574.音響放大器的設(shè)計(jì)與制作

1、 xxxx大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)音響放大器的設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名 院系名稱(chēng)物理與電子工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)電子信息工程班 級(jí)2006 級(jí) 3 班學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間2009年 5月 17 日21音響放大器的設(shè)計(jì)與制作 內(nèi)容摘要：本文介紹了音響的構(gòu)成、功能、及工作原理，它由tda2030芯片所組成的功放電路，lm324四運(yùn)放大器為前置放大和音調(diào)放大構(gòu)成，本身具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。而tda2030一款輸出功率大，最大功率到達(dá)35w左右， 靜態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)電流大既可帶動(dòng)4-16的揚(yáng)聲器，電路簡(jiǎn)潔，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有內(nèi)部保護(hù)電路。本設(shè)計(jì)的

2、功能是將輸入音頻信號(hào)進(jìn)行放大，是一種可普遍用于家庭音響系統(tǒng)、立體聲唱機(jī)等電子系統(tǒng)中，便于攜帶，適用性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：tda2030 otl 輸出功率 lm324 audio amplifier design and productionabstract:this article describes the sound of the composition, function, and principle, it is formed by the tda2030 chip power amplifier circuit, lm324 quad op amp as the preamp and ton

3、e to enlarge constitute itself with supply voltage range, the static power consumption can be a single power use and low cost advantages. the tda2030 a high output power, maximum power reaches 35w or so, the static current, load capacity, dynamic current can drive large 4-16 speaker, circuit simplic

4、ity, making convenient and reliable high-fidelity power amplifier, and an internal protection circuit. this design feature is the input audio signal amplification,is generally available for home audio systems, stereo player and other electronic system, portable applicability.key words : tda2030 otl

5、output powerlm324 目 錄1 概述21.1 音響的介紹及音響的歷史21.2 音響的作用意義21.3 名詞解釋32 電路方案的比較與論證32.1 放大電路的比較與論證32.2 音頻功率放大電路的比較與論證43 核心元器件介紹43.1 lm324的介紹43.2 tda2030的介紹64 電路的整體結(jié)構(gòu)74.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)84.2 話(huà)音放大器與混合前置放大器的設(shè)計(jì)84.3 音調(diào)控制器的設(shè)計(jì)94.4 功率放大電路的設(shè)計(jì)114.5 總電路圖125 pcb的制作135.1 對(duì)元器件的前期準(zhǔn)備135.2 sch原理圖應(yīng)注意常見(jiàn)問(wèn)題135.3 pcb設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題145.4焊盤(pán)

6、應(yīng)注意的常見(jiàn)問(wèn)題156 調(diào)試156.1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試156.2 最大輸出功率測(cè)試156.3 頻率特性測(cè)試166.4 音樂(lè)試聽(tīng)16結(jié)論與謝辭17參考文獻(xiàn)18附件1：電路原理圖19附件2：pcb圖20附件3：元器件列表21音響放大器的設(shè)計(jì)與制作1 概述1.1 音響的介紹及音響的歷史音響技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管的歷史時(shí)期，在不同的歷史時(shí)期都各有其特點(diǎn)。通過(guò)音響放大器設(shè)計(jì)，使我們認(rèn)識(shí)到一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬電路系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)包括信號(hào)源、輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號(hào)源的作用是提供待放大的電信號(hào)，如果信號(hào)是非電量，還須把非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后進(jìn)入輸入級(jí)，中間級(jí)進(jìn)行電流或電壓放大，再進(jìn)入輸

7、出級(jí)進(jìn)行功率放大，最后去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)做某項(xiàng)工作。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放30年來(lái)的高速發(fā)展，我國(guó)電子音響行業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，從單一的收音機(jī)到現(xiàn)在cd、vcd、dvd、多媒體音響、gps、車(chē)載多媒體終端等百花齊放，涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀企業(yè)。即便是在經(jīng)歷了自然災(zāi)害、人民幣升值、原材料大幅漲價(jià)等不利因素，我們?nèi)杂幸淮笈髽I(yè)以加強(qiáng)自主創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、開(kāi)拓新市場(chǎng)、加強(qiáng)經(jīng)營(yíng)管理為手段，面對(duì)困難，保持了較高的發(fā)展速度。1906年美國(guó)人德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)電聲技術(shù)的先河。1927年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋技術(shù)，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，較成功地運(yùn)用了負(fù)反饋技術(shù)，

