模電課程設(shè)計(jì)

1、:創(chuàng)*1丄尊晚模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書音響放大器院、部:電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生：澎指導(dǎo)教師： 松華職稱副教授專 業(yè)：電子信息工程班 級：電子1201班學(xué) 號： 12303401362014 年 6 月課題三 音響放大器的設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)目的1、了解集成功率放大器部電路工作原理2、掌握其外圍電路的設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)測試方法3、掌握音響放大器的設(shè)計(jì)方法與電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)（二）設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)1、技術(shù)指標(biāo)額定功率P 0.3W,負(fù)載阻抗為10Q，頻率響應(yīng)圍為50Hz-20KHz輸入阻 抗大于20KQ，放大倍數(shù)20dB2、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、功率放大級； （

2、2）選定元器件和參數(shù)，并設(shè)計(jì)好電路原理圖；（3）在萬能板或面包板或PCB板上進(jìn)行電路安裝調(diào)測；（ 4）測試輸出功率；（ 5）測試輸出阻抗 ;（ 6 ）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。（三）設(shè)計(jì)報(bào)告要求1 、選定設(shè)計(jì)方案；2、擬出設(shè)計(jì)步驟，畫出設(shè)計(jì)電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值；調(diào)試總結(jié)3、列出設(shè)計(jì)電路測試數(shù)據(jù)表格；4、進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)和分析，并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。（四）設(shè)計(jì)總結(jié)與思考1 、總結(jié)話音放大器的設(shè)計(jì)和測試方法；2、總結(jié)設(shè)計(jì)話音放大器器所用的知識點(diǎn)；目錄第 1 章 緒論 . 11.1 音響的意義 . 11.2 音響的技術(shù)指標(biāo) . 11.2.1 頻率響應(yīng) . 11.2.2 信噪比 . 11.2.3 動(dòng)態(tài)圍 . 21

3、.2.4 失真 . 21.2.5 立體聲分離度. 21.2.6 立體聲平衡度. 3第 2 章 音響放大器電路設(shè)計(jì) 42.1 音響放大器的基本原理 . 42.2 前置放大電路（ A1） . 52.3 音調(diào)控制電路（ A2） . 52.3.1 低音提升 . 62.3.2 高音提升 . 62.3.3 高音衰減 . 72.3.4 低音衰減 . 72.3.5 反饋型音調(diào)控制電路 . 72.3.6 信號在低頻區(qū). 82.3.7 信號在高頻區(qū). 82.4 功率放大級 . 102.4.1 TDA2030A 介紹 102.4.2 功率放大電路說明 . 11第 3 章 用 multisim 仿真音響放大器電路 .

4、 12第 4 章 組裝與調(diào)試 . 134.1 電路元件組裝 134.2 作品調(diào)試 13結(jié)束語 14參考文獻(xiàn) 15附錄 A 實(shí)物圖 16附錄 B 元件清單 17第 1 章 緒論1.1 音響的意義音響技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、 晶體管、 場效應(yīng)管的歷史時(shí)期， 在不同的歷 史時(shí)期都各有其特點(diǎn)。 通過音響放大器設(shè)計(jì)， 使我們認(rèn)識到一個(gè)簡單的模擬電路 系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)包括信號源、輸入級、中間級、輸出級和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號源的作用是 提供待放大的電信號， 如果信號是非電量， 還須把非電量轉(zhuǎn)換為電信號， 然后進(jìn) 入輸入級， 中間級進(jìn)行電流或電壓放大， 再進(jìn)入輸出級進(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。 放大器

5、電路發(fā)展更是迅速， 已成為新一代音響不可缺少 的核心部件，其現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用也是非常普遍和廣泛。1.2 音響的技術(shù)指標(biāo)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)圍、失真度、瞬態(tài)響應(yīng)、立體聲 分離度、立體聲平衡度。1.2.1 頻率響應(yīng)所謂頻率響應(yīng)是指音響設(shè)備重放時(shí)的頻率圍以及聲波的幅度隨頻率的變化 關(guān)系。一般檢測此項(xiàng)指標(biāo)以1000Hz的頻率幅度為參考，并用對數(shù)以分貝(dB)為 單位表示頻率的幅度。1.2.2 信噪比所謂信噪比是指音響系統(tǒng)對音源軟件的重

