小功率音頻放大器課設(shè)

1、太原理工大大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文) 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)要求(1)采用運(yùn)算放大集成電路和功率放大集成電路完成小功率音頻放大器的設(shè)計(jì)。要求輸入信號(hào)幅度：V_=1050mV，放大器增益040dB可調(diào)，放大器帶寬100Hz10kHz，有效輸出功率12W,輸出阻抗816Q。鞏固和加深對(duì)電路CAD課程的理解，培養(yǎng)我們運(yùn)用電路CAD技術(shù)去獨(dú)立完成一個(gè)實(shí)際課題的能力。培養(yǎng)針對(duì)課題需要，查閱文獻(xiàn)資料的能力,學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、深入鉆研和分析解決問(wèn)題的方法。使我們熟練掌握電路仿真軟件EWB的使用方法，對(duì)一般的模擬電路和數(shù)字電路進(jìn)行分析和仿真；熟練掌握電路設(shè)計(jì)軟件Protel的使用方法,能正確繪制電原理圖和電路板

2、圖。1.2功率放大器的基本原理音頻功率放大器就是對(duì)較小音頻信號(hào)進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出前置放大主要完成對(duì)小信號(hào)的電壓放大，使得到后一級(jí)所需要的輸入。后一級(jí)主要對(duì)音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)電阻得到需要的音頻。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)需要設(shè)計(jì)時(shí)確定合適的分配。Pomax=2W,輸出電壓U二U=vPomaxR=4V，要使輸入為10mV的號(hào)放大到輸出的4V,需要的總放大L倍數(shù)為400?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖21所示：圖11音頻功率放大器各級(jí)增益的分配，前級(jí)電路電壓放大倍數(shù)為4；音頻功放的電壓放大倍數(shù)為100。二音頻功率放大器簡(jiǎn)介在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂(lè)修養(yǎng)、欣賞口味的不同，令對(duì)相同電

3、氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評(píng)價(jià)。所以，就高保真度功放而言，應(yīng)該達(dá)到電氣指標(biāo)與實(shí)際聽(tīng)音指標(biāo)的平衡與統(tǒng)一。音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來(lái)，人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?，無(wú)論從線(xiàn)路技術(shù)還是元器件方面，乃至于思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。2.1早期的晶體管功放半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步使晶體管放大器向前邁進(jìn)了一大步。自從有了晶體管，人們就開(kāi)始用它制造功率放大器。早期的放大器幾乎全用鍺管來(lái)制作，但由于鍺管工藝上的一些原因，使得放大器中所用的晶體管，尤其是功放管性能指標(biāo)不易做得很高，例如，共發(fā)射極截止頻率fh的典型值為4kHz，大電流管的耐壓值一般在30V一40V左右。這樣，放大器的頻率響應(yīng)也就很

4、狹窄，其3dB截止頻率通常在10kHz左右，大大影響了音樂(lè)中高頻信號(hào)的重現(xiàn)。再加上功放管的耐壓、電流和功耗三個(gè)指標(biāo)相互制約，制作較大功率的OTL或OCL放大器不易尋到三個(gè)指標(biāo)都滿(mǎn)足要求的管子，所以不得不采用變壓器耦合輸出。變壓器的相移又使電路中加深度負(fù)反饋?zhàn)兊煤芾щy，諧波失真得不到充分的抑制，因此這一時(shí)期的晶體管放大器音質(zhì)是很差的?！斑€是膽機(jī)規(guī)聲”，這種看法的確事出有因。三.方案選擇3.1前端放大器的設(shè)計(jì)由于話(huà)筒提供的信號(hào)非常弱，要在音調(diào)控制級(jí)前加一個(gè)前置放大器?？紤]到設(shè)計(jì)電路對(duì)頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大器選用集成運(yùn)算放大器LF353。前置放大電路是由LF353放大器

5、組成的一級(jí)放大電路，放大倍數(shù)為4，即1+R2/R1=4，取R2=30KQR1=1OKQ所用電源Vcc=+12V，Vee=-12V。如圖31所示：經(jīng)過(guò)前級(jí)運(yùn)放的放大，由Av=4,可以得到Ui=40mv。于是我UiO10mv們得到了下一級(jí)功率放大電路的輸入電壓，即為Ui=40mv3.2功率放大器的設(shè)計(jì)該方案選用了LM386型單片集成功率放大電路，其主要特點(diǎn)是:上升隨率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小；輸出功率比較大；外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便；體積小；內(nèi)含各種保護(hù)電路，工作安全可靠。我們選擇功率運(yùn)放電路的增益為100,即把A386的運(yùn)放調(diào)節(jié)電路兩端短路。如圖32所示：由Av=U0=100;所以U0=4V;Ui進(jìn)而得