8、使放大器的失真度大大降低。上世紀(jì)50年代，電子管放大器的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)高潮時(shí)期，各種電子管放大器層出不窮。由于電子管放大器音色甜美、圓潤(rùn)，至今仍為發(fā)燒友所偏愛(ài)。 上世紀(jì)60年代晶體管的出現(xiàn)，使廣大音響愛(ài)好者進(jìn)入了一個(gè)更為廣闊的音響天地。晶體管放大器具有細(xì)膩動(dòng)人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)。 上世紀(jì)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)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。 上世紀(jì)70年代中期，日本生產(chǎn)出第一只場(chǎng)效應(yīng)功率管。由于場(chǎng)效應(yīng)功率管同時(shí)具有電子管純厚、

9、甜美的音色以及動(dòng)態(tài)范圍達(dá)90db、thd0.01（100khz時(shí)）的特點(diǎn)，很快在音響界流行。現(xiàn)今的許多放大器中都采用了場(chǎng)效應(yīng)管作為末級(jí)輸出。 1.2 音響的作用意義 細(xì)心觀(guān)察我的身邊，現(xiàn)在音響可以說(shuō)是無(wú)處不在，做為一個(gè)現(xiàn)代人，我們已經(jīng)離不開(kāi)音響。它的出現(xiàn)與使用，豐富了我們的生活，而在實(shí)際生活中，它更是不可取代。娛樂(lè)、工作、學(xué)習(xí)生活的方方面面都有它的身影。音響將我們的生活帶入了一個(gè)全新的世界音響放大器是將電信號(hào)還原成聲音信號(hào)的一種裝置，還原真實(shí)性將作為評(píng)價(jià)音箱性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。滿(mǎn)足家庭需要，因?yàn)樯鐣?huì)壓力大，所以家里需要更能釋放壓力，怡情養(yǎng)性的hi-fi器材。特別在中國(guó)，因?yàn)橄M(fèi)力的提高，在hi-f

10、i上的投資會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的增長(zhǎng)期。而且中國(guó)人房子不大，車(chē)子少，旅游也不多，所以hi-fi和家庭影院會(huì)是一種很好的娛樂(lè)方式。1.3 名詞解釋音響系統(tǒng)整體技術(shù)指標(biāo)性能的優(yōu)劣，取決于每一個(gè)單元自身性能的好壞，如果系統(tǒng)中的每一個(gè)單元的技術(shù)指標(biāo)都較高，那么系統(tǒng)整體的技術(shù)指標(biāo)則很好。其技術(shù)指標(biāo)主要有六項(xiàng)：頻率響應(yīng)、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍、失真度、瞬態(tài)響應(yīng)、立體聲分離度、立體聲平衡度。1.3.1 頻率響應(yīng)：所謂頻率響應(yīng)是指音響設(shè)備重放時(shí)的頻率范圍以及聲波的幅度隨頻率的變化關(guān)系。一般檢測(cè)此項(xiàng)指標(biāo)以1000hz的頻率幅度為參考，并用對(duì)數(shù)以分貝(db)為單位表示頻率的幅度。音響系統(tǒng)的總體頻率響應(yīng)理論上要求為2020000

11、hz。在實(shí)際使用中由于電路結(jié)構(gòu)、元件的質(zhì)量等原因，往往不能夠達(dá)到該要求，但一般至少要達(dá)到3218000hz。 1.3.2 信噪比：所謂信噪比是指音響系統(tǒng)對(duì)音源軟件的重放聲與整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的新的噪聲的比值，其噪聲主要有熱噪聲、交流噪聲、機(jī)械噪聲等等。一般檢測(cè)此項(xiàng)指標(biāo)以重放信號(hào)的額定輸出功率與無(wú)信號(hào)輸入時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率的對(duì)數(shù)比值分貝(db)來(lái)表示。一般音響系統(tǒng)的信噪比需在85db以上。1.3.3 動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍是指音響系統(tǒng)重放時(shí)最大不失真輸出功率與靜態(tài)時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率之比的對(duì)數(shù)值，單位為分貝(db)。一般性能較好的音響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍在100(db)以上。1.3.4 失真：失真是指音響系統(tǒng)對(duì)音