6、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。一般檢測此項(xiàng)指標(biāo)以 重放信號的額定輸出功率與無信號輸入時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率的對數(shù)比值分貝 (dB) 來表示。一般音響系統(tǒng)的信噪比需在 85dB 以上。1.2.3 動(dòng)態(tài)圍動(dòng)態(tài)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)圍在 100(dB) 以上。1.2.4 失真失真是指音響系統(tǒng)對音源信號進(jìn)行重放后， 使原音源信號的某些部分 (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。1 諧波失真 所謂諧波失真是指音響系統(tǒng)重放后的聲

7、音比原有信號源多出許多額外的諧 波成分。此額外的諧波成分信號是信號源頻率的倍頻或分頻， 它是由負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò) 或放大器的非線性特性引起的。高保真音響系統(tǒng)的諧波失真應(yīng)小于1%。2 互調(diào)失真 互調(diào)失真也是一種非線性失真，它是兩個(gè)以上的頻率分量按一定比例混合， 各個(gè)頻率信號之間互相調(diào)制， 通過放音設(shè)備后產(chǎn)生新增加的非線性信號， 該信號 包括各個(gè)信號之間的和及差的信號。3 瞬態(tài)失真瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)， 它的產(chǎn)生主要是當(dāng)較大的瞬態(tài)信號突然加到放大器 時(shí)由于放大器的反映較慢， 從而使信號產(chǎn)生失真。 一般以輸入方波信號通過放音 設(shè)備后，觀察放大器輸出信號的包絡(luò)波形是否輸入的方波波形相似來表達(dá)放大器 對瞬態(tài)信號

8、的跟隨能力。1.2.5 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。1.2.6 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 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。第2章音響放大器電路設(shè)計(jì)2.1音響放大器的基本原理音響放大器的作用是對于微弱信號進(jìn)行電壓放大和功率放大，推動(dòng)負(fù)載工 作，同時(shí)需要對音調(diào)和音量的調(diào)節(jié)。音頻信號的輸入，由話音放大電路放大輸出到音調(diào)調(diào)節(jié)電路， 在

9、由功率放大 電路放大，輸?shù)綋P(yáng)聲器。音頻輸入語音放大 音調(diào)調(diào)節(jié)功率放大揚(yáng)聲器圖2-1音響放大器的工作流程音響放大電路的整機(jī)電路如下圖所示， 按其構(gòu)成，可分為前置放大級，音調(diào)控制級和功率放大級三部分。円 22DKC5 22nCHIOOlj4V R12 120-yi加Cl I Ou+ nraid?P2 220KBK2Cfi lOu22kC15 1(XXiTHl_w-nP1U 22KDI1 WC7fa8c|J 1C9 X,0叮C13XC14i臨T t伽-V kis 1 加1NAo_ +ok摺(a)圖2-5中若C1取值較大，只有在頻率很低時(shí)才起作用，則當(dāng)信號頻率在低 頻區(qū)隨頻率降低，Zf增大，所以Auf

10、圖2-5低音提升電路高音提升圖2-6中，若C3取值較小只有高頻區(qū)起作用，則當(dāng)信號在高頻區(qū)且隨頻率 升高|zi|減小，所以AufR2提高，從而可得到高音提升。乙圖2-6高音提升電路233高音衰減圖2-7高音衰減電路圖2-8低音衰減電路低音衰減同理可以分析圖2-7、圖2-8，分別可用作高、低音衰減反饋型音調(diào)控制電路如果將這四種電路形式組合起來，即可得到下圖所示的反饋型音調(diào)控制電 路。先假設(shè) R仁R2=R3=； 3= C2C3 RW仁RW29F。齊 髙皆 減圖2-9反饋型音調(diào)控制電路236信號在低頻區(qū)在低頻區(qū)，因?yàn)镃3很小，所以C3 R4支路可視為開路，反饋網(wǎng)絡(luò)主要由上半部分電路起作用。又因運(yùn)放的開

