一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、LM1036功率放大器的設(shè)計(jì)一、音頻放大器的簡介(一)音頻放大電路的回顧和展望隨著晶體管制造技術(shù)的不斷提高和新技術(shù)的應(yīng)用，各項(xiàng)實(shí)用性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)都有很大改善，并不斷在向更大的輸出功率，更小的體積，更輕的重量，更多的功能和智能化方向發(fā)展，如美國CROWN公司的MA-5000VZA功放，其最大輸出功率可達(dá)4000W/8（橋接，單通道）；完善的可靠性設(shè)計(jì)使它在苛刻的環(huán)境中可連續(xù)工作，使得生產(chǎn)者可作3年免維護(hù)的保證；插入可編程的輸入處理模塊USP3；可對12000臺功放的工作狀態(tài)進(jìn)行程控調(diào)節(jié)和各種參數(shù)檢測。各種完善的可靠性保護(hù)措施，使它的可靠性大大提高，可與電子管功放媲美。晶體管功放具有許多寶貴優(yōu)

2、點(diǎn)，它的失真低于萬分之一，但其音質(zhì)聽感總不如電子管功放那么逼真，細(xì)膩，尤其是在表現(xiàn)瞬態(tài)變化快而清脆的打擊樂，弦樂和渾厚回蕩的鋼琴曲方面感覺最明顯。20世紀(jì)80年代初，歐洲有些專業(yè)公司開始研究晶體管功放與電子管功放之間的性能差異及解決辦法。電子管是一種電壓控制器件，需要的控制功率極微，開關(guān)速率很快。晶體管是一種電流控制器件，需有較大的控制電流，轉(zhuǎn)換速率較慢，這是最基本的差別。80年代中期歐洲首先推出了采用MOSFET音頻場效應(yīng)管功放。MOSFET場效應(yīng)晶體管既具有晶體管的基本優(yōu)點(diǎn)。但使用不久發(fā)現(xiàn)這種功放的可靠性不高（無法外電路保護(hù)），開關(guān)速度提高得不多和最大輸出功率僅為150W/8等。90年代初

3、，MOSFET的制造技術(shù)有了很大突破，出現(xiàn)了一種高速M(fèi)OSFET大功率開關(guān)場效應(yīng)晶體管。西班牙藝格公司（ECLER）經(jīng)多年研究，攻克了非破壞性保護(hù)系統(tǒng)的SPM專利技術(shù)，推出了集電子管功放和晶體管功放兩者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的第3代功放產(chǎn)品，在歐洲市場上獲得了認(rèn)可，并逐步在世界上得到了應(yīng)用。第3代MOSFET功放的中頻和高頻音質(zhì)接近電子管功放，但低頻的柔和度比晶體管功放差一些，此外MOSFET開關(guān)場效應(yīng)管容易被輸出和輸入過載損壞。數(shù)字功放的概念早在20世紀(jì)60年代就有人提出了，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，進(jìn)展一直較慢。1983年，等學(xué)者提出了D類放大的PCM（脈碼調(diào)制）數(shù)字功放的基本結(jié)構(gòu)。主要技術(shù)要點(diǎn)是如何把P

4、CM信號變成PWM（脈沖調(diào)寬信號）。美國Tripass公司設(shè)計(jì)了改進(jìn)的D類數(shù)字功放，取名為“T”類功1999年意大利POWERSOFT公司推出了數(shù)字功放的商業(yè)產(chǎn)品，從此，第4代音頻功率放大器，數(shù)字功放進(jìn)入了工程應(yīng)用，并獲得了世界同行的認(rèn)可，市場日益擴(kuò)大，最終將替代各類模擬功放。(二)音頻功率放大電路的簡介音頻放大器已經(jīng)有快要一個(gè)世紀(jì)的歷史了，最早的電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音頻放大器。然而直到現(xiàn)在為止，它還在不斷地更新、發(fā)展、前進(jìn)。主要因?yàn)槿祟惖穆犛X是各種感覺中的相當(dāng)重要的一種，也是最基本的一種。為了滿足它的需要，有關(guān)的音頻放大器就要不斷地加以改進(jìn)。進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備成為

5、了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢。從作為通信工具的手機(jī)，到作為娛樂設(shè)備的MP3播放器，已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機(jī)，便攜式DVD等等。所有這些便攜式的電子設(shè)備的一個(gè)共同點(diǎn)，就是都有音頻輸出，也就是都需要有一個(gè)音頻放大器；另一個(gè)特點(diǎn)就是它們都是電池供電的，都希望能夠有較長的使用壽命。就是在這種需求的背景下，D類放大器被開發(fā)出來了。它的最大特點(diǎn)就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。高效率的音頻放大器不只是在便攜式的設(shè)備中需要，在大功率的電子設(shè)備中也需要。因?yàn)椋β试酱?，效率也就越重要。而隨著人們的居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也逐

6、漸開始興起。在這些設(shè)備中，往往需要幾十瓦甚至幾百瓦的音頻功率。這時(shí)，低失真、高效率的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。(三)音頻放大器分類長期以來，高品質(zhì)音頻放大器的工作類別，只限于A類(甲類)和AB類(甲乙類)。其原因在于過去只有電子管這樣的器件，B類(乙類)電子管放大器產(chǎn)生的失真使它們甚至在公共廣播用時(shí)都難于被人們所接受。所有的自稱為高保真放大器均工作于推挽式的A類(甲類)。 隨著半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和發(fā)展，放大器的設(shè)計(jì)得到了更多的自由。就放大器的類別而言，已不限于A類(甲類)和AB類(甲乙類)。這里將各種類別的放大器簡介如下。不過需要指出，就目前來說用于音頻功率放大器的工作類別，A類(甲類)、