12、源信號(hào)進(jìn)行重放后，使原音源信號(hào)的某些部分（波形、頻率等等）發(fā)生了變化。音響系統(tǒng)的失真主要有以下幾種： a諧波失真：所謂諧波失真是指音響系統(tǒng)重放后的聲音比原有信號(hào)源多出許多額外的諧波成分。此額外的諧波成分信號(hào)是信號(hào)源頻率的倍頻或分頻，它是由負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)或放大器的非線(xiàn)性特性引起的。高保真音響系統(tǒng)的諧波失真應(yīng)小于1%。 b互調(diào)失真：互調(diào)失真也是一種非線(xiàn)性失真，它是兩個(gè)以上的頻率分量按一定比例混合，各個(gè)頻率信號(hào)之間互相調(diào)制，通過(guò)放音設(shè)備后產(chǎn)生新增加的非線(xiàn)性信號(hào)，該信號(hào)包括各個(gè)信號(hào)之間的和及差的信號(hào)。 c瞬態(tài)失真：瞬態(tài)失真又稱(chēng)瞬態(tài)響應(yīng)，它的產(chǎn)生主要是當(dāng)較大的瞬態(tài)信號(hào)突然加到放大器時(shí)由于放大器的反映較慢，從

13、而使信號(hào)產(chǎn)生失真。一般以輸入方波信號(hào)通過(guò)放音設(shè)備后，觀(guān)察放大器輸出信號(hào)的包絡(luò)波形是否輸入的方波波形相似來(lái)表達(dá)放大器對(duì)瞬態(tài)信號(hào)的跟隨能力。 d. 立體聲分離度：立體聲分離度表示立體聲音響系統(tǒng)中左、右兩個(gè)聲道之間的隔離度，它實(shí)際上反映了左、右兩個(gè)聲道相互串?dāng)_的程度。如果兩個(gè)聲道之間串?dāng)_較大，那么重放聲音的立體感將減弱。 e. 立體聲平衡度：立體聲平衡度表示立體放音系統(tǒng)中左、右聲道增益的差別，如果不平衡度過(guò)大，重放的立體聲的聲像定位將產(chǎn)生偏移。一般高品質(zhì)音響系統(tǒng)的立體聲平衡度應(yīng)小于1db。2 電路方案的比較與論證2.1 放大電路的比較與論證方案一：采用ua741運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路，ua741通用高增

14、益運(yùn)算通用放大器，早些年最常用的運(yùn)放之一，應(yīng)用非常廣泛，為雙列直插8腳或圓筒8腳封裝。工作電壓±22v，差分電壓±30v，輸入電壓±18v，允許功耗500mw。方案二：采用lm324通用四運(yùn)算放大器，雙列直插8腳封裝，內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“v+”、“v-”為正、負(fù)電源端，“vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 方案選?。簎a74

15、1是通用放大器，性能不是很好，滿(mǎn)足一般需求，而lm324四運(yùn)放大器具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)放大倍數(shù)不高，lm324能達(dá)到頻響要求，故選用lm324四運(yùn)放大器。2.2 音頻功率放大電路的比較與論證方案一：采用sl34集成功率放大器， sl34是低電壓集成音頻功放，功耗低、失真小，工作電壓為6v，8負(fù)載時(shí)，輸出功率在300mw以上。主要用于收音機(jī)及其它功放。方案二： lm386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。lm386電源電壓4-12v，音頻功率0.5w。l

