電子設(shè)計綜合實訓

1、電子電氣工程學院學生實訓報告 專業(yè) 級 班 姓名 學號 課程名稱 指導教師 成績 一、實訓報告實訓序號實訓題目預(yù)習日期要求：1.實訓步驟;2.分析、討論實訓中存在的問題與解決方法。3、操作注意事項；4. 實訓總結(jié)。一、設(shè)計目的、設(shè)計指標、設(shè)計框圖及模塊功能說明1.設(shè)計目的、指標 本次設(shè)計任務(wù)為做一塊TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路實物板子，輸入微弱音頻信號時，能夠輸出較大的功率，板子要實現(xiàn)高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制功能，PCB板布線合理，焊接無毛刺、虛焊，電源電路設(shè)計正確并輸出正負雙12V，PCB板規(guī)格大小8x10cm。2.測試電路設(shè)計 （1）兩級阻容耦合放大電路的仿真、性能測

2、試。 （2）功率放大電路的仿真、測試。 （3）直流穩(wěn)壓電源的仿真、測試。 （4）集成運算放大器電路的仿真、測試。 （5）波形發(fā)生器的仿真、測試。 （6）TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路仿真、測試。3.仿真測試、制板工具 （1）使用Mulitisim13.0進行電路的仿真設(shè)計，包含波形、電壓、功率。 （2）DXP2004繪制TDA2030A功放電路并使用PCB制板。 （3）電腦、打印機、熱傳印機、覆銅板、腐蝕液。4.制作流程框圖DXP2004繪制原理圖，PCB布線打印機打印電路熱傳印機轉(zhuǎn)印電路布線電路焊接調(diào)試路仿真設(shè)計腐蝕電路板、鉆孔Multisim電路仿真設(shè)計5.功放框圖TDA20

3、30A功放電路正負12V電源供電音頻輸入8W喇叭負載輸出二、功放模塊選擇 TDA2030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，靜態(tài)電流?。?0mA以下）；動態(tài)電流大（能承受3.5的電流）；負載能力強，既可以帶動416W的揚聲器，某些場合又可帶動2W甚至1.6W的低阻負載；特別適合制作輸出功率中等的高保真功放。采用5腳TO-220塑料封裝。 電路出現(xiàn)以下幾種情況不會損壞：溫度高于150、輸出端短路、浪涌電壓的沖擊、負載開路、電源極性接反。參數(shù)：1.TDA2030可以單電源或雙電源工作 2.工作電壓：±622V 3.輸出功率：18W 4.開環(huán)增益：80dB，當f=

4、1kHz時 5.靜態(tài)電流：<50mA 綜合以上TDA2030A參數(shù)，作為實訓電路，對輸出音質(zhì)的要求中等即可，而TDA2030A配合外圍電路便可實現(xiàn)我們需要的所有功能，所以本次實驗采用TDA2030A為功放電路。三、Multisim電路仿真測試（一）兩級阻容耦合放大電路的仿真、測試1兩級阻容耦合放大電路原理圖2仿真測試圖由仿真結(jié)果可知電壓放大倍數(shù)為Au=1.216/0.01=121.6（二）集成電路設(shè)計、調(diào)試1原理圖2波形、測試圖當調(diào)節(jié)R4與R5的比值時其放大倍數(shù)跟著改變，比值越大，Au也就越大，當R4=1K,R5=3.3k時，Au=1.94；當R4=1K,R5=33k時Au=194.73

5、/10=19.4。（三）TDA2030構(gòu)成的OCL功放電路1原理圖2波形、測試圖 原理圖為功率放大器TDA2030的雙電源電路，當輸入10mv時，輸出1.613v，輸出功率為52.037mv，輸入為113.633nw由此可見輸出功率及電壓都增大。（四）TDA2030構(gòu)成的單電源功放電路1原理圖2.仿真測試圖 原理圖為TDA2030的單電源功放電路測試圖中，輸入功率為P=2.311uw，輸入電壓Vi=10mv，輸出為V0=1.597v，P=25.508mw ，由此可見TDA2030功率放大器卻是有放大功率的作用。（五）TDA2030正負12v供電電路1.原理圖2.仿真測試圖輸入正弦交流電源220

