音頻放大電路設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)目的及主要任務(wù)1.1.1設(shè)計(jì)目的1.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)1.2設(shè)計(jì)思想 2方案及整體電路工作原理2.1方案確定2.2整體電路工作原理3電路單元模塊設(shè)計(jì)3.1電源電路的設(shè)計(jì)3.2音頻輸入的設(shè)計(jì)3.3集成功放的設(shè)計(jì)3.3.1TEA2025B的OTL電路4器件選擇及參數(shù)計(jì)算4.1輸入電容的選取4.2自舉電容的選取4.3反饋電阻電容的選取4.4輸出電容的計(jì)算4.5音頻輸出器的選取5電路安裝與調(diào)試5.1電路的安裝5.2電路的調(diào)試與數(shù)據(jù)測(cè)定5.2.1輸出電壓的測(cè)定5.2.2輸出功率的計(jì)算5.2.3電源供電功率的測(cè)定5.2.4效率的計(jì)算5.2.5輸出電壓波形圖6設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)及改進(jìn)意見(jiàn)TOC\o"1-5"\h\z6.1設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn) 96.2電路改進(jìn)意見(jiàn) 9\o"CurrentDocument"7元件列表 108心得體會(huì) 10參考文獻(xiàn) 11摘要本文介紹了采用集成功放芯片TEA2025設(shè)計(jì)高保真音頻功率放大器的原理與方法，闡述了集成芯片的比較選取，重點(diǎn)分析了TEA2025功放電路的結(jié)構(gòu)，記錄了其各項(xiàng)性能指標(biāo)。該功放的設(shè)計(jì)避免了單立元件組合電路布線復(fù)雜，輸出信號(hào)失真大的缺點(diǎn)，TEA2025單聲道功率放大集成電路，該電路具有聲道分離度高、電源接通時(shí)沖擊噪聲小、外接元件少，最大電壓增益可由外接電阻調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：TEA2025；高保真；失真??；效率高1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)目的及主要任務(wù)1.1.1設(shè)計(jì)目的要求了解集成功率放大器內(nèi)部電路工作原理，掌握其外圍電路的設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)的測(cè)試方法。要求掌握音頻功率放大器的設(shè)計(jì)方法與小型電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)。1.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和已知條件，選擇合適的功放電路，如：OCL、OTL或BTL電路。完成對(duì)高保真音頻功率放大器的設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試。輸出功率10W/8Q；頻率響應(yīng)20?20KHz；效率〉60%；失真小。選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì)。計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫(huà)出總體電路原理圖，闡述基本原理。（選做：用Multisim軟件完成仿真）安裝調(diào)試并按規(guī)定格式寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。1.2設(shè)計(jì)思想本次設(shè)計(jì)首先在眾多集成功率放大器中選出符合設(shè)計(jì)要求且工作性能最佳的集成芯片。而整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分就在功放模塊電路的設(shè)計(jì)，該模塊完成的功能主要包括放大輸入音頻以及調(diào)節(jié)輸出音頻。隨后運(yùn)用Pspice軟件中的仿真功能對(duì)其予以仿真，從仿真的結(jié)果中分析程序的正確性。待所有模塊的功能正確之后，運(yùn)用原理圖搭建頂層電路并進(jìn)行整體仿真直至達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，最后再在實(shí)驗(yàn)箱上檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確與否。2方案及整體電路工作原理2.1方案確定功率放大器的常見(jiàn)電路形式有單電源供電的OTL電路和正負(fù)雙電源供電的OCL電路。有集成運(yùn)放和晶體管組成的功率放大器，也有專(zhuān)用集成電路功率放大器芯片。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求，選擇TEA2025B功放芯片的OTL典型電路，該芯片具有音色甜美動(dòng)聽(tīng)、性能優(yōu)良，工作可靠，外圍元件少以及安裝方便等特點(diǎn)，電源電壓從2.2V到16.8V均可以正常工作，對(duì)電源電壓的適應(yīng)范圍很寬，靜態(tài)電流小，電源電壓增高時(shí)，輸出功率增大。

2.2整體電路工作原理由一片TEA2025B接成OTL功率放大器，電路書(shū)要分為電源電路（由電源輸入、電源穩(wěn)壓電路組成）、音頻輸入、TEA2025功放主體電路和音頻輸出。電路擬采用兩種電源輸入形式，USB接口輸入和CK插頭輸入，適用于不同場(chǎng)合使用，USB主要用于電腦隨放，CK插頭可接自制直流穩(wěn)壓電源亦可接一般隨身聽(tīng)電源，非常方便。下圖為設(shè)計(jì)電路整體框圖:USEJUSEJ電源輸入/3AMS111P匚yTEA2O25」集成功成/?電路』頻情出tCK插頭u電源輸入』1音頻輸入』3電路單元模塊設(shè)計(jì)3.1電源電路的設(shè)計(jì)考慮到電源獲取的方便性，選取USB輸出+5V電源和一般隨身聽(tīng)4.5-6V電源作為本電源的供電模塊。但如果上述電源直接輸入，噪音太大，影響音質(zhì)。故選取了噪聲較低的集成穩(wěn)壓塊1117-33作穩(wěn)壓作用，+5V輸入，3.3V輸出。經(jīng)驗(yàn)證，此電壓經(jīng)TEA2025輸出可以驅(qū)動(dòng)8Q/3W喇叭發(fā)聲。下面是1117整流電路圖：FixedOutputRegulatorLM1117-XX VOU7 GHD 『T[ T3-1AMSILL7整質(zhì)電路尸3.2音頻輸入的設(shè)計(jì)音頻輸入用一般的耳機(jī)輸出線改裝而成。去掉耳機(jī)頭，刮掉信號(hào)線表面膠漆，直接到集成功放輸入端。3.3集成功放的設(shè)計(jì)3.3.1TEA2025B的OTL電路TEA2025集成電路的輸出功率由電源電壓和負(fù)載阻抗大小決定。既可以構(gòu)成單聲道OTL功放，又可以組成BTL功放。本次課程設(shè)計(jì)采用其OTL典型電路，應(yīng)用電路如下圖所示：