11、環(huán)增益很高，U E UE-0 （虛地），故R3的影響可忽略，當(dāng)電位器 RP2的活動(dòng)端移至A點(diǎn)時(shí)，C1被短路。可以得到低音最 大提升量。按實(shí)際電路參數(shù) R仁R2=R3=20kk，RP仁RP2=220k，3= C2=0.022uF 可得:R2 RP2 R2RF2C2410Hz(2-5)Aua 8.5(約 18.6dB)轉(zhuǎn)折頻率:AuaW2R1以同樣方式可以說明在RP2滑動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，低音地最大衰減量fL12 RP2C248HZ(2-6 )(2-7 )按實(shí)際電路參數(shù)可得AubR2R RP2Aub 0.118轉(zhuǎn)折頻率:L1 fL1 48Hz(2-8)(約18.6dB)(2-9)(2-10)l2 fL2

12、410Hz圖2-11高頻音調(diào)控制線路（型）設(shè)前級輸出電阻很?。ㄈ缧∮?500Q），輸出電壓Uo通過Rc反饋到輸入端的信號被前級輸出電阻所旁路，故 Rc的影響可忽略（視為開路）。因此當(dāng)RP2滑動(dòng)到C點(diǎn)或D點(diǎn)時(shí)，可分別畫出如下圖2-12和圖2-13所示的等效電路（因RP2的數(shù)值很大，為簡單起見，可視為開路） AoUl一 +18特性曲線。20logAAucRbR4 3RR4(2-11 )Ra / R4按電路實(shí)際參數(shù)R=20kQ, R4=8.2kQ, C3=1000P 所以：Auc8.3(約 18dB)上圖2-13為高音衰減電路，其衰減量：AudRb/R4R4(2-12)RaR4 3R按電路實(shí)際參數(shù):

13、Aud0.12(約-18dB)高頻轉(zhuǎn)折頻率：齊11 1O Q 1ZLJ-7(2-13)2.3 KHZ2C3(RaR4)fH 21 12C3R419KHz(2-14)圖2-12等效高頻音調(diào)控制線路（C點(diǎn)）圖 2-13等效高頻音調(diào)控制線路 （D點(diǎn)）上圖2-12顯然具有高音提升作用，其最大提升量若將音調(diào)控制電路咼低音提升和衰減曲線畫在一起，可得到如下圖所示幅頻時(shí)低音控制圍為土 18dB,當(dāng)ffH2 (19KHz)時(shí)高音控制圍也為土 18dBo2.4功率放大級2.4.1 TDA2030A 介紹本實(shí)驗(yàn)電路的功率放大級由集成功率器件 TDA2030A!成OCL電路輸出形式。TDA2030A功率集成電路具有

14、轉(zhuǎn)換速率高，失真小，輸出功率大，外圍電路 簡單等特點(diǎn)，采用5腳塑料封裝結(jié)構(gòu)。其中1腳為同相輸入端；2腳為反相輸入 端；3腳為負(fù)電源；4腳為輸出端；5腳為正電源。 MON irMHTM IMPUTt卜 cannacfd 1c pin 3圖2-15 TDA2030A功率放大器的引腳圖TDA2030A功率集成電路的部電路包含由恒流源差動(dòng)放大電路構(gòu)成的輸入級、中間電壓放大級，復(fù)合互補(bǔ)對稱式OCL電路構(gòu)成的輸出級；啟動(dòng)和偏置電路 以及短路、過熱保護(hù)電路等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-16所示。-VCC圖2-16 TDA2030A功率放大器部電路結(jié)構(gòu)框圖242功率放大電路說明TDA2030A勺電源電壓為土 6V土