7、AB類(甲乙類)和B類(乙類)這三類放大器仍覆蓋著半導(dǎo)體放大器的絕大多數(shù)。1、A類(甲類)放大器A類(甲類)放大器，是指電流連續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器。這種放大器，由于避免了器件開關(guān)所產(chǎn)生的非線性，只要偏置和動態(tài)范圍控制得當(dāng)，僅從失真的角度來看，可認(rèn)為它是一種良好的線性放大器。A類放大器在結(jié)構(gòu)上，還有兩類不同的工作方式。其中一類是將兩個(gè)射極跟隨器相聯(lián)工作，其偏置電流要增加到在正常負(fù)載下有足夠的電流流過，而不使任一器件截止。這一措施的最大優(yōu)點(diǎn)是它不會突然地耗盡輸出電流，如果負(fù)載阻抗低于標(biāo)定值，放大器會短期出現(xiàn)截止現(xiàn)象，在失真上可能略有增加，但不致出現(xiàn)直感上的嚴(yán)重缺陷。另一類可稱作為控制電

8、流源型(VCIS)，它本質(zhì)上是一個(gè)單獨(dú)的射極跟隨器，并帶有一個(gè)有源發(fā)射極負(fù)載，以達(dá)到合適的電流泄放。這一類作為輸出級時(shí)，需要在開始設(shè)計(jì)之前就把所要驅(qū)動的阻抗是多低搞清楚。2、B類(乙類)放大器B類(乙類)放大器，是指器件導(dǎo)通時(shí)間為50的一種工作類別。這類放大器可以說是最為流行的一種放大器，也許目前所生產(chǎn)的放大器有99是屬于這一類。由于大家比較熟悉，這里不作詳細(xì)介紹。3、AB類甲乙類)放大器AB類(甲乙類)放大器，實(shí)際上是A類(甲類)和B類(乙類)的結(jié)合，每個(gè)器件的導(dǎo)通時(shí)間在50100之間，依賴于偏置電流的大小和輸出電平。該類放大器的偏置按B類(乙類)設(shè)計(jì)，然后增加偏置電流，使放大器進(jìn)入AB類(

9、甲乙類)。AB類(甲乙類)放大器在輸出低于某一電平時(shí)，兩個(gè)輸出器件皆導(dǎo)通，其狀態(tài)工作于A類(甲類)；當(dāng)電平增高時(shí)，兩個(gè)器件將完全截止，而另一個(gè)器件將供給更多的電流。這樣在AB類(甲乙類)狀態(tài)開始時(shí)，失真將會突然上升，其線性劣于A類(甲類)或B類(乙類)。不過筆者認(rèn)為，它的正當(dāng)使用在于它對A類(甲類)的補(bǔ)充，且當(dāng)面向低負(fù)載阻抗時(shí)可繼續(xù)較好地工作。4、C類(丙類)放大器C類(丙類)放大器，是指器件導(dǎo)通時(shí)間小于50的工作類別。這類放大器，一般用于射頻放大，很難找到用于音頻放大的實(shí)例。5、D類(丁類)放大器這類放大器，其特點(diǎn)是斷續(xù)地轉(zhuǎn)換器件的開通，其頻率超過音頻，可控制信號的占空比以使它的平均值能代表

10、音頻信號的瞬時(shí)電平，這種情況被稱為脈寬調(diào)制(PWM)，其效率在理論上來說是很高的。但是，實(shí)際困難還是非常大的，因?yàn)?00kHz的高功率方波是不是好的出發(fā)點(diǎn)尚不清楚；從失真的角度來看，為保證采樣頻率的有效性，必須將一個(gè)陡峭截止頻率的低通濾波器插入放大器與揚(yáng)聲器之間，以消除絕大部分的射頻成分，這至少需要4個(gè)電感(考慮立體聲)，成本自然不會低。此外，表現(xiàn)在頻響方面，它只能對某一特定負(fù)載阻抗保證平坦的頻率響應(yīng)。6、E類(戊類)放大器這類放大器，是一個(gè)極端聰明的半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用，它在幾乎所有工作時(shí)間內(nèi)，通過的電壓或電流是較小的，亦即功率耗散很低。遺憾的是，它僅用于射頻技術(shù)，而不用于音頻。7、簡介D類放大器

11、的工作原理可能讀者都早就熟悉了A類、B類、AB類和C類放大器，其實(shí)所有這些放大器的區(qū)別只是在于靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇。A類放大器具有最大的靜態(tài)工作電流，也就是它在沒有輸入信號的時(shí)候也會消耗電流，因而顯然它的效率是最低的。但是，只要選擇合適的工作點(diǎn)，它通常具有最低的失真。B類放大器則選擇了50%的導(dǎo)通時(shí)間，它的效率肯定比A類放大器要高,但是失真也要嚴(yán)重很多。AB類放大器則是介于A類和B類之間。它的導(dǎo)通時(shí)間也是介于50%到100%之間。C類放大器是指那些導(dǎo)通時(shí)間小于50%的放大器，通常用于負(fù)載為調(diào)諧回路的射頻放大器中。D類放大器是一種完全不同的放大器，其實(shí)稱之為D類放大器似乎并不恰當(dāng)。因?yàn)樗⒉恢皇欠糯?/p>

