音響放大器課程設(shè)計(jì)與制作（精編版）

1、模擬電子課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：電氣工程與其自動(dòng)化6 班姓名： #學(xué)號(hào)： #理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院12 / 12目錄題目:摘要:1 概述1.1 音響的介紹1.2 音響的作用意義2 電路方案的比擬與論證2.1 放大電路的比擬與論證2.2 音頻功率放大電路的比擬與論證3 核心元器件介紹3.1 lm324的介紹3.2 tda2030的介紹4 電路設(shè)計(jì)4.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)4.2 話音放大器與混合前置放大器的設(shè)計(jì)4.3 功率放大電路的設(shè)計(jì)5 pcb的制作5.1 對(duì)元器件的前期準(zhǔn)備5.2 sch原理圖應(yīng)注意常見問(wèn)題5.3 pcb設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題5.4 焊盤應(yīng)注意的常見問(wèn)題6 調(diào)試6.1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試

2、6.2 最大輸出功率測(cè)試6.3 頻率特性測(cè)試6.4 話音放大器參考文獻(xiàn)附件 1：電路原理圖附件 2：元件清單音響放大器課程設(shè)計(jì)與制作摘 要本文介紹了音響的構(gòu)成、 功能、與工作原理， 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，并具有部保護(hù)電路。本設(shè)計(jì)的功能是將輸入音頻信號(hào)進(jìn)展放大，是一種可普遍用于家庭音響系統(tǒng)、立體聲唱機(jī)等

3、電子系統(tǒng)中，便于攜帶，適用性強(qiáng)。1 概述1.1 音響的介紹音響技術(shù)的開展經(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)展電流或電壓放大，再進(jìn)入輸出級(jí)進(jìn)展功率放大，最后去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)做某項(xiàng)工作。1.2 音響的作用意義音響放大器是將電信號(hào)復(fù)原成聲音信號(hào)的一種裝置，復(fù)原真實(shí)性將作為評(píng)價(jià)音箱性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 細(xì)心觀察我的身邊， 現(xiàn)在音響可以說(shuō)是無(wú)處不在，做為

4、一個(gè)現(xiàn)代人，我們已經(jīng)離不開音響。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、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。2 電路方案的比擬與論證2.1 放大電路的比擬與論證方案一：采用 ua741運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路， ua741通用高增益運(yùn)算通用放大器，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， 部包含四組形式完全一樣的運(yùn)算放大器，除電源共用外，

5、四組運(yùn)放相互獨(dú)立。方案選取： ua741是通用放大器，性能不是很好，滿足一般需求，而lm324四運(yùn)放大器具有電源電壓圍寬，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，應(yīng)選用lm324四運(yùn)放大器。2.2 音頻功率放大電路的比擬與論證方案一：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)與其它功放。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、電源電壓圍大等優(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

6、 ， 音頻功率 0.5w。lm386音響功放是由 nsc制造的， 它的電源電壓圍非常寬， 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，并具有部保護(hù)電路。方案選?。罕菊n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， 應(yīng)選用 tda2030。頻率響應(yīng) fl fh50hz20kh

7、z；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)。3 核心元器件介紹3.1 lm324的介紹lm324系列器件為價(jià)格廉價(jià)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。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)用于汽車立體聲

8、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公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其部電路略有差異，但引出腳位置與功能均 一樣，可以互換。4 電路設(shè)計(jì)4.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)各種電器設(shè)備部均是由不同種類的電子電路組成，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)壓電源的組成框圖如圖 4-2 所示。22ov ac變壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路uo直流圖 4-2電源組成框圖4.2 話音放大器與混合前置放

9、大器的設(shè)計(jì)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)大于話筒的輸出阻抗，其放大倍數(shù)av=1+r12/r11=8.5倍。圖 4-3話音放大器電路4.3 功率放大電路的設(shè)計(jì)功率放大器， 簡(jiǎn)稱“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)能否提供良好的音質(zhì)輸出。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)