16、m386音響功放是由nsc制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15v，消耗靜態(tài)電流為4ma，當(dāng)電源電壓為12v時(shí)，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mw的功率。它的典型輸入阻抗為50k。方案三：tda2030芯片所組成的功放電路，它是一款輸出功率大，最大功率到達(dá)35w左右， 靜態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)電流大既可帶動(dòng)4-16的揚(yáng)聲器，電路簡(jiǎn)潔，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有內(nèi)部保護(hù)電路。方案選取：本課題要求音響放大器的輸出功率在5w以上，然而lm386達(dá)不到這功率，故選用tda2030。頻率響應(yīng)flfh50hz20khz；而單電源供電音頻功率放大器已經(jīng)達(dá)到所需要的目標(biāo)。并且它較少

17、元件組成單聲道音頻放大電路、裝置調(diào)整方便、性能指標(biāo)好等特點(diǎn)。而btl電路雖然也有以上的功能，但制作復(fù)雜，不利于維修。3 核心元器件介紹3.1 lm324的介紹lm324引腳圖簡(jiǎn)介：lm324系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為mc1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每 圖3-1一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“v+”、“v-”為正

18、、負(fù)電源端，“vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。lm324的引腳排列見(jiàn)圖3-1，實(shí)物如圖3-2。lm324的特點(diǎn)：1.短跑保護(hù)輸出2.真差動(dòng)輸入級(jí)3.可單電源工作：3v-32v4.低偏置電流：最大100na5.每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 圖3-28.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列9.輸入端具有靜電保護(hù)功能lm324的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3：偏置電路對(duì)四個(gè)放大器共用典型原理圖（所示為電路的四分之一）輸出圖3-3lm324系列

19、采用兩個(gè)內(nèi)部補(bǔ)償，二級(jí)運(yùn)算放大器，每個(gè)運(yùn)放的第一級(jí)由帶輸入緩沖晶體管q21和q17的差動(dòng)輸入器件q20和q18，以及差動(dòng)到單端轉(zhuǎn)換器q3和q4。第一級(jí)不僅完成第一級(jí)增益的功能，而且要完成電平移動(dòng)和減小跨導(dǎo)的功能。由于跨導(dǎo)的減小，僅需使用一個(gè)較小的補(bǔ)償電容（僅0.5pf），從而就可以減小芯片尺寸，跨導(dǎo)的減小可由將q20和q18的極電集分離而實(shí)現(xiàn)。該輸入級(jí)的另一特征是，在單電源工作模式下，輸入共模范圍包含負(fù)輸入和地，無(wú)論是輸入器件或者差動(dòng)到單端變換器都不會(huì)飽和，第二級(jí)含標(biāo)準(zhǔn)電流源負(fù)載放大器級(jí)。3.2 tda2030的介紹tda2030a是德律風(fēng)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

20、結(jié)構(gòu)。如圖1所示，按引腳的形狀引可分為h型和v型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車(chē)立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利sgs公司、美國(guó)rca公司、日本日立公司、nec公司等均有同類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。 電路特點(diǎn)：1.外接元件非常少。2.輸出功率大，po=18w(rl=4)。3.采用超小型封裝（to-220）,可提高組裝密度。4.開(kāi)機(jī)沖擊極小。5.內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線(xiàn)偶然開(kāi)路、電源極性反接（vsmax=12v）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。6.td

21、a2030a能在最低±6v最高±22v的電壓下工作在±19v、8阻抗時(shí)能夠輸出16w的有效功率，thd0.1%。無(wú)疑，用它來(lái)做電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過(guò)了。 引腳情況(如圖3-4):1腳是正相輸入端2腳是反向輸入端3腳是負(fù)電源輸入端4腳是功率輸出端5腳是正電源輸入端。圖3-44 電路的整體結(jié)構(gòu)圖4-1 電路整體框圖4.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)各種電器設(shè)備內(nèi)部均是由不同種類(lèi)的電子電路組成，電子電路正常工作需要直流電源，為電器設(shè)備提供直流電的設(shè)備稱(chēng)為直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源可以將220v的交流輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定不變的直流電壓，直流穩(wěn)壓電源的組成