6、v，經(jīng)變壓器降壓為兩個相位相差p平均值為15v的雙電源，經(jīng)橋堆整流電容濾波后變?yōu)槊}動直流電，再經(jīng)7812和7912穩(wěn)壓輸出位正負12V的直流電，二級管保護穩(wěn)壓管避免擊穿，如測試圖所示。（六）波形發(fā)生器設(shè)計1.原理圖及仿真波形 由555定時器設(shè)計成的波形發(fā)生器電路，可以同時產(chǎn)生三角波、正弦波、矩形波脈沖，在輸出電路調(diào)節(jié)電阻與電容的容量和阻值就可以改變輸出波形。（七）功率放大電路設(shè)計1.甲乙類互補對稱功率放大電路原理圖2.仿真測試圖 該電路為甲乙類互補對稱功率放大電路，單電源供電，Q1對輸入信號進行放大，Q3為NPN管，Q4為PNP管，兩個管子實現(xiàn)對電流放大，其中R5、R4、D1、D2為兩個管子提

7、供偏置電壓，減小其輸出的交越失真。由測試數(shù)據(jù)看出，輸入功率為587.72nw，輸出為350.336uW，當增大輸入信號時，輸出功率也隨之增大。（八）TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路1原理圖2.仿真測試圖 該電路為TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路，經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn)當輸入信號大于0.2v會出現(xiàn)失真，在輸入信號大于1V時，輸出功率能達到18W，但失真嚴重，在0.1V以下時，信號保留完整性最好。即輸入為0.1V（500.275nw）時，輸出功率為6.535W，輸出電壓為7.23V。（九）TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路1.DXP2004原理圖2.PCB圖3.原理：電路由一

8、個高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路和TDA2030放大電路以及電源供電電路三大部分組成，音調(diào)部分采用的是高低音分別控制的衰減式音調(diào)電路，其中的R3、R4、C1、C2、R5組成低音控制電路；C3、C4、R8組成高音控制電路；R6為隔離電阻，R2為音量控制器，調(diào)節(jié)放大器的音量大小，C5為隔直電容，防止后級的TDA2030直流電為對前級的音調(diào)電路影響。放大電路主要采用TDA2030，由TDA2030，R11、C6、R12等組成，電路的放大倍數(shù)由R11、R12的比值決定，C6用來穩(wěn)定TDA2030的第四引腳直流電位的漂移，但對音質(zhì)有一定的影響，C7、R13的作用是防止放大器產(chǎn)生低頻自振。放大器的發(fā)在

9、阻抗為416W。四、EDA設(shè)計（一）數(shù)顯式萬用表的設(shè)計1原理圖2.啟動萬用表初始時3.555波形發(fā)生（1）555波形發(fā)生器波形（11us）（2）555波形發(fā)生器波形（11ms）（3）555波形發(fā)生器波形（1.1ms）4.按下SB開始測量待測電容CX（888pf）的值，結(jié)果為8884.萬用表測量原理該電容表電路由基準脈沖發(fā)生器、待測電容容量時間轉(zhuǎn)換器、閘門控制器、譯碼器和顯示器等部分組成。 待測電容容量時間轉(zhuǎn)換器把所測電容的容量轉(zhuǎn)換成與其容量值成正比的單穩(wěn)時間td?；?nèi)荻O管C值準脈沖發(fā)生器產(chǎn)生標準的周期計數(shù)脈沖。閘門控制器的開通時間就是單穩(wěn)時間td。在td時間內(nèi)，周期計數(shù)脈沖通過閘門送到后面

10、計數(shù)器計數(shù)，譯碼器譯碼后驅(qū)動顯示器顯示數(shù)值。計數(shù)脈沖的周期T乘以顯示器顯示的計數(shù)值N就是單穩(wěn)時間td，由于td與被測電容的容量成正比，所以也就知道了被測電容的容量。圖中，集成電路IC1B電阻R7R9和電容C3構(gòu)成基準脈沖發(fā)生器（實質(zhì)上是一個無穩(wěn)多諧振蕩器），其輸出的脈沖信號周期T與R7R9和C3有關(guān)，在C3固定的情況下通過量程開關(guān)K1b對R7、R8、R9的不同選擇，可得到周期為11µs、1.1ms和11ms的三個脈沖信號。 IC1A、IC2、R1R6、按鈕AN及C1構(gòu)成待測電容容量時間轉(zhuǎn)換器（實質(zhì)上是一個單穩(wěn)電路）。按動一次AN，IC2B的10腳就產(chǎn)生一個負向窄脈沖觸發(fā)IC1A，其5