IKTEA2025集成電路的引腳功能及數(shù)據(jù)引腳1功能電壓(V)引腳功能電壓(V)①BTL輔助輜h%雙聲道時(shí)撤室接地線端功放電路2信號(hào)輸出端4.5⑩功敏電路L信號(hào)輸入端③功放電路2自舉端8+7功放電路1仇反饋元件端功放也路接地線1。功敏電路接地線3功放電路接地線2G?功敏電路接地線4⑥1功放電嘛Z頂反憤元件端功放電路1日舉端⑦功放電跳2信號(hào)輸入端?功放電路1倍號(hào)輸出端⑧1紋波濾波元件連接端工作電源電壓輸入端 |4器件選擇及參數(shù)計(jì)算4.1輸入電容的選取該電路要加一輸入耦合電容，以減小噪聲輸入選取一小電容足矣，故取0.22UF瓷片電容。4.2自舉電容的選E自舉電容使輸出幅值增加。建議值為100uF。自舉電容器避免減少輸出信號(hào)。此外，在低頻和低電源電壓時(shí)，有較好的減小失真的作用。4.3反饋電阻電容的計(jì)算6tll]6tll]輸出電壓由電阻人R1、R2、C1決定，其增益由下式?jīng)Q定:喝=R^加 R+R2*jwq當(dāng)Rf=0,C1=100uF,f=32Hz時(shí)，增益為46dB。4.4輸出電容的計(jì)算最低輸出頻率由輸出電容決定根據(jù)以下式子給出:L12n?CouT?rl當(dāng)FL=100Hz,RL=8Q時(shí)，C=198.9uF，為留有余地，選取470UF鋁電解電容。4.5音頻輸出器的選擇本設(shè)計(jì)選取了8Q/3W大紙盆喇叭。5電路安裝與調(diào)試5.1電路的安裝按照電路設(shè)計(jì)圖，在線路板上合理布局后，將元件焊接在線路板上，安裝過(guò)程中，注意將電容盡量焊得離主芯片近些，AMS1117要加散熱片；另外要避免虛焊。這樣制作出的TEA2025B單聲道OTL電路。其音效好，音質(zhì)高，失真?。还β蔬_(dá)標(biāo)；響應(yīng)頻帶寬；效率高。5.2電路的調(diào)試與數(shù)據(jù)測(cè)定要想功放各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到要求，有三大關(guān)鍵：1.要求電源品質(zhì)高。最初的設(shè)計(jì)中并未使用1117穩(wěn)壓電路，電流噪聲大，幾乎完全壓倒音頻信號(hào)的輸出。加1117穩(wěn)壓電路后，電源性能好，對(duì)音頻信號(hào)干擾小。2.要求輸入、輸出濾波好。濾波不好，會(huì)輸出很大噪音或者產(chǎn)生嚴(yán)重失真。音頻信號(hào)輸入端串接了0.22UF瓷片電容，輸出端串接470UF電解電容，并聯(lián)0.15UF瓷片電容，起到了很好的濾波作用。3.要求喇叭性能好。經(jīng)試音比較，選取了大紙盆喇叭，音質(zhì)更好。5.2.1輸出電壓的測(cè)定用函數(shù)發(fā)生器給安裝好的電路提供頻率為1KHz，峰峰值為300mV的正弦交流電壓，用示波器觀察輸出端的波形，記錄此時(shí)輸出波電壓的有效值，并記錄下此時(shí)的波形圖。實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，測(cè)得輸出電壓的值為176.8mV。5.2.2輸出功率的計(jì)算在加8Q負(fù)載的情況下，根據(jù)功率計(jì)算公式PU林求得輸出功率為p=4mW。-L5.2.3電源供電功率的測(cè)定用開(kāi)關(guān)電源給所設(shè)計(jì)的電路提供+5V的直流電壓，將電路輸入端斷開(kāi)，用萬(wàn)用表測(cè)得輸入電流匕=20mA。應(yīng)注意經(jīng)AMS1117穩(wěn)壓后，提供給TEA2025B電路的電壓只有3.3V，故根

據(jù)功率計(jì)算公式可得電源供電功率P.=66mW。i5.2.4效率的計(jì)算根據(jù)上面測(cè)量計(jì)算出的輸出功率和電源供電功率，可根據(jù)公式=PP根據(jù)上面測(cè)量計(jì)算出的輸出功率和電源供電功率，可根據(jù)公式=PP際測(cè)試的效率只有6.06%。,可計(jì)算出實(shí)I5.2.5輸出電壓波形圖根據(jù)5.2.1節(jié)的條件，示波器上顯示的輸出電壓的波形圖如下:00000VOLT5/DIVFRDEiEEDMPVDLT^DIV00000VOLT5/DIVFRDEiEEDMPVDLT^DIV6設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)及改進(jìn)意見(jiàn)6.1設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)本次課程設(shè)計(jì)所用的電路具有性能優(yōu)良，工作可靠，外圍元件少以及安裝方便等特點(diǎn)，電源電壓從2.2V到16.8V均可以正常工作，對(duì)電源電壓的適應(yīng)范圍很寬，靜態(tài)電流小，電源電壓增高時(shí)，輸出功率增大。6.2電路改進(jìn)意見(jiàn)因在調(diào)試電路過(guò)程中發(fā)現(xiàn)輸出功率及效率都不夠指標(biāo)的要求，分