6、出P0=竺=16V=2WRL8其中Cl=220uf,C2=0.1uf,C3=10uf,C4=0.1uf,R3=4.7KQ,RL=8Q.3.3第二種設(shè)計(jì)方案：（1）前端放大器的設(shè)置在前端放大器設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)一相同，即由LF353放大器組成的一級(jí)放大電路，不過(guò)將放大倍數(shù)設(shè)置為40,即1+R2/R1=4O，取R2=390KQRl=10KQ所用電源Vcc=+12V,Vee=-12V。經(jīng)過(guò)前級(jí)運(yùn)放的放大，由Av=40,可以得到Ui=400mv。于是UiO10mv我們得到了下一級(jí)功率放大電路的輸入電壓。（2）功率放大器的設(shè)計(jì)這一部分的功率放大電路選用了分立元器件組成的功率放大器，其結(jié)構(gòu)就是集成功率放

7、大器的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)就是對(duì)于電路結(jié)構(gòu)了解的清晰明了，更好的掌握電路。缺點(diǎn)就是復(fù)雜，難理解，使用起來(lái)非常不方便，而且容易損壞器件。由前級(jí)放大得到的電路得到了輸入電壓Ui=400mv，然后輸入功率放大器，其中的T1又對(duì)信號(hào)的電壓進(jìn)行放大,T1選擇3DG6三極管，它的放大倍數(shù)1030,可以得到電壓U0：4v12v,由P0=竺得到P0;lw2w符合P02w的要求。如圖RL33所示圖333.4最終方案選擇通過(guò)對(duì)兩種方案的比較可以看出，第一種方案是比較好的方案，按照第一種方案不僅可以達(dá)到課程設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求，結(jié)果比較準(zhǔn)確，受外界干擾較小，而且第一種方案的實(shí)現(xiàn)非常的簡(jiǎn)單，電路容易理解，實(shí)驗(yàn)容易進(jìn)行，能

8、夠盡少的減小實(shí)驗(yàn)的成本，而且這種方案的主要器件有自我保護(hù)的措施，能夠更好的保護(hù)實(shí)驗(yàn)器件，減少不必要的損失。然而第二種方案的電路圖比較復(fù)雜，連接比較困難，理解也是比較困難的，所以這種方案在最終確定的時(shí)候是被舍棄了。四電路原理圖設(shè)計(jì)利用protel99繪制電原理圖，注意合理擺放，不能出現(xiàn)漏線(xiàn)，錯(cuò)線(xiàn)情況，也不能重疊現(xiàn)象。繪制完后要?jiǎng)?chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表保存下來(lái)。電原理圖女口圖41所示：音頻功率放大器就是對(duì)較小音頻信號(hào)進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出前置放大主要完成對(duì)小信號(hào)的電壓放大，使得到后一級(jí)所需要的輸入。后一級(jí)主要對(duì)音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)電阻得到需要的音頻。五.電路板圖設(shè)計(jì)原件的排列方位盡可能和原理

9、圖一致，布線(xiàn)方向最好和電路圖走線(xiàn)方向一致，這樣便于生產(chǎn)中各種參數(shù)的檢查，調(diào)試和檢修。各元件排列分不要合理、均勻，整齊、美觀。PCB電路版圖如圖51所示:C40.4.7kS3S32INION2C:迎R230kC310uoc二2c圖51按照設(shè)計(jì)好的電路板圖進(jìn)行板制，將所有元件依次焊接到PCB電路板上，焊接過(guò)程要盡量避免虛焊，整個(gè)電路焊接完成后要進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)要符合設(shè)計(jì)要求。六設(shè)計(jì)心得通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不但進(jìn)一步掌握了模電的知識(shí)及一門(mén)專(zhuān)業(yè)仿真軟件的基本操作，還提高了自己的設(shè)計(jì)能力及動(dòng)手能力。更多的是看清了自己，明白了凡事需要耐心，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。理論知識(shí)的不足在這次實(shí)習(xí)中表現(xiàn)的很明

10、顯。這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度從而更加努力的學(xué)習(xí)。只有這樣我們才能真正的去掌握它，而不是只懂得一點(diǎn)皮毛。同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。對(duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。首先，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解與掌握上更進(jìn)了一步，通過(guò)對(duì)所不理解的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的查找，并最終將其理解掌握，而且融入到設(shè)計(jì)理念中，這是一個(gè)不斷成長(zhǎng)和成熟的過(guò)程。