22、框圖如圖2所示。圖4-2 電源組成框圖4.2 話(huà)音放大器與混合前置放大器的設(shè)計(jì)由于話(huà)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(huà)筒如20，200等)，所以話(huà)音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(huà)筒的輸出阻抗。圖4-3所示電路由話(huà)音放大器與圖4-4混合前置放大器兩級(jí)電路組成，其中u1a組成同相放大器，具有很高的輸入阻抗，能與高阻話(huà)筒配接作為話(huà)音放大器電路，其放大倍數(shù)a=1+r5/r1=8.5 。圖4-3 話(huà)音放大器電路 圖4-4中的混合前置放大器的電路中，u1b作反相放大器。電路中電容c3、c7是用作噪聲去耦合的，可以用小

23、體積大容量的鉭電容或普通電解電容，一般選為10f。耦合電容的作用是阻止前后兩級(jí)電路的信號(hào)相互干擾影響，并且不會(huì)影響信號(hào)的傳遞。話(huà)筒信號(hào)輸入端音源輸入端端圖4-4 混合前置放大器的電路4.3 音調(diào)控制器的設(shè)計(jì)音調(diào)控制器的電路如圖4-5所示，其中，r20稱(chēng)為音量控制電位器，其滑臂在最上端時(shí)，音量放大器輸出最大功率。r14是臨場(chǎng)感控制器，它能對(duì)5002000hz頻率范圍內(nèi)的信號(hào)提升或衰減68db,，可用來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)氣氛。r13為超低音控制器，它與一般低音控制器不同之處在于它的起控轉(zhuǎn)折頻率取得較低(100hz)，所以當(dāng)播放動(dòng)態(tài)寬闊的音樂(lè)時(shí)，其低音柔和而又具力度。單調(diào)控制器只對(duì)低音頻與高音頻的增益進(jìn)行提升

24、與衰減，中音頻的增益保持db不變。因此，單調(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)放構(gòu)成的單調(diào)控制器構(gòu)成，如圖4-5所示。這種電路調(diào)節(jié)方便，元器件較少，在一般收錄機(jī)、音響放大器中應(yīng)用較多。47kr1847kr1210kr140.01ufc100.01ufc8470pfc947kr1510kr17gnd10kr19+12v13kr1610kr13gndgnd10ufc1110kr2091083411u1clm324adinout圖4-5 音調(diào)控制器電路工作狀態(tài)及元件參數(shù)計(jì)算：第一：低頻時(shí)的情況：低頻提升與衰減，電路圖如下圖4-6（a）和圖4（b）所示： 圖4-6 低頻提升與衰減電路增益

25、為：a（j）=-(rp31+r32)/r31*1+(j)/2/1+(j)/1式中：1=1/（rp31*c32）， 2=（rp31+r32）/（rp31*r32*c32）當(dāng)f<fl1時(shí)，c32可視為開(kāi)路，運(yùn)算放大器的反向輸入端視為虛地，r34的影響可以忽略，此時(shí)電壓增益 avl=(rp31+r32)/r31在f=fl1時(shí)，因?yàn)閒l2=10fl1，故可得 av1=(rp31+r32)/r31此時(shí)，電壓增益 av1相對(duì)于 avl下降了3db。在f=fl1時(shí)，可得av1=(rp31+r32)/r31*（/10）=0.14 avl 此時(shí)，電壓增益 av2相對(duì)于 avl下降了17db。同理可得低頻衰

26、減的相應(yīng)表達(dá)式。第二：高頻提升與衰減：高頻等效電路如圖4-7所示： 圖4-7 高頻等效電路電阻關(guān)系式為： ra=r31+r31+（r31r31/r32）rb=r34+r32+（r34r32/r31）rc=r31+r32+（r32r31/r34） 若取r31=r32=r34， 則上式為：ra=rb=rc=3r32=3r344.4 功率放大電路的設(shè)計(jì)功率放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)“功放”。很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來(lái)補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音

