm324的頻帶雖然很窄（增益為1時(shí)，帶寬為1mhz），但這里放大倍

41、數(shù)不高，故能達(dá)到fh= 10khz的頻響要求。混合前置放大器的電路由運(yùn)放a2組成，這是一個(gè)反向加法器電路，電壓v02的表達(dá)式為       （6.1.2）根據(jù)圖6.1.1的增益分配，混合級(jí)的輸出電壓v0237.5mv，而話筒放大器的輸出v01已經(jīng)達(dá)到了v02的要求，即v01=av1v11=42mv，所以取r21=r22。錄音機(jī)輸出插孔的信號(hào)v12一般為100mv，已經(jīng)遠(yuǎn)大于v02的要求，所以對(duì)v12要進(jìn)行適當(dāng)衰減，否則輸出會(huì)產(chǎn)生失真。取r23=100k，r22=r21=39k。6.1.2 話放級(jí)與混合級(jí)仿真圖如6.1.1 ，仿真波形如

42、圖6.1.2 。圖6.1.1話放級(jí)與混合級(jí)仿真6.1.2話放級(jí)與混合級(jí)仿真波形6.2 音調(diào)控制器6.2.1音調(diào)控制器的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定音調(diào)控制器的電路如圖6.2.1所示。運(yùn)算放大器選用單電源供電的四運(yùn)放lm324，其中rp33稱為音量控制電位器，其滑臂在最上端時(shí)，音箱放大器輸出最大功率。根據(jù)低頻區(qū)flx與高頻區(qū)fhx處提升量或衰減量x(db)與轉(zhuǎn)折頻率關(guān)系得到轉(zhuǎn)折率fl2及fh1：     則       則      

43、60; 當(dāng)ffl1時(shí)c32可視開(kāi)路則 avl=（rp31+r32）/r3120dbr31、r32、rp31不能取得太大，否則運(yùn)放漂移電流的影響不可忽略，但也不能太小，否則流過(guò)它們的電流將超出運(yùn)放的輸出能力。一般取幾千歐幾百千歐?，F(xiàn)取rp31=470k，r31=r32=47k則   avl=（rp31+r32）/r31=1+rp31/ r31=11（20.8db）根據(jù)式 ：   fl1=1/2rp31c32   得：      取標(biāo)稱值0.01f，即c31=

44、c320.01f。根據(jù)：ra=rb=rc=3r1=3r2=3所以對(duì)等效電路  r34=r31=r32=47k ，ra=3r34=141k因?yàn)? avh=（ra+r33）/r3320db所以  r33=ra/10=14.1k        取標(biāo)稱值13k因?yàn)?#160; 所以取標(biāo)稱值510pf 取rp32=rp31=470k，rp33=10k，級(jí)間耦合與隔直電容c34=c35=10f 圖6.2.1音調(diào)控制電路6.2.2音調(diào)控制器的電路仿真6.2.2音調(diào)控制器

45、的仿真圖6.3 功率放大器功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載rl(揚(yáng)聲器)提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小，功率盡可能的高。有用集成運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)和晶體管組成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器。6.3.1集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器由集成運(yùn)放與晶體管組成的ocl功率放大器電路如圖6.3.1所示。其中，運(yùn)放為驅(qū)動(dòng)級(jí)。晶體管t1t4組成復(fù)合式晶體管互補(bǔ)對(duì)稱電路。 圖6.3.1 集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器由分析電路可得功率放大器的參數(shù)確定如下: r1=47k r2=1k r3=10k r4=11k r5=1

46、1k r6=240k r7=240k r8=r9=1k r10=100k r11=100k r12=10k c1=10f c2=10f c3=0.1f rl=8k功放在交流信號(hào)輸入時(shí)的工作工程如下：當(dāng)音頻信號(hào)vi為正半周時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓vc上升，vb亦上升，結(jié)果t3、t4截止，t1、t2導(dǎo)通，負(fù)載rl中只有正向電流il,且隨vi增加而增加。反之，當(dāng)vi為負(fù)半周時(shí)，負(fù)載rl中只有負(fù)向電流il且隨vi的負(fù)向增加而增加。只有當(dāng)vi變化一周時(shí)負(fù)載rl才可獲。6.3.2 集成功率放大器 由兩片la4100接成的btl（balanced transformerless）功率放大器的電路如圖6.3.2 所示。輸入信號(hào)vi經(jīng)la4100（1）放大后，獲得同相輸出電壓vo1，其電壓增益avir11/rf（40db）。vo1經(jīng)外部電阻r1、rf2分壓加到la4100（2）的