12、器工作點(diǎn)的選擇。所以也有人稱之為“數(shù)字音頻放大器”。似乎這個(gè)名稱更為恰當(dāng)。因?yàn)橛幸环ND類放大器可以接收數(shù)字輸入而省去D/A變換。D類放大器所采用的技術(shù)其實(shí)就是脈寬調(diào)制技術(shù)PWM(PulseWidthModulation)。所謂脈寬調(diào)制技術(shù)也就是把模擬音頻信號的幅度來調(diào)制一系列矩形脈沖的寬度。這樣，一個(gè)模擬音頻信號就變成了一系列寬度受到調(diào)制的等幅脈沖信號。為什么要這樣做呢？因?yàn)檫@時(shí)候，要把信號放大，只要對這系列的脈沖信號放放大就可以了。而原來的模擬信號并不是包含在這個(gè)脈沖信號的幅度之中，而是包含在它的寬度之中。只要把這個(gè)放大以后的脈寬調(diào)制信號中所包含的低頻分量濾出來就可以得到放大以后的音頻信號。

13、在沒有信號的時(shí)候，輸入信號就是對稱方波。所以如果在放大的時(shí)候，幅度上產(chǎn)生失真并不會使原來的音頻信號產(chǎn)生失真。在這種情況下的放大器就可以完全工作在開關(guān)狀態(tài)。在開關(guān)工作狀態(tài)，晶體管的效率是很高的。因?yàn)樵谕耆珜?dǎo)通的時(shí)候晶體管的電流很大但是壓降很小(由其飽和電阻決定)，而在截止的時(shí)候，加在晶體管的電壓很高，但是流過晶體管的電流很小(只是其漏電流而已)。同時(shí)還可以使晶體管在沒有音頻信號時(shí)完全工作在截止?fàn)顟B(tài)，這樣其效率就更高。這種脈寬調(diào)制可以用一個(gè)等幅三角波來對音頻信號進(jìn)行采樣。為了避免失真這個(gè)三角波的頻率必須遠(yuǎn)高于音頻信號的最高頻率分量。現(xiàn)在的音頻功率放大器主要有電子管式功率放大器、晶體管式功率放大器和

14、集成電路功率放大器等三種。目前，以晶體管或集成電路式功率放大器為主。電子管式功率放大器的生產(chǎn)工藝相當(dāng)成熟，產(chǎn)品的穩(wěn)定性很高，離散度極小。它的動態(tài)范圍比較大，過負(fù)載能力強(qiáng)，不容易發(fā)生飽和削波失真；電路的負(fù)反饋深度較淺，也不容易發(fā)生瞬態(tài)互調(diào)失真。這些使電子管功放音色純美動聽。集成電路功放隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展而大量涌現(xiàn)出來，它的突出優(yōu)點(diǎn)是體積小、電路簡單、性能優(yōu)越和保護(hù)功能齊全等。晶體管功放是應(yīng)用最廣泛的形式，它的諧波失真已經(jīng)減少到0.5以下。場效應(yīng)管是一種很有潛力的功率放大器件，它是一種噪音小、動態(tài)范圍大的電壓控制器件。另外它還具有負(fù)溫度特性，音色和電子管機(jī)相似，保護(hù)電路簡單。8、放大器的電源極

15、端重視電源的現(xiàn)代放大器“放大器不過是電源的調(diào)制器”，這句話道出了放大的實(shí)質(zhì)。既然如此，又有什么理由不引起對電源的高度重視呢。電源部份作為推動揚(yáng)聲器發(fā)聲的源泉，再也不應(yīng)象過去那樣隨便找個(gè)整流電源接上了事。對電源的要求有兩個(gè)方面，即紋波噪聲小，輸出能力強(qiáng)。噪聲小比較容易辦到，只要加大濾波電容器的容量就可以，但是要做到輸出能力強(qiáng)卻不簡單。首先要加大電源變壓器的容量，這是過去一些放大器生產(chǎn)廠所不樂意的，因?yàn)榧哟箅娫醋儔浩魅萘繒钩杀敬罅吭黾樱麢C(jī)的重量和體積也會加大；但現(xiàn)在聽小喇叭的人越來越多，這些小喇叭大多效率很低，有些名牌音箱如Celestion SI一6O0或Ro3ers LS35a，十分大食難

16、推，再加上現(xiàn)代節(jié)目信號中常常出現(xiàn)一些炮彈爆炸，鑼鼓敲擊的聲音，對放大器是一個(gè)極為嚴(yán)峻的考驗(yàn)，同樣兩臺100W的放大器，一臺可能讓你感覺到大炮地動山搖的震撼力，而另一臺可能象是破鼓在“咐咐”作響。所以現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)的功率放大器的電源儲備量十分驚人，往往采用巨大的環(huán)形變壓器，再配合容量達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬徽法的電容器，以提高電源的瞬時(shí)供應(yīng)能力。KRELI的功率放大器號稱“功率發(fā)動機(jī)”，如KSA一250功效，在8時(shí)輸出功率為250W每聲道，4時(shí)為5O0W，2時(shí)為1000W，l時(shí)為2000W，而且任何狀態(tài)下失真均小于0.1，真是驚人 ！MarkLevi2zson的產(chǎn)品也是極端重視電源的典范。提高電源的質(zhì)量，不僅