27、質(zhì)輸出。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望其輸出的功率盡可能大，其輸出信號(hào)的非線(xiàn)性失真盡可能地小，效率盡可能高，功放的常見(jiàn)電路有otl(output transformerless)電路和ocl(output capacitorless)電路。有用集成運(yùn)算放大器和晶體管組成的功放，也有專(zhuān)用集成電路功放。 tda2030a是sgs公司生產(chǎn)的單聲道功放ic，該ic體積小巧，輸出功率大，最大功率到達(dá)40w左右；并具有靜態(tài)電流?。?0ma以下），動(dòng)態(tài)電流大（能承受3.5a的電流）；負(fù)載能力強(qiáng)，既可帶動(dòng)4-16的揚(yáng)聲器，某些場(chǎng)合又可帶動(dòng)2甚至1.6的低阻負(fù)載；音色中規(guī)中舉，無(wú)明顯個(gè)性，特別適合制作輸出功率中等的高保真功

28、放等諸多優(yōu)點(diǎn)。圖3-6 功率放大電路4.5 總電路圖5 pcb的制作 原理圖設(shè)計(jì)布局、布線(xiàn)pcb加工、裝配機(jī)盤(pán)調(diào)試通過(guò)?設(shè)計(jì)成功圖3-1 畫(huà)pcb圖總的順序5.1 對(duì)元器件的前期準(zhǔn)備在確定原理圖后，就得開(kāi)始對(duì)各個(gè)元器件的阻值和符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。弄好后最關(guān)鍵的還是各個(gè)元器件的封裝，一定要根據(jù)實(shí)物的大小了封裝。像一些電阻、電容等常用的就庫(kù)里就有的，不過(guò)有些元器件的封裝還得自己畫(huà)。像tda2030這個(gè)封裝就要自己畫(huà)了，用直尺量出它的尺寸，然后自己根據(jù)實(shí)物的尺寸來(lái)畫(huà)封裝。一般的元器件學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有，但往往核心元器件需要提前到專(zhuān)賣(mài)市場(chǎng)去買(mǎi)，所以這就要求早早定好實(shí)驗(yàn)方案。5.2 sch原理圖應(yīng)注意常見(jiàn)問(wèn)題你根據(jù)

29、自己元器件的復(fù)雜程度和數(shù)量來(lái)確定框的大小，把元器件根據(jù)輸入和輸出分別放兩端，調(diào)整元器件使它看起來(lái)最簡(jiǎn)單，然后在規(guī)則中設(shè)定一些值，如焊盤(pán)大小1.8mm，線(xiàn)與線(xiàn)間距最小距離為0.7mm，連線(xiàn)大小gnd為1.5mm，vcc為1.2mm，信號(hào)線(xiàn)為1mm等等。這些弄好后就可以開(kāi)始進(jìn)行手工布線(xiàn)了，布線(xiàn)的時(shí)候注意線(xiàn)要盡量的拉直，但是線(xiàn)轉(zhuǎn)方向的時(shí)候最好不要有直角，能粗的就要粗點(diǎn)，還有最好沒(méi)有跳線(xiàn)。除此之外，還應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：a零件描述和零件標(biāo)識(shí)有什么區(qū)別？零件描述（library reference）是零件在零件庫(kù)里的名稱(chēng)，將外形和引腳功能相同的零件取的一個(gè)通用名稱(chēng)；零件標(biāo)識(shí)是電路圖里用戶(hù)根據(jù)需要自行設(shè)

30、計(jì)的名稱(chēng)，當(dāng)然也不能隨意亂取。一般情況下可以統(tǒng)稱(chēng)為零件名稱(chēng)，而不必細(xì)分。b零件屬性對(duì)話(huà)框中的part fields和read only fields有什么用？零件屬性對(duì)話(huà)框中的part fields有兩個(gè)作用，對(duì)于一般零件可以在這些設(shè)置中標(biāo)注零件的參數(shù)；對(duì)于仿真零件可以在這些設(shè)置中設(shè)置有關(guān)仿真的模型參數(shù)。read only fields一般用于仿真零件中的仿真模型的定義。c如何直接更換零件？在要更換的零件上雙擊，在彈出的零件屬性對(duì)話(huà)框中的lib ref中輸入新的零件描述，點(diǎn)擊ok按鈕即可完成零件的直接更換。 d如何設(shè)置常用零件的默認(rèn)零件封裝？可以用零件庫(kù)編輯器打開(kāi)要修改的零件，在零件描述（de

