蘭州理工大學(xué)電子技術(shù)綜合訓(xùn)練音頻功率放大器報告

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音頻功率放大器制作王曉飛學(xué)號：班級：同組成員：指導(dǎo)教師：日期：

55自動化1班花笑笑曾賢強2017年29日1word格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。

摘

要本電路設(shè)計采用前置放大電路和音頻功率放大電路相結(jié)合的放大模式者采用LM324AD電壓進行放大，后者采用性能優(yōu)良的TDA2030對電壓和電流放大，給音響放大器的負載（揚聲器）提供一定的輸出功率。在前置放大和功放之間加上一個滑動變阻，就保證了音量可調(diào)。關(guān)鍵詞：音頻功率放大；TDA2030；LM324AD

目

錄1設(shè)計任務(wù)和要求………………1.1設(shè)計任務(wù)…………………1.2設(shè)計要求…………………1.3系統(tǒng)要求…………………2系統(tǒng)設(shè)計……………………2.1系統(tǒng)要求…………………2.2方案設(shè)計…………………2.3系統(tǒng)工作原理……………3單元電路設(shè)計………………3.1音源選擇電路…………3.2前置放大電路……………………3.3功率放大電路…………………………10……………11…………4電路仿真……………………135電路安裝、調(diào)試與測試……………………135.1電路安裝………………135.2電路調(diào)試………………135.3系統(tǒng)功能及性能測試…………………………14……………………146結(jié)論………………………147參考文獻…………………158總結(jié)、體會和建議………159附錄…………18設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)要求

1.1計務(wù)設(shè)計并制作一個音頻功率放大器，將輸出的音樂信號放大。1.2計本求1、放大器兩個出輸入接口；2、能夠使電子開關(guān)進行音源選擇，并且能夠用發(fā)光二極管指示；3、放大器有音量控制、功率放大功能；4、主要技指標如下：（1）額定輸出功率：2×1W（或2）THD≤0.5%）（2）負載阻抗：（3）輸入阻抗：

8Ω600Ω5、電源：220V/50HZ的工頻交流電供電；（注：直流電源部分僅完成設(shè)計即可，不需制作，用實驗室提供的穩(wěn)壓電源調(diào)試，但要求設(shè)計的直流電源能夠滿足電路要求）6、按照以技術(shù)要求設(shè)計電路，繪制電路圖，對設(shè)計的電路用或OrCAD/PspiceAD9.2進行仿真，用萬用板焊接元器件，制作電路，完成調(diào)試、測試，撰寫設(shè)計報告。7、發(fā)揮部：（1）設(shè)計均衡電路（音調(diào)電路）；（2）有電平指示功能。8時間：三周9、進度安：（1）第一周

選題，熟悉題目，分析要求，查找資料，選擇方案，優(yōu)化方案，確定原理方框圖，單元電路設(shè)計，選擇元器件；（2）第二周元器件，焊接電路；（3）第三周答辯。系統(tǒng)設(shè)計

進行電路仿真，確定電路原理圖，畫出電路原理圖，購買電路調(diào)試，電路測試，繪制電路原理圖，完成設(shè)計報告，

2.1統(tǒng)求課題要求設(shè)計并制作一個音頻放大電路，將MP3輸出的音樂信號放大，設(shè)計均衡電路實現(xiàn)對音源信號進行高低頻調(diào)音計電子開關(guān)實現(xiàn)兩個音源間的選擇?；拘阅苤笜艘鬄椋狠敵鲎钚」β剩?W或5W輸出阻抗：輸入阻抗：2.2案計

RL=8Ω；>>Ω通過查閱音頻功率放大器的相關(guān)書籍和學(xué)習(xí)的前提下與同組成員討論初步設(shè)計方案如下：根據(jù)推任務(wù)要求計總電路需要弱信號前置放大級電路和功率放大電路兩個基本電路其中前置級主要完成小信號的電壓放大任務(wù)功率放大級則實現(xiàn)對信號的電壓和電流放大任務(wù)。2.3統(tǒng)作理將來自的音頻信號經(jīng)過音源選擇電路選擇后送入前置放大器進行電壓放大先由音源選擇電路選擇音源音源經(jīng)由功率放大器進行功率放大后推動揚聲器工作，該設(shè)計具有音源選擇、放音擴大功能。首先確定整機電路的級數(shù)，再根據(jù)各級的功能及技術(shù)指標要求分配電壓增益然后分別計算各級電路參數(shù)通常從功放級開始向前逐級計算音頻放大器原理圖如圖所示，主要由音源選擇模塊、前置放大模塊、音量控制模塊及功率放大模塊和揚聲器組成。