15、22V,靜態(tài)電流為50mA（典型值）；1腳的 輸入阻抗為5MQ （典型值），當(dāng)電壓增益為26dB、RL=4Q時(shí)，輸出功率Po=15W 頻帶寬為100KHz源為土 14V、負(fù)載電阻為4Q時(shí)，輸出功率達(dá)18W為了提高電路穩(wěn)定性，減小輸出波形失真，功放級通過 R10, R9, C9引入了 深度交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋，由于接入 C9,直流反饋系數(shù)F1。對于交流信 號而言，因?yàn)镃9足夠大，在通頻帶可視為短路，所以交流反饋系數(shù)，按電路的實(shí) 際參數(shù)。因而該電路的電壓增益?？梢姼淖冸娮?R9 R10可以改變電路增益。電 容C15 C16用作電源濾波。D1和D2為保護(hù)二極管。R11、C10為輸出端校正網(wǎng)絡(luò)以補(bǔ)償電

16、感性負(fù)載，避免自激和過電壓Figure 14; Typical Ampliferwth Spilt Power Supply圖2-17功率放大電路第3章用multisim仿真音響放大器電路圖3-1圖3-2第 4 章 組裝與調(diào)試4.1 電路元件組裝音響放大器是一個(gè)小型電路系統(tǒng)，安裝前要對整機(jī)線路進(jìn)行合理布局，一般 按照電路的順序一級一級地布線，功放級應(yīng)遠(yuǎn)離輸入級，每一級的地線盡量接在 一起，連線盡可能短，否則很容易產(chǎn)生自激。步驟：在制作好焊接布線圖之后， 在萬能板上焊接元件。焊接前應(yīng)檢查元器 件的質(zhì)量，安裝時(shí)特別要注意功放塊、運(yùn)算放大器、電解電容等主要器件的引腳 和極性，不能接錯(cuò)。4.2 作品調(diào)

17、試實(shí)踐證明，新安裝的電路板往往難以達(dá)到預(yù)期的效果，這是因?yàn)槲覀冊谠O(shè)計(jì) 的時(shí)候不可能周全地考慮元件的誤差、器件參數(shù)的分散性、寄生參數(shù)等各種各樣 的客觀因素。此外，電路板的安裝中仍存在有可能沒有查出來的錯(cuò)誤。通過電路 板整體測試與調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案中的不足，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，就可以使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查， 以便糾正安裝錯(cuò)誤。檢查應(yīng)特別注意：1 元器件引腳之間有無短路，尤其在焊接時(shí)，要嚴(yán)格按照焊接規(guī)則焊接，否 則容易短路。2 電源的正負(fù) 、負(fù)極性有沒有接反 ，正、負(fù)極之間有沒有短路現(xiàn)象 ，電源

18、線、 地線是否接觸良好。3 集成電路的型號及安插方向?qū)Σ粚Γ_連接處有無接觸不良等。在安裝 的時(shí)候我們查閱相關(guān)資料，在網(wǎng)上找出各個(gè)引腳的標(biāo)號及參數(shù)。新安裝的電路板 將輸入端對地短路，用萬用表測該級輸出端對地的直流電壓。話放級、混合級、 音調(diào)級都是由運(yùn)算放大器組成的，其靜態(tài)輸出直流電壓均為VCC/2功放級的輸出（OTL電路）也為VCC/2且輸出電容CC兩端充電電壓也應(yīng)為 VCC/2結(jié)束語這次的模電課程設(shè)計(jì)我選擇的是音響放大器的設(shè)計(jì)， 這次的課程 設(shè)計(jì)制作， 讓我復(fù)習(xí)鞏固模擬電子技術(shù)這門課程， 對所學(xué)的知識有一 個(gè)更加深刻的認(rèn)識， 同時(shí)讓我加深的對本專業(yè)課程的興趣， 因?yàn)槟切?看起來很奇妙的電子產(chǎn)品通過我自己的雙手制造出來讓我有一種沖 擊感， 顛覆感，這種理論轉(zhuǎn)換為實(shí)際的感覺很令人醉。我在這次的課程設(shè)計(jì)中， 首先知道了音響放大器的構(gòu)成以及其工 作原理，并且深入理解了集成運(yùn)算放大器的作用， 以前只是在書本中 學(xué)習(xí)，會(huì)做幾道題，現(xiàn)在通過課程設(shè)計(jì)讓我深刻認(rèn)識到了“理論聯(lián)系 實(shí)際”的這句話的重