31、scription）對(duì)話(huà)框中designator標(biāo)簽頁(yè)里的part foot print 1中輸入零件封裝名。此零件封裝名即是該零件的默認(rèn)零件封裝。e如何直接從原理圖切換到pcb設(shè)計(jì)？點(diǎn)擊菜單designupdate pcb命令，即可實(shí)現(xiàn)原理圖到pcb設(shè)計(jì)的自動(dòng)切換。但要注意打開(kāi)需要切換的pcb圖，將其他無(wú)關(guān)的pcb圖關(guān)閉，否則會(huì)出現(xiàn)意想不到的問(wèn)題。f如何批量修改零件屬性？點(diǎn)擊零件屬性對(duì)話(huà)框中的globe按鈕，在整體修改對(duì)話(huà)框中可以設(shè)置整體修改選項(xiàng)，在copy attributes中輸入有關(guān)替換設(shè)置，如a*b*則將a開(kāi)頭的標(biāo)識(shí)符改成以b開(kāi)頭的標(biāo)識(shí)符號(hào)。g系統(tǒng)不能識(shí)別零件庫(kù)怎么辦？系統(tǒng)不能識(shí)別零

32、件庫(kù)可以試一下以下解決方法：將打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序重新安裝一遍，如果沒(méi)有打印機(jī)話(huà)，可以隨便安裝一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序；有時(shí)候安裝一些軟件后也會(huì)造成系統(tǒng)不能識(shí)別零件庫(kù)，那樣的話(huà)可以重新安裝protel程序。 h原理圖無(wú)法打印怎么辦？原理圖無(wú)法打印可以按以下辦法解決：修改默認(rèn)打印機(jī)；察看打印機(jī)的打印紙?jiān)O(shè)置是否是合適；打印機(jī)不能兼容。5.3 pcb設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題a布線(xiàn)方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線(xiàn)方向最好與電路圖走線(xiàn)方向相一致，因生產(chǎn)過(guò)程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè)，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修。b各元件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀(guān)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に?/p>

33、要求。 c電阻，二極管的放置方式分為平放與豎放兩種： （1）平放：當(dāng)電路元件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好；對(duì)于1/4w以下的電阻平放時(shí),兩個(gè)焊盤(pán)間的距離一般取4/10英寸，1/2w的電阻平放時(shí),兩焊盤(pán)的間距一般取5/10英寸；二極管平放時(shí)，1n400x系列整流管,一般取3/10英寸;1n540x系列整流管,一般取45/10英寸。（2）豎放：當(dāng)電路元件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般是采用 豎放，豎放時(shí)兩個(gè)焊盤(pán)的間距一般取12/10英寸。d電位，ic座的放置原則 （1） 電位器：在穩(wěn)壓器中用來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，故設(shè)計(jì)電位器應(yīng)滿(mǎn)中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)輸出電壓升高，反時(shí)針調(diào)節(jié)

34、器節(jié)時(shí)輸出電壓降低；在可調(diào)恒流充電器中電位器用來(lái)調(diào)節(jié)充電電流折大小，設(shè)計(jì)電位器時(shí)應(yīng)滿(mǎn)中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)，電流增大。電位器安放位軒應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。（2） ic座：設(shè)計(jì)印刷板圖時(shí)，在使用ic座的場(chǎng)合下，一定要特別注意ic座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個(gè)ic腳位是否正確，例如第1腳只能位于ic座的右下角線(xiàn)或者左上角，而且緊靠定位槽（從焊接面看）。 e.進(jìn)出接線(xiàn)端布置:（1） 相關(guān)聯(lián)的兩引線(xiàn)端不要距離太大，一般為23/10英寸左右較合適。 （2）進(jìn)出線(xiàn)端盡可能集中在1至2個(gè)側(cè)面，不要太過(guò)離散。f設(shè)計(jì)布線(xiàn)圖時(shí)要注意管腳排列順序，元件腳間距