左音頻輸入

前置放大模塊

音量控制模塊

功率放大模塊

揚聲器電源模塊右音頻輸入

前置放大模塊

音量控制模塊

功率放大模塊

揚聲器圖2.1系統(tǒng)原理方框圖各部分的基本功能如下：1.前置放大模塊前置放大模塊是把音頻信號放大至功率放大器所能接受的輸入范圍具有兩個功能一是要選擇所需要的音源信號并放大到額定電平二是要進行各種音質(zhì)控制，以美化聲音。其基本組成由音源選擇、輸入放大和音質(zhì)控制等電路。2.音量控制模塊音量控制模塊是將前置放大后的信號通過電位器來控制芯片的輸入信號的大小，用來控制整個音量的大小。3.功率放大模塊給音頻放大器的負載(揚聲器)提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能小，效率盡可能大。單元電路設(shè)計3.1源擇路在音頻功率放大器中，設(shè)有兩路外部音源輸入，通過相應(yīng)的音源選擇電路選擇其中的某一路音源輸出，本設(shè)計采用六角自鎖開關(guān)，音源選擇原理圖如圖3.1所示。

圖3.1音源選擇原理圖3.2置大路前置放大器是將音源信號進行線形放大足后級功放級對輸入信號幅度的要求前置放大器可由運放或分離元件構(gòu)成本設(shè)計選用集成運放LM324AD構(gòu)成前置放大器，如圖3.2示。圖3.2前級放大電路圖LM324四運放集成電路，采用腳雙列直插塑料封裝，管腳圖如圖，引腳功能如表所示。圖3.3LM324AD管腳圖表LM324AD腳功能表引腳1234567

功能輸出1反向輸入1正向輸入1電源正向輸入2反向輸入2輸出2

引腳891011121314

功能輸出3反向輸入3正向輸入3接地正向輸入4反向輸入4輸出4LM324內(nèi)部有四個運算放大器有相位補償電路它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器除電源共用外四組運放相互單獨每一組運算放大器可用如圖所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中+”、-”為兩個信號輸入端，“V+、-”為正、負電源端，”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。前級放大電路仿真如圖3.4所示。圖3.4前級放大電路仿真圖運算放大器可選用LM324AD采用15V電源供電。功放大:功率放大器是音頻系統(tǒng)中一個不可缺少的重要部分主要任務(wù)是將音頻信

號放大到足以推動外接負載如揚聲器音箱等不同于前置放大器的功率放大器不僅對音頻電壓信號進行放大而且放大了音頻電流信號以滿足外接負載的功率需求。音頻功率放大器的類型很多，根據(jù)使用的器件不同，為純電子管、晶體管集成電路場效應(yīng)管功率放大器一般認為電子管功率放大器的音色優(yōu)于晶體管功率放大器音色晶體管放大器的頻響寬低頻可延伸至直流是目前輸出功率最大的功率放大器效應(yīng)管功率放大器的音色是晶體管機中音色最好的一種。集成電路功率放大器則以其制作簡單、性能穩(wěn)定、功能齊全、價格低廉而使其成為數(shù)量最多的一種。TDA2030集成音頻功率放大器就是其中的一種，本文中就選取TDA2030成音頻功率放大器做為功放電路。TDA2030是塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，其主要特點是上升速率高瞬態(tài)互調(diào)失真小在目前流行的數(shù)十種功率放大集成電路中規(guī)定瞬態(tài)互調(diào)失真指標的僅有包括TDA2030在內(nèi)的幾。瞬態(tài)互調(diào)失真是決定放大器品質(zhì)的重要因素，也是該集成功放的一個優(yōu)點。TDA2030集成電路的另一特點是輸出功率大，而保護性能以較完善。TDA2030集成電路的第三個特點是外圍電路簡單，使用方便。在現(xiàn)有的各種功率集成電路中它的管腳屬于最少的一類總共才端型如同塑封大功率管，這就給使用帶來不少方便。TDA2030的氣性能穩(wěn)定可靠能適用長時間連續(xù)工作集成塊內(nèi)部具有過載保護和熱切斷保護電路不會損壞器件在單電源使用時散熱片可直接固定在金屬板上與地線相通，無需絕緣，使用十分方便。是目前音質(zhì)較好、價格較低、外圍元件較少、應(yīng)用較方便的一款性價比較高的集成功放。TDA2030的腳排列如圖所示。圖3.5TDA2030的引腳排列圖根據(jù)設(shè)計任務(wù)本次TDA2030用15V電源供電，畫出相應(yīng)的電圖，如圖3.6所示:圖3.6功率放大級電路本設(shè)計采用的是軟件來進行的仿真，首先按照音頻功率放大器的設(shè)計原理圖在仿真軟件中連接原理圖連接原理圖的過程中注意元件的參數(shù)設(shè)置。