17、是量的加大，還有質(zhì)的提高。濾波電容是一個(gè)關(guān)鍵，它除了起平滑濾波和儲能的作用以外，還是音頻信號的通路，因此優(yōu)質(zhì)放大器中常常采用專門為音響用途而生產(chǎn)的電容器，以求獲得更好的音質(zhì)。KRELLKAS放大器中，電源部份竟然采用穩(wěn)壓電源供電，這臺機(jī)器可以在純甲類狀態(tài)下輸出400W的功率，為此，其電源部份也付出了采用60只大功率晶體管的代價(jià)。二、放大器常見名詞（一）靈敏度對放大器來說,靈敏度一般指達(dá)到額定輸出功率或電壓時(shí)輸入端所加信號的電壓大小，因此也稱為輸入靈敏度;對音箱來說,靈敏度是指給音箱施加1W的輸入功率,在喇叭正前方1米遠(yuǎn)處能產(chǎn)生多少分貝的聲壓值.（二）阻尼系數(shù)負(fù)載阻抗與放大器輸出阻抗之比。使用負(fù)

18、反的晶體管放大器輸出阻抗極低,僅零點(diǎn)幾歐姆甚至更小,所以阻尼系數(shù)可達(dá)數(shù)十到數(shù)百。（三）反饋也稱為回授,一種將輸出信號的一部分或全部回送到放大器的輸入端以改變電路放大倍數(shù)的技術(shù).負(fù)反饋導(dǎo)致放大倍數(shù)減小的反饋稱為負(fù)反饋。負(fù)反饋雖然使放大倍數(shù)蒙受損失,但能夠有效地拓寬頻響,減小失真,因此應(yīng)用極為廣泛。正反饋使放大倍數(shù)增大的反饋稱為正反饋。正反饋的作用與負(fù)反饋剛好相反,因此使用時(shí)應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎。（四）動態(tài)范圍信號最強(qiáng)的部分與最微弱部分之間的電平差.對器材來說,動態(tài)范圍表示這件器材對強(qiáng)弱信號的兼顧處理能力.（五）響應(yīng)頻率響應(yīng)簡稱頻響,衡量一件器材對高,中,低各頻段信號均勻再現(xiàn)的能力.對器材頻響的要求有兩方

19、面，一是范圍盡量寬,即能夠重播的頻率下限盡量低,上限盡量高；二是頻率范圍內(nèi)各點(diǎn)的響應(yīng)盡量平坦，避免出現(xiàn)過大的波動。瞬態(tài)響應(yīng)器材對音樂中突發(fā)信號的跟隨能力。瞬態(tài)響應(yīng)好的器材應(yīng)當(dāng)是信號一來就立即響應(yīng),信號一停就嘎然而止,決不拖泥帶水。（六）信噪比(S/N)又稱為訊噪比，信號的有用成份與雜音的強(qiáng)弱對比，常常用分貝數(shù)表示。設(shè)備的信噪比越高表明它產(chǎn)生的雜音越少。（七）屏蔽在電子裝置或?qū)Ь€的外面覆蓋易于傳導(dǎo)電磁波的材料，以防止外來電磁雜波對有用信號產(chǎn)生干擾的技術(shù)。（八）阻抗匹配一件器材的輸出阻抗和所連接的負(fù)載阻抗之間所應(yīng)滿足的某種關(guān)系,以免接上負(fù)載后對器材本身的工作狀態(tài)產(chǎn)生明顯的影響。對電子設(shè)備互連來說,

20、例如信號源連放大器,前級連后級,只要后一級的輸入阻抗大于前一級的輸出阻抗5-10倍以上,就可認(rèn)為阻抗匹配良好;對于放大器連接音箱來說,電子管機(jī)應(yīng)選用與其輸出端標(biāo)稱阻抗相等或接近的音箱,而晶體管放大器則無此限制,可以接任何阻抗的音箱。三、LM1036功率放大器的設(shè)計(jì)功率放大器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品（音響）中不可缺少的設(shè)備，還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中。（一）設(shè)計(jì)要求：1輸出功率：20W。2負(fù)載阻抗：8。3通頻帶fs:為20HZ20KHZ。4音調(diào)控制要求：1KHZ（0dB），10KHZ（12dB），100HZ（12dB）5靈敏度：話筒輸入：5mV。線路輸入：0.775V。（二）設(shè)計(jì)過程1.擬定總體方

21、案：甲類功放的主要優(yōu)點(diǎn)就是電路簡單易行，非線性失真小，適用于小功率的線性音頻放大器，現(xiàn)在甲類功放主要用在高檔功放產(chǎn)品中。而乙類功放與甲類功放最主要的不同點(diǎn)就是靜態(tài)電流小，因此無信號時(shí)消耗功率小，可獲得較高的效率；但是，乙類功放在工作時(shí)，由于兩只晶體管交替導(dǎo)通與截止，因而，在兩管輸出信號波形的銜接處，會產(chǎn)生交越失真；而且功放管在從反偏到零偏再轉(zhuǎn)為正偏轉(zhuǎn)換時(shí)，隨著信號頻率升高，輸出信號就會在時(shí)間上延遲，出現(xiàn)所謂的開關(guān)轉(zhuǎn)換失真。因此，采用線性失真小的甲類功放或甲乙類功放。甲乙類功放是通過改變偏置的方法來減少交越失真，它將甲類功放的高保真度與乙類功放折衷，從而在一定程度上解決了上述效率高與失真大之間的

22、矛盾。而且甲乙類功放的效率可達(dá)到78.5%，故本次設(shè)計(jì)采用甲乙類功放。通過對設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案的分析，本課題覺得采用LM1036功率放大器。圖1系統(tǒng)組成框圖確定各級的增益分配放大倍數(shù)Vs. dB數(shù)0dB：一般將信號電平（0dB）即0.775V作為衡量放大器靈敏度的參考標(biāo)準(zhǔn)。5mV的dB數(shù)為：。因?yàn)椴捎玫募尚酒琇M1036，其輸出功率為20W，則負(fù)載上的電壓：為又話筒輸入為5mV，則整個(gè)電路的增益為20lg（13/0.005）=68dB?？紤]到音調(diào)級必要的衰減，增益為2dB左右。所以取整個(gè)電路的增益為70dB。則各級的增益如下：*功放級：26dB（廠家給定的）*音調(diào)控制級：-2dB。*前置放大