11、其次，我明白了基本的理論知識(shí)和實(shí)踐設(shè)計(jì)的差別，這時(shí)候就要去自己尋找錯(cuò)誤，有時(shí)候是電路連接，有時(shí)候是實(shí)驗(yàn)原件的問(wèn)題。而且把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中時(shí)也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，需要不斷的探索才可以。最后，這次課程設(shè)計(jì)讓我得到了很多在課堂上無(wú)法獲得的知識(shí)，以及解決問(wèn)題的方法，對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是一次成功的課程設(shè)計(jì)，實(shí)踐，永遠(yuǎn)是熟練自己知識(shí)的最根本的方法。更加明白以后的學(xué)習(xí)不僅要學(xué)好書(shū)本理論知識(shí)，更要多加軟件練習(xí)運(yùn)用實(shí)踐。七參考文獻(xiàn)夏路易：電子電路EDA，兵器工業(yè)出版。蕭寶瑾：電路CAD講義，太原理工大學(xué)。曾廣興：現(xiàn)代音響技術(shù)應(yīng)用，廣東科技出版社，1997年3月。張平：關(guān)于音頻功率放大器的應(yīng)用，安陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002

12、年02期。吳振平：實(shí)用聲電技術(shù)，中國(guó)鐵道出版社，1984年11月。龔偉：音頻放大器控制方式綜述，重慶大學(xué)報(bào)，2003年02期。黎明：電子質(zhì)量，2002年02期。華成英：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M,北京高等教育出版社，2001。姚福安：音頻功率放大器設(shè)計(jì)，山東大學(xué)學(xué)報(bào)，2003年06期。牟小令：高效率音頻功率放大器，西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2003年01期。馬建國(guó)：電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高等教育出版社。曲榮：收音機(jī)電平指示電路錦集方佩敏：音頻功率放大器，電子世界，2003年08期。何希才：實(shí)用電子電路400例，電子工業(yè)出版社陳偉鑫：新型實(shí)用電路精選指南，電子工業(yè)出版社八.附錄元件列表見(jiàn)表一：表1音頻功率放大器電路原理

13、圖中的元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)封裝數(shù)量備注RES2R110kAXIAL0.31RES2R230kAXIAL0.31RES2R34.7kAXIAL0.31RES2R415kAXIAL0.31CAPC1220uRAD0.21CAPC20.1uRAD0.21CAPC310uRAD0.21CAPC40.1uRAD0.21CON2INSIP21LM386A2LM386DIP81BATTERYBT12VSIP21LF353A1LF353DIP81SPEAKERSPK8/2WDIP61GND4目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document

14、 設(shè)計(jì)任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1.1設(shè)計(jì)要求1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.2功率放大器的基本原理1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 二音頻功率放大器簡(jiǎn)介1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2.1早期的晶體管功放2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 三.方案選擇2 HYPERLINK l bookmark12 o Curre

15、nt Document 3.1前端放大器的設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3.2功率放大器的設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第二種設(shè)計(jì)方案：4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 最終方案選擇5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 四電路原理圖設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 五.電路板圖設(shè)計(jì)6六設(shè)計(jì)心得7七參考文獻(xiàn)9八附錄

16、10專(zhuān)業(yè)班級(jí)測(cè)控學(xué)生姓名課程名稱(chēng)電路CAD太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院設(shè)計(jì)名稱(chēng)小功率音頻放設(shè)計(jì)周數(shù)1.5周指導(dǎo)教師大器設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)前級(jí)電路電壓放大倍數(shù)；音頻功放的電壓放大倍數(shù)；下一級(jí)功率放大電路的輸入電壓；功率運(yùn)放電路的增益；設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求米用運(yùn)算放大集成電路和功率放大集成電路完成小功率音頻放大器的設(shè)計(jì)；鞏固和加深對(duì)電路CAD課程的理解，培養(yǎng)我們運(yùn)用電路CAD技術(shù)去獨(dú)立完成個(gè)實(shí)際課題的能力。培養(yǎng)針對(duì)課題需要，查閱文獻(xiàn)資料的能力，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、深入鉆研和分析解決問(wèn)題的方法；3使我們熟練掌握電路仿真軟件EWB的使用方法，對(duì)一般的模擬電路和數(shù)字電路進(jìn)行分析和仿真；熟練掌握電路設(shè)計(jì)軟件Prote

17、l的使用方法，能正確繪制電原理圖和PCB電路板圖。主要參考資料夏路易：電子電路EDA，兵器工業(yè)出版。蕭寶瑾：電路CAD講義，太原理工大學(xué)。學(xué)生提交歸檔文件1課程設(shè)計(jì)封面；2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；3.設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖；4總結(jié)與設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)；課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)注：1課程設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面一任務(wù)書(shū)一說(shuō)明書(shū)一圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂）2可根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變。日期:指導(dǎo)教師簽名:小功率音頻放大器摘要這次的課程設(shè)計(jì)題目為音頻功率放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)音頻功放，音頻功率放大器主要用于推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，凡發(fā)聲的電子產(chǎn)品中都要用到音頻功放，比如手機(jī)、MP4播放器、筆記本電腦、電視機(jī)、音響設(shè)備等給我們的生活和學(xué)習(xí)工作帶來(lái)了不可替代的方便享，音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來(lái)，人們?yōu)橹冻隽瞬?/p>