在Mulitisim仿真軟件中連接好原理圖后，設(shè)置好參數(shù)，經(jīng)過電氣規(guī)則檢測無誤，然后用示波器檢測輸入端輸出波形。在最大不失真的時候低音信號的輸入輸出與高音信號的輸入輸出比較如圖所示。圖3.7后級放大電路仿真圖功率放大器選用，采用正負5V雙電源電，電解電容選用鋁電解電容，耐壓均5V薄膜電容均選用聚脂膜電容，耐壓選50V或63V。電阻選碳膜電阻器，或金屬膜電阻。電位器選用碳膜電位器。路仿真圖4.1音頻功率放大電路仿真圖電路的安裝、調(diào)試與試5.1電路安裝：圖4就是整個系統(tǒng)的電路原理圖。音頻功率放大器是一個小型電路系統(tǒng)，安裝前要將各級進行合理布局一般按照電路的順序一級一級地布局功放應(yīng)遠離輸入級，每一級地線盡量接在一起，連線盡可能短，否則很容易出現(xiàn)自激。安裝前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量安裝時特別要注意功放塊要添加散熱片運算放大器電解電容等主要器件的引腳和極性不能接錯從輸入級開始依次向后級安裝也可以從功放級可以向前逐級安裝安裝一級調(diào)試一級安裝兩級要進行級聯(lián)調(diào)試，直到整機安裝與調(diào)試完成。5.2電路調(diào)試：電路安裝完畢后要對電路做一詳細檢查確認安裝無誤后放可通電通電后先檢查電路有無明顯異?，F(xiàn)象，若有異?，F(xiàn)象，說明有故障，應(yīng)予以排除，若無異常現(xiàn)象則開始調(diào)試調(diào)試時先分級調(diào)試然后級連調(diào)試分級調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。（1）靜態(tài)調(diào)試：將信號輸入端對地短路，測量各級電路關(guān)鍵點的直流電壓，看看是否正常，若不正常，檢查電路，排除故障。如運放為正負電源對稱供電時，輸出點直流電

位應(yīng)為V，若不為V，則電路有故障，應(yīng)檢查并予以排除，檢查電路是否有自激現(xiàn)象。（2）動態(tài)調(diào)試：分別在各級電路的輸入端接入輸入信一般是一定幅度和頻率的正弦波信號），觀察關(guān)鍵點上的波形是否正常，若有故障，檢查并及時排除。（3）級連調(diào)試：在動態(tài)調(diào)試完成后可將各級連接起來進行級連調(diào)試確認電路沒有明顯異常情況口在輸入端加入5～10mV正弦信號查各級電路是否正常若不正常，則從前級開始，逐級向后檢查并排除故障，然后調(diào)節(jié)各電位器，檢查是否受控，控制是否正確。5.3統(tǒng)能性測在確認以上級連調(diào)試正常無誤后，在線路輸入端加入一音源信號，檢查并試聽各項功能。具體測試時可以用8W揚聲器代替負載電阻RL。將一的輸出信號或幅值約為的音頻信號接入到音頻功率放大器，調(diào)節(jié)音量控制電位器，應(yīng)能改變音量的大小。調(diào)節(jié)高、低音控制電位器，應(yīng)能明顯聽出高、低音調(diào)的變化敲擊電路板應(yīng)無聲音間斷和自激現(xiàn)象如果達到這些要求則可說明本系統(tǒng)基本設(shè)計成功。：接入兩個音源信號，按動開關(guān)，進行音源之間的切換，選擇不同的音源。將MP3輸出的音樂信號，接入前置放大器，改變音調(diào)控制級的高低音調(diào)控制電位器揚聲器的輸出音調(diào)應(yīng)發(fā)生明顯變化改變音量調(diào)節(jié)電位器揚聲器的音量明顯發(fā)生變化。結(jié)論本次為音頻功率放大器的制作我們經(jīng)過查閱相關(guān)資料設(shè)計原理方案購買元器件以及進行焊接調(diào)試測試最終完成了該電子電路的制作并使其達到了任務(wù)要求的各項性能指標音頻功率放大器的基本設(shè)計完畢其功能符合預(yù)期目標，能夠?qū)崿F(xiàn)音源選擇、放音擴大功能。通過設(shè)計這個音頻功率放大器,我們不僅掌握了電路方面許多的知識且學(xué)會了電路系統(tǒng)的一般設(shè)計的基本思維方法和流程，為以后工作學(xué)習(xí)留下了寶貴的實踐經(jīng)驗。

然而在現(xiàn)實生活中人們對音響的要求是越來越高于課程設(shè)計時間較短，在一些方面做得不夠完善，該音頻功率放大器還有許多不如人意的地方。比如：在音色失聲較大，音量放大倍數(shù)不足，功率級發(fā)熱嚴重等，這些都有待改進。參考文獻[1]康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)--模擬部分［M］北京：高等教育出版社，2000.7[2]童詩白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M.北京：高等教育出版社，2000.10[3]成立數(shù)字電子技術(shù)［M.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1[4]閻石數(shù)字電子技術(shù)［M.

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著來一次《電子技術(shù)綜合訓(xùn)練》是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對電子電路的認識，而且還及時、真正的做到了學(xué)以致用。為了達到設(shè)計要求我們就必須選擇最簡單實用的方案同時在進行電路的的測試調(diào)試中還要最快最穩(wěn)最準的找到問題之所在在理論成熟之后就要走出學(xué)校去購買元器件了然而此時問題就來了到底設(shè)計所需要的東西能不能夠輕輕松松地買到？所以我們事先查閱選擇了若干種同類器件確定方案之前我們先去電子器件店里走了一趟，以確保所需器件都能夠很容易又很便宜的買到。在整個電路課程設(shè)計過程中我們不斷地在遇到問題和解決問題例如在硬件制作，電路板的焊接等。由于沒有整體仿真結(jié)果，我不敢輕易去焊接電路板，并且在購買器件時采