23、級：44dB。（三）單元電路的設(shè)計(jì)(1)前置放大級電路形式的選擇圖2前置放大器電路圖高保真功放IC TDA 1521采用九腳單列直插式塑料封裝，是飛利浦215W單片功放集成電路,外圍元件極少,使用方便,具有短路保護(hù)和靜噪功能,電源內(nèi)阻要小于4歐,以確保負(fù)載短路保護(hù)功能可靠動作。電器特性參數(shù):(Vcc=16V RL=8 f=1KHz Ta=25)1、電源電壓：Vcc = 7.5 - 20V推薦值：15V2、輸出功率：Po =212W(THD=0.5%) BTL形式時(shí)Po = 30 W3、電壓增益：Gv = 30dB4、通道隔離度:CT=70dB5、輸出噪聲電壓：Vno = 70uV（Rg=2K）

24、有輸出功率大、兩聲道增益差小、有過熱過載短路保護(hù)等特點(diǎn)。雙電源供電時(shí)，省去兩個(gè)音頻輸出電容高低音音質(zhì)更佳。單電源供電時(shí)，電源濾波電容應(yīng)盡量靠近集成電路的電源端，以免電路內(nèi)部自激。注意：1.必須加裝散熱板，不小于200mm100mm2mm.2.只要變壓器功率夠大、散熱迅速，效果會很好.3.切不可將輸出端與輸入端相連，否則迅速燒毀集成塊.TDA1521功放電路特點(diǎn)：外接元件非常少。輸出功率大，P010W(RL=4)。采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。開機(jī)沖擊極小。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)、地線偶爾開路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及

25、負(fù)載泄放電壓反沖等。注意事項(xiàng)：TDA1521具有負(fù)載泄放電壓反沖保護(hù)電路，如果電源電壓峰值電壓40V，那么在5腳與電源之間必須插入LC濾波器，以保證5腳上的脈沖串維持在規(guī)定的幅度內(nèi)。熱保護(hù)：限熱保護(hù)有以下有點(diǎn)，能夠容易承受輸出的過載（甚至是長時(shí)間的），或者環(huán)境溫度超過時(shí)均起保護(hù)作用。與普通電路相比較，散熱片可以有較小的安全系數(shù)。萬一結(jié)溫超過時(shí)，也不會對器件有所隨害，如果發(fā)生這種情況，P0=（當(dāng)然還有Ptot）和I0逐漸減少。印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí)必須較好的考慮地線與輸出的去耦，因?yàn)檫@些線路有大的電流過。裝配時(shí)散熱片與之間不需要絕緣，引線長度應(yīng)盡可能短，焊接溫度不得超過260，12秒。雖然TDA203

26、0所需的元件很少，但所選的元件必須是品質(zhì)有保障的元件。元器件的選取設(shè)計(jì)流程：喇叭是功放的終端，要承受10W的功率輸出，因此應(yīng)選用10W以上的4的喇叭，才能保證功率正常的輸出，還應(yīng)考慮在功放與喇叭之間置入8A的保險(xiǎn)絲，一旦輸出功率有突變，可有效保護(hù)喇叭。在電路中承擔(dān)交變，把突變的交流電壓變成脈動紋波電壓的過程，因功放電路所取的電流較大，因此整流二極管應(yīng)取大電流高反向電壓的元件，應(yīng)選取IN4007,它有1A以上的電流和1000V反向電壓的能力。濾波電容C15選取應(yīng)考慮耐壓和大容量，在這選取2200uF/50V的電解電容。變壓器的選取應(yīng)考慮功放電路所需的功率要求，要求將220V變成雙20V(1.5A

27、),供給整流濾波穩(wěn)壓用，因此選取的變壓器功率應(yīng)在100W以上。功放正負(fù)（16V）電源的設(shè)計(jì)由于直流、濾波電路性能優(yōu)良，可靠性高，外圍電路簡單，價(jià)格低廉，而功放器的電源電壓是固定的，本設(shè)計(jì)采用直流，濾波電路具有同時(shí)輸出+16V、-16V電壓的穩(wěn)壓電路。功率放大器的技術(shù)指標(biāo)測試方法及數(shù)據(jù)測試儀器XJ1631數(shù)顯音頻信號發(fā)生器一臺；YB2172晶體管交流毫伏表；CA8010普通示波器一臺；EQ4121A失真度測量儀一臺；DT930F數(shù)顯萬用表；C-30音頻電流表HC-F1000L頻率計(jì)，負(fù)載電阻20W4。技術(shù)指標(biāo)測試方法和數(shù)據(jù)測試方法：測試前的準(zhǔn)備工作配備必要的儀器儀表。主要有：XJ1631數(shù)顯音頻