10、， 希望其輸出的功率盡可能大， 其輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小，效率盡可能高， 功 放 的 常 見 電 路 有otl(outputtransformerless)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，也有專用集成電路功放。4.4 總電路圖圖 4-4功率放大電路圖4-5總電路圖5 pcb 的制作5.1 對(duì)元器件的前期準(zhǔn)備在確定原理圖后， 就得開始對(duì)各個(gè)元器件的阻值和符號(hào)進(jìn)展標(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。5.2 sch原理圖應(yīng)注意常見問(wèn)題根據(jù)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

11、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)那么中設(shè)定一些值，如焊盤大小 1.8mm，線與線間距最小距離為0.7mm，連線大小 gnd為 1.5mm，vcc為 1.2mm，信號(hào)線為 1mm等等。5.3 pcb 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題a. 布線方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致， 布線方向最好與電路圖走線方向相一致.b. 各元件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀. 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 .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

12、豎放，豎放時(shí)兩個(gè)焊盤的間距一般取12/10 英寸。d. 電位， ic 座的放置原那么：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)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)滿中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝與面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。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 座的右下角線或者左上角，而且緊靠定位槽從焊接面看。e. 進(jìn)出接

13、線端布置 : 相關(guān)聯(lián)的兩引線端不要距離太大，一般為23/10 英寸左右較適宜 . 進(jìn)出線端盡可能集中在1 至 2 個(gè)側(cè)面，不要太過(guò)離散。f 設(shè)計(jì)布線圖時(shí)要注意管腳排列順序，元件腳間距要合理。g設(shè)計(jì)布線圖時(shí)走線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。 h布線條寬窄和線條間距要適中，電容器兩焊盤間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符；i 設(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)展， 例如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)展。5.4 焊盤應(yīng)注意的常見問(wèn)題焊盤孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以防止加工時(shí)導(dǎo)致焊盤缺 損。焊盤的開口： 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)波峰焊后焊盤孔被錫封住，使器件無(wú)法插下去， 解決方法是

14、在印制板加工時(shí)對(duì)該焊盤開一小口， 這樣波峰焊時(shí)孔就不會(huì)被封住，而且也不會(huì)影響正常的焊接。焊盤補(bǔ)淚滴：當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時(shí)， 要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計(jì)成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮， 而是走線與焊盤不易斷開。 相鄰的焊盤要防止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關(guān)，測(cè)試濾波電容兩端輸出電壓應(yīng)為14v 左右。假設(shè)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=1000h

15、z ，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。功率輸出端接上示波器、毫伏 表。圖 6-1 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-。f6.4話音放大器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 20

16、k 亦有低輸出阻抗的話筒如 20 歐， 200 歐等，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)大于話筒的輸出阻抗。放大倍數(shù)： 160/20=8 倍。電路圖中 a1 組成同向放大器，具有很高的輸出阻抗，能與高阻話筒配接作為話音放大器電路， 其放大倍數(shù) av=1+r12/r11=8.5倍18.5db，與仿真結(jié)果相似。四運(yùn)放 lm324的頻帶雖然很窄增益為1 時(shí)，帶寬為 1mhz, 但這里放大倍數(shù)不高，故能達(dá)到fh=10khzd 的頻響要求。心得與體會(huì)：這次模電課設(shè)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，開題到寫論文直到完成論文。 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與工作原理，熟悉了音頻功率放大器的設(shè)計(jì)步驟， 鍛煉了設(shè)計(jì)能力。 此次設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)根底知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固。 這次設(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)，提高了自己的能力。 其實(shí)這么一次的鍛煉可以學(xué)到書本里許多學(xué)不到的知識(shí)。但是課程設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)根底的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。 這次實(shí)踐是對(duì)自己模電所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很不全面。首先，我要感我的教師和同學(xué) , 感他