35、要合理。 7在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線(xiàn)合理，少用外接跨線(xiàn)，并按一 定順充要求走線(xiàn)，力求直觀(guān)，便于安裝，高度和檢修。g設(shè)計(jì)布線(xiàn)圖時(shí)走線(xiàn)盡量少拐彎，力求線(xiàn)條簡(jiǎn)單明了。h布線(xiàn)條寬窄和線(xiàn)條間距要適中，電容器兩焊盤(pán)間距應(yīng)盡可能與電容引線(xiàn)腳的間距相符；i設(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行，例如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行。5.4焊盤(pán)應(yīng)注意的常見(jiàn)問(wèn)題焊盤(pán)內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時(shí)導(dǎo)致焊盤(pán)缺損。焊盤(pán)的開(kāi)口：有些器件是在經(jīng)過(guò)波峰焊后補(bǔ)焊的，但由于經(jīng)過(guò)波峰焊后焊盤(pán)內(nèi)孔被錫封住，使器件無(wú)法插下去，解決辦法是在印制板加工時(shí)對(duì)該焊盤(pán)開(kāi)一小口，這樣波峰焊時(shí)內(nèi)孔就不會(huì)被封住，而且也

36、不會(huì)影響正常的焊接。 焊盤(pán)補(bǔ)淚滴：當(dāng)與焊盤(pán)連接的走線(xiàn)較細(xì)時(shí)，要將焊盤(pán)與走線(xiàn)之間的連接設(shè)計(jì)成水滴狀，這樣的好處是焊盤(pán)不容易起皮，而是走線(xiàn)與焊盤(pán)不易斷開(kāi)。相鄰的焊盤(pán)要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會(huì)造成波峰焊困難，而且有橋接的危險(xiǎn)，大面積銅箔因散熱過(guò)快會(huì)導(dǎo)致不易焊接。6 調(diào)試6.1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試接上電源(次級(jí)為12伏)，不帶負(fù)載情況下接通電源，按下電路板上電源開(kāi)關(guān)，測(cè)試濾波電容兩端輸出電壓應(yīng)為14v左右。若出現(xiàn)異常應(yīng)該立即斷電。6.2 最大輸出功率測(cè)試將8負(fù)載接入功率輸出端。再將信號(hào)源調(diào)至頻率f=1000hz，輸出電壓為1v，接到音頻放大器的聲道輸入端。將音調(diào)調(diào)節(jié)電位器調(diào)到最大。功率輸出端接上

37、示波器、毫伏表。圖4-1測(cè)試的接法調(diào)節(jié)音量電位器，使輸出信號(hào)失真度thd=3%時(shí)，測(cè)出功率放大器的輸出電壓vo的值，由公式p=vo2/16計(jì)算放大器的最大輸出功率。6.3 頻率特性測(cè)試調(diào)節(jié)1000hz輸入信號(hào)幅度（或調(diào)音量電位器），使輸出信號(hào)為1v。測(cè)出電路輸入信號(hào)的大小vi的值。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的頻率，保持輸入信號(hào)vi的大小不變，測(cè)量輸出信號(hào)的大小。找出上下限頻率fl和fh，求出通頻帶bw=fh-f。6.4 音樂(lè)試聽(tīng)在功率調(diào)試正常后，接上音樂(lè)信號(hào)源，試聽(tīng)音量和音調(diào)電路對(duì)音樂(lè)的調(diào)節(jié)效果。調(diào)節(jié)聲道的音調(diào)電位器r20，能夠聽(tīng)到高提升和低音調(diào)的聲音有明顯的衰減。結(jié)論與謝辭 大學(xué)四年，這次的論文和設(shè)計(jì)是我這大學(xué)期間干的最有意義的事之一。從最初的選題，開(kāi)題到寫(xiě)論文直到完成論文。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改論文，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了音頻功率放大器用途及工作原理，熟悉了音頻功率放大器的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。不過(guò)從開(kāi)始的原理圖的確定上，遇到了一個(gè)難題，剛開(kāi)始用lm386，但在查資料后發(fā)現(xiàn)它達(dá)不到輸出功率20w，所以用tda2