28、信號發(fā)生器一臺；YB2172晶體管交流毫伏表；CA8010普通示波器一臺；EQ4121A失真度測試儀一臺；功放的輸出端子不接音響，改接負(fù)載電阻，RL電阻的阻值與功放的輸出阻抗在Z相同，電阻的功率應(yīng)大于或等于功放的額定功率的3倍以上。對于輸出端標(biāo)注電壓的功放，其相應(yīng)端子的輸出阻抗可有Z= /P0求出。U0是輸出電壓（V）P0是額定輸出功率（W），Z是阻抗()。測量時(shí)所有儀器、設(shè)備應(yīng)按額定供電電壓供給（一般為220V/50HZ），以保證測量精度。若電網(wǎng)電壓不穩(wěn)，應(yīng)加接交流的穩(wěn)壓器。音頻信號發(fā)生器的輸出抗阻應(yīng)小于或等于被測供方的輸出阻抗，以防止供方輸出阻抗過小時(shí)影響輸入信號的頻率穩(wěn)定度。(三）頻率特

29、性的測量功放的頻率特性是指功放電路對不同的音頻頻率的放大特性，范圍在2020000HZ之間，理想的功放應(yīng)對這個(gè)范圍內(nèi)的所有的頻率具有完全相同的放大作用。如果功放在輸不同頻率的音頻信號時(shí)，其輸出電壓比較一致，則頻率特性平穩(wěn)。頻率特性的不均勻性用dB表示，它是以頻率為1000HZ時(shí)輸出電壓對其他頻率下輸出電壓比值的對數(shù)形式來表示，即頻率為f赫茲的信號相對電平為：f赫茲電平（dB）=20logU0/Ui，f赫輸出電壓/1KHZ輸出電壓。毫無疑問，頻率為1000HZ信號的基準(zhǔn)電平為0dB。對于功放，在2020000Hz的頻率范圍內(nèi)，所以頻率的相對電平應(yīng)在1dB3dB之間，相對電平數(shù)的絕對值越小，功放的

30、頻率特性越好，頻率失真越小測量線路如圖7-1，mV表示音頻毫伏表，RL是負(fù)載電阻，Ui,U0分別表示輸、輸出信號電壓。測量過程：現(xiàn)將音頻信號發(fā)生器調(diào)至1000HZ，信號從功放的“話筒”口輸入時(shí)，在Ui=0.35mV；當(dāng)信號從“線路輸入”口送入時(shí)，Ui=775mV。(2)音調(diào)控制級音調(diào)控制器主要是控制，調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，他只對低頻與高頻的增益進(jìn)行提升與衰減，中音頻的增益保持0dB不變。因此，音調(diào)控制器的電路可以由低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的音調(diào)控制器，電路調(diào)節(jié)簡單，元器件少，因此，我們選用這種電路形式。圖3音調(diào)控制級電路圖圖中，電位器用來調(diào)節(jié)音量的大小，即為音量控制電路

31、。設(shè)電容C31=C32 C33，在中，底音頻區(qū)，C33可視為開路，在中，高音區(qū)，C31，C32可視為短路。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（a）和圖4（b）所示：圖4低頻提升與衰減電路增益為：A（j）=-(RP31+R32)/R311+(j)/2/1+(j)/1式中：1=1/（RP31C32）， 2=（RP31+R32）/（RP31R32C32）當(dāng)ffL1時(shí)，C32可視為開路，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)/

32、R31此時(shí)，電壓增益AV1相對于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相對于AVL下降了17dB。同理可得低頻衰減的相應(yīng)表達(dá)式。第二：高頻提升與衰減：高頻等效電路如圖5所示：圖5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=3R34高頻提升與衰減的等效電路如下圖6所示：圖6高頻提升與衰減電路增益函數(shù)表達(dá)式為：=-式中，時(shí)，視為開

33、路，電壓增益AV0=1（0dB）。在f=fH1時(shí)AV3=AV0此時(shí)電壓增益AV3相對于AV0高3dB。在f=fH2時(shí)，AV4=AV0此時(shí)電壓增益AV4相對于AV0提高了17dB。當(dāng)時(shí)，視為端路，此時(shí)電壓增益AVH=（Ra+R33）R33同理可以得圖示電路的相應(yīng)表達(dá)式，其增益相對于中頻增益為衰減量。又已知，由計(jì)算式得：，則；，則AVL=（RP31+R32）/R3120dB其中，R31，R32，RP31不能取得太大，否則運(yùn)放漂移電流的影響不可忽視。但也不能太小，否則流過它們的電流將超過運(yùn)放的輸出能力。通常取幾千歐姆至幾百千歐姆?，F(xiàn)取RP31=470K，則AVL=（RP31+R32）/R31=11（

34、20.8dB）取標(biāo)稱值0.01，即取R34=R31=R32=47K，則，取標(biāo)稱值13K，取標(biāo)稱值470PF取，級間耦合電容(3)功率放大級OCL電路的優(yōu)缺點(diǎn)：OCL電路具有體積小重量輕，成本低，且頻率特性好的優(yōu)點(diǎn)。但是它需要兩組對稱的正、負(fù)電源供電，在許多場合下顯得不夠方便。OCL電路是一種互補(bǔ)對稱輸出的單端推挽電路，為甲乙類電路工作方式，是OTL（無輸出變壓器）電路改進(jìn)設(shè)計(jì)而成的。它的特點(diǎn)是：前置、推動、功放及至負(fù)載揚(yáng)聲器全部都是直流耦合的，即省略了匹配用的輸入、輸出變壓器，也省略了輸出電容器，克服了低頻時(shí)電容器容抗使揚(yáng)聲器低頻輸出下跌，低頻相移的不足，以及浪涌電流對揚(yáng)聲器的沖擊，避免了揚(yáng)聲