11、腳輸出一次單高電平信號。R3R6和待測電容CX為單穩(wěn)定時元件，單穩(wěn)時間td=1.1（R3R6）CX。IC4、IC2C、C5、C6、R10構(gòu)成閘門控制器和計數(shù)器，IC4為CD4553，其12腳是計數(shù)脈沖輸入端，10腳是計數(shù)使能端，低電位時CD4553執(zhí)行計數(shù)，13腳是計數(shù)清零端，上升沿有效。當按動一下AN后，IC4的13腳得到一個上升脈沖，計數(shù)器清零同時IC2C的4腳輸出一個單穩(wěn)低電平信號加到IC4的10腳，于是IC4對從其12腳輸入的基準計數(shù)脈沖進行計數(shù)。當單穩(wěn)時間結(jié)束后，IC4的10腳變?yōu)楦唠娖?，IC4停止計數(shù)，最后IC4通過分時傳遞方式把計數(shù)結(jié)果的個位、十位、百位由它的9腳、7腳、6腳和5

12、腳循環(huán)輸出對應(yīng)的BCD碼。IC3構(gòu)成譯碼器驅(qū)動器，它把IC4送來的BCD碼譯成十進制數(shù)字筆段碼，經(jīng)R11R17限流后直接驅(qū)動七段數(shù)碼管。集成電路CD4553的15腳、1腳、2腳為數(shù)字選擇輸出端，經(jīng)R18R20選擇脈沖送到三極管T1T3的基極使其輪流導通，這兩部分電路配合就完成了三位十進制數(shù)字顯示。 C7的作用是當電源開啟時在R10上產(chǎn)生一個上升脈沖，對計數(shù)器自動清零。（二）汽車尾燈控制電路1.原理圖2.方向控制仿真（1）緊急剎車仿真（2）正常行駛仿真 （3）右拐彎仿真 （4）左拐彎仿真3.工作原理汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路，三進制計數(shù)器，譯碼電路，顯示、驅(qū)動電路及555時鐘脈沖電路構(gòu)成

13、。開關(guān)控制電路由異或門、二輸入與非門和三輸入與非門等構(gòu)成；三進制計數(shù)器設(shè)計成用兩片JK觸發(fā)器構(gòu)成；譯碼電路用3線8線譯碼器74LS138和6個與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管和6個反向器構(gòu)成；555時鐘脈沖電路由555定時器及電阻、電容構(gòu)成。 汽車左轉(zhuǎn)彎或右轉(zhuǎn)彎時，在555多諧振蕩器所產(chǎn)生的時鐘脈沖觸發(fā)下，三進制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求循環(huán)點亮。這樣就實現(xiàn)了設(shè)計電路所需實現(xiàn)的功能。 兩個可控制的開關(guān)S0、S1，可產(chǎn)生0 0、0 1、1 0、1 1四種狀態(tài)。 1、 開關(guān)置為0 

14、0狀態(tài)時，表示汽車處于正常運行狀態(tài)，所有尾燈全部熄滅。2、開關(guān)置為0 1狀態(tài)時，表示汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，尾燈按d4d5d6順序循環(huán)點亮。     3、開關(guān)置為1 0狀態(tài)時，表示汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，尾燈按d1d2d3順序循環(huán)點亮。 4、開關(guān)置為 1 1狀態(tài)時，表示汽車處于剎車狀態(tài)，所有尾燈隨時鐘脈沖CP同時閃爍。 例如開關(guān)S1閉合，S0斷開，即開關(guān)S1S0=10，與開關(guān)相連的異或門輸出為高電平“1”，此時使得38譯碼器的使能端E3有效，3線8線譯碼器正常工作；譯碼器的地址端C端與開關(guān)S0

15、相連，因為S0斷開，所以S0端為“0”，而三進制計數(shù)器在多諧振蕩器的輸出脈沖觸發(fā)下實現(xiàn)000110的三進制循環(huán)，即譯碼器的BA兩端口輸入信號依次為000110，結(jié)合此時C端輸入信號“0”，則譯碼器譯碼地址輸入端CBA信號分別為000001010，經(jīng)譯碼器譯碼后，譯碼器輸出端Y0Y1Y2循環(huán)為低電平（輸出有效），此時D1D2D3被循環(huán)點亮。因開關(guān)S0斷開，譯碼器C端為低電平，所以D4D5D6熄滅。這樣就完成了汽車左轉(zhuǎn)彎時尾燈的控制。同理得到在開關(guān)S1S0=00、S1S0=01、S1S0=11時所設(shè)計的電路同樣能實現(xiàn)汽車尾燈正常行駛、右拐彎和緊急剎車控制的功能。 五、實訓步驟（一）電路設(shè)