35、器對電源不對稱，使正負(fù)半周幅度不同而產(chǎn)生的失真，成為當(dāng)今大功率放音設(shè)備的主流電路。但是，整個(gè)放大電路的直耦方式，也成為電路的最大弊端：當(dāng)某一級電路某一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，多數(shù)情況下都將造成其余放大級電路靜態(tài)工作點(diǎn)的牽連變化，出現(xiàn)無聲、聲音失真、沙啞甚至燒機(jī)，給檢測、判斷故障增加了很大難度。有時(shí)一個(gè)小小的失誤或考慮不周，就造成大面積的燒機(jī)，損失嚴(yán)重，讓人不敢開機(jī)。四、LM1036的簡介（一）簡介LM1036采用DIP20封裝結(jié)構(gòu)，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢安全工作保護(hù)。LM1036主要參數(shù)：電壓范圍：916V靜態(tài)電流：50mA

36、輸出功率：25W諧波失真： 0.02%，當(dāng)f=1kHz，RL=8，P0=20W時(shí)大容量控制范圍，75分貝典型音調(diào)控制， 15分貝典型通道隔離，75分貝典型失真，0.06，為0.3 Vrms的輸入電平典型高信噪比，80分貝的典型為0.3 Vrms的輸入電平需要很少的外部元件工作電壓：25V轉(zhuǎn)換速率：18V/S注為：Vcc可以9V至16V和輸出電容器的東西均10uF/25V電解。（二）LM1036的工作原理LM1036功放板由一個(gè)高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路和LM1036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R02，R03，C02，C01

37、，W02組成低音控制電路；C03，C04，W03組成高音控制電路；R04為隔離電阻，W01為音量控制器，調(diào)節(jié)放大器的音量大小，C05為隔直電容，防止后級的LM1875直流電位對前級音調(diào)電路的影響。放大電路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C06等組成，電路的放大倍數(shù)由R08與R09的比值決定，C06用于穩(wěn)定LM1875的第4腳直流零電位的漂移，但是對音質(zhì)有一定的影響，C07，R10的作用是防止放大器產(chǎn)生低頻自激。本放大器的負(fù)載阻抗為416。為了保證功放板的音質(zhì)，電源變壓器的輸出功率不得低于80W，輸出電壓為2*25V，濾波電容采用2個(gè)2200UF/25V電解電容并聯(lián)，正負(fù)電源共

38、用4個(gè)2200UF/25V的電容，兩個(gè)104的獨(dú)石電容是高頻濾波電容，有利于放大器的音質(zhì)。（三）LM1036的電路特點(diǎn)4個(gè)控制輸入提供從遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的低音，高音，平衡和音量控制功能，或通過直流電壓的應(yīng)用，或者，從4個(gè)可從規(guī)范了供電電路提供偏置電位齊納。每個(gè)音反應(yīng)的定義是選擇放棄理想的特征單個(gè)電容。低失真，0.06，為0.3 Vrms的輸入電平典型高信噪比，80分貝的典型為0.3 Vrms的輸入電平需要很少的外部元件。芯片選用LM1036，一個(gè)LM1036的輸出功率能達(dá)到20W，已能滿足本課題的設(shè)計(jì)要求。LM1036外圍電路如下：圖9LM1036外圍電路五、電路設(shè)計(jì)（一）典型應(yīng)用電路1方案選擇討

39、論直流穩(wěn)壓電源的選擇穩(wěn)定直流源設(shè)計(jì)的一般思路是讓輸入電壓先通過電壓變壓器，再通過整流網(wǎng)絡(luò)，然后經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)最后經(jīng)過穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)。方案1.我們可以采用以橋式整理電路實(shí)現(xiàn)整流的目的，以大電容作為濾波電路，然后接負(fù)載。但是這樣做有以下不足之處，如負(fù)載的影響很大，電壓不可調(diào)以及沒有保護(hù)電路等一下列問題。我們采用某些芯片，可以解決以上的問題。方案2.以全波整流電路作為整流網(wǎng)絡(luò)，以極性電容作為濾波網(wǎng)絡(luò)，采用固定式三端集成穩(wěn)壓電路7815和7915設(shè)計(jì)制作連續(xù)可調(diào)的雙極型直流穩(wěn)壓電源。如下圖所示，220V（幅值311V）50Hz市電經(jīng)變壓器220:25輸出兩組獨(dú)立的25V交流，經(jīng)橋堆整流、大電容濾波后分別經(jīng)過集

40、成穩(wěn)壓塊LM7815C與LM7915C作用得到15V的直流輸出。直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源是交流信號先經(jīng)變壓器變壓，再經(jīng)過橋式整流電路整流，經(jīng)過極性電容濾波以及通過兩三端網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)雙極型穩(wěn)壓電源?；瑒幼冏杵鱎3,R4的存在使電源輸出變的可調(diào)。電阻R1，R2，即為保護(hù)電阻，可以起到過流保護(hù)作用。也可以在芯片兩端加上兩個(gè)對稱的二極管（替代電阻），以起到過流保護(hù)和短路保護(hù)的作用如圖。圖11雙電源接法（二）音頻功率放大器原理圖綜合以上討論，利用protel 99軟件畫出雙電源音頻功率放大器原理圖：圖12雙電源音頻功率放大器原理圖（三）音頻功率放大器PCB圖在電路原理圖的基礎(chǔ)上，繪制PCB圖