16、計在multisim13.0軟件中設(shè)計繪制兩級阻容耦合放大電路、功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源、集成運算放大器電路、波形發(fā)生器、TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路并進行相應(yīng)的仿真測試。（二）在DXP2004軟件中繪制TDA2030A含音質(zhì)調(diào)整18w功率放大電路 1.繪制DTA2030A原理圖 ； 2. 繪制可變電阻器PCB封裝； 3.繪制DTA2030A的PCB封裝； 4.電路正確連接后，對各個元器件選擇相應(yīng)合適的封裝； 5.編譯原理圖是否有出錯的地方； 6.生成PCB文件，對PCB電路調(diào)整布線，焊盤（外徑2.5mm）、線寬（電源線2mm，信號線1mm）調(diào)整。7.設(shè)置為單層板，底層為焊接

17、層，設(shè)計布線規(guī)則。8.在PCB文件上加上自己的學號姓名字符串，選擇字體和大小并設(shè)置為鏡像； 9.將PCB文件物理尺寸調(diào)整為8x10cm大小。 10.對元器件布局，布局合理后可以采用自動布線或手動布線進行布線。（三） 制作TDA2030A實物板 1.在打印機中裝入特殊轉(zhuǎn)印紙，在Altium Designer6.0中打開設(shè)計好的PCB文件，在菜單欄中選擇打印，打印比例為1:1，屏蔽掉頂層絲印層的元器件符號邊框，開始打印PCB電路到轉(zhuǎn)印紙上； 2.對熱轉(zhuǎn)印機進行設(shè)置，將熱轉(zhuǎn)印機預(yù)熱溫度調(diào)至160以下，并讓熱傳印機預(yù)熱幾分鐘直至設(shè)定的溫度； 3.對覆銅板覆銅面用紙擦干凈，將熱傳印紙線路部分正對覆銅板覆

18、銅面規(guī)則包裹，然后送至已預(yù)熱好的熱傳印機進行來回轉(zhuǎn)印，大約來回兩次就夠了； 4.轉(zhuǎn)印完成后打開轉(zhuǎn)印紙，發(fā)現(xiàn)電路油墨已粘貼到覆銅板上，用油性記號筆對缺損的部分進行手動填涂； 5.將填涂好的覆銅板放置進腐蝕液中進行腐蝕，腐蝕時間在半小時左右； 6.選用0.9mm的鉆頭對腐蝕好的覆銅板焊盤進行鉆孔； 7.電路板腐蝕完成。（四）焊接、調(diào)試電路板 1.找老師領(lǐng)取電路板所需元器件，參數(shù)如下： 2.對照原理圖和PCB圖進行元器件的安裝和焊接； 3.調(diào)試工具如下 （1）±12V直流雙電源 （2）8喇叭 （3）音頻信號發(fā)生器（手機）4.焊接圖： 5.調(diào)試(1)將+12V電源接入JP1插件，-12V接入

19、JP2,手機音頻信號Vi接入JP3；(2)開啟直流電源；(3)開啟手機音樂播放器；(4)喇叭能輸出放大后的聲音；(5)調(diào)節(jié)音量電阻R2，喇叭輸出音量有變化，音量電路成功；(6)調(diào)節(jié)低音電阻R5，喇叭低音效果變化明顯，低音電路成功；(7)調(diào)節(jié)高音控制電阻R8，喇叭高音變化明顯，高音電路成功；(8)功放電路全部指標完成，電路調(diào)試成功，功放電路作品成功。6.功率放大器實物圖六、分析實訓中的問題 1.由于DXP2004基礎(chǔ)不好，在遇見PCB庫中沒有封裝時，不知怎么辦。 解決：網(wǎng)上搜畫封裝的教程，然后根據(jù)TDA2030實際尺寸畫出了封裝。 2.電路板在調(diào)試過程中只引出一根地線到板子出現(xiàn)很大的噪音 解決：電源分別引出地線到板子上的地，成功解決干擾。 3.在制作電源時7912地與輸入腳接反，導致沒有-12輸出 解決：791