41、如下：圖13雙電源音頻功率放大器PCB圖六、電路制作與調(diào)試（一）利用PCB制作電路板由于此圖較簡單，在實(shí)驗(yàn)室我們能很快制作出電路板，下面我將制作電路板的詳細(xì)過程列舉出來：v第1步：利用一個(gè)能生成圖像的軟件生成一些圖像文件，比如用低版本的PROTEL組織SCH，再利用網(wǎng)絡(luò)表生成相應(yīng)PCB圖（不會PROTEL的話，甚至是WINDOWS的畫筆程序也行)，以備打印。v第2步：將PCB圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙上（所謂的熱轉(zhuǎn)印紙就是不干膠紙的黃色底襯?。?現(xiàn)在有這樣的專門買的紙張。v第3步：將打印好PCB的轉(zhuǎn)印紙平鋪在覆銅板上，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)印。v第4步：用熱轉(zhuǎn)印機(jī)加溫（要很熱）將轉(zhuǎn)印紙上黑色塑料粉壓在覆銅板上形成高精

42、度的抗腐層。v第5步：轉(zhuǎn)印機(jī)加溫加壓成功轉(zhuǎn)印后的效果！若你經(jīng)常搞，熟練了，很容易成功。v第6步：準(zhǔn)備好三氯化鐵溶液進(jìn)行腐蝕。v第7步：效果還不錯吧！注意不要腐蝕過度，腐蝕結(jié)束，準(zhǔn)備焊接。v第8步：清理出焊盤部分，剩下的部分用于阻焊。v第9步：安裝所需預(yù)定原件并焊接好。v第10步：測試以驗(yàn)證其正確性。通過上面的方法能容易的得到我們所需要的電路板，但是焊接完的電路成品的效果好壞取決于電路原理圖設(shè)計(jì)的好壞以及制作出的電路板的好壞。（二）裝配與調(diào)試工具準(zhǔn)備：20W電烙鐵一把，萬用電表一個(gè)，尖嘴鉗一把，螺絲刀一把，焊錫絲和松香水若干。焊接：焊接時(shí)先焊接跳線，再焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，

43、最后焊LM1875，焊接LM1875前須先把LM1875用螺絲固定在散熱片上，否則在最后裝散熱片時(shí)螺絲很難打進(jìn)去。LM1875與散熱片接觸的部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時(shí)必須注意焊接質(zhì)量，對于初學(xué)者，可先在廢舊的電路板上多練習(xí)幾次，然后再正式焊接。調(diào)試：本功放板調(diào)試特別簡單，電路板焊好電子元件后，要仔細(xì)檢查電路板有無焊錯的地方，特別要注意有極性的電子零件，如電解電容，橋式整流堆，一旦焊反即有燒毀元器件之險(xiǎn)，要特別注意。接上變壓器，放大器的輸出端先不接揚(yáng)聲器，而是接萬用電表，最好是數(shù)顯的，萬用表置于DC*2V檔。功放板上電注意觀察萬用電表的讀數(shù)，在正常情況下，讀數(shù)應(yīng)在30mV以內(nèi)，否則

44、應(yīng)立即斷電檢查電路板。若電表的讀數(shù)在正常的范圍內(nèi)，則表明該功放板功能基本正常，最后接上音箱，輸入音樂信號，上電試機(jī)，旋轉(zhuǎn)音量電位器，音量大小應(yīng)該有變化，旋轉(zhuǎn)高低音旋鈕，音箱的音調(diào)有變化。值得一試的實(shí)驗(yàn)：將C6短路，用萬用表測LM1875輸出端的直流電位，看是否是在30MV以內(nèi)，然后接上音箱試兩小時(shí)，用萬用表測LM1875輸出端的直流電位，看直流電位是否在30MV以內(nèi)，如果是的話，則C6這個(gè)電容可以省掉，這樣的話，此放大板就成一個(gè)純直流功放了。七、電路圖的繪制與制板中應(yīng)注意的問題（一）Sch原理圖應(yīng)注意常見問題1零件描述和零件標(biāo)識有什么區(qū)別？零件描述（Library Reference）是零件在

45、零件庫里的名稱，將外形和引腳功能相同的零件取的一個(gè)通用名稱；零件標(biāo)識是電路圖里用戶根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)的名稱，當(dāng)然也不能隨意亂取。一般情況下可以統(tǒng)稱為零件名稱，而不必細(xì)分。2零件屬性對話框中的Part Fields和Read Only Fields有什么用？零件屬性對話框中的Part Fields有兩個(gè)作用，對于一般零件可以在這些設(shè)置中標(biāo)注零件的參數(shù)；對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)。ReadOnly Fields一般用于仿真零件中的仿真模型的定義。3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話框中的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

46、更換。4如何設(shè)置常用零件的默認(rèn)零件封裝？可以用零件庫編輯器打開要修改的零件，在零件描述（Description）對話框中Designator標(biāo)簽頁里的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。5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)的自動切換。但要注意打開需要切換的PCB圖，將其他無關(guān)的PCB圖關(guān)閉，否則會出現(xiàn)意想不到的問題。6如何批量修改零件屬性？點(diǎn)擊零件屬性對話框中的Globe按鈕，在整體修改對話框中可以設(shè)置整體修改選項(xiàng)，在Copy Attributes中輸入有關(guān)替換設(shè)置，如

47、A*B*則將A開頭的標(biāo)識符改成以B開頭的標(biāo)識符號。7系統(tǒng)不能識別零件庫怎么辦？系統(tǒng)不能識別零件庫可以試一下以下解決方法：將打印機(jī)驅(qū)動程序重新安裝一遍，如果沒有打印機(jī)話，可以隨便安裝一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動程序；有時(shí)候安裝一些軟件后也會造成系統(tǒng)不能識別零件庫，那樣的話可以重新安裝Protel程序。8原理圖無法打印怎么辦？原理圖無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。（二）PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題1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，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修（注：指在滿足電路性能及整機(jī)安裝與面板布局要求的前提下）。2各元件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?電阻，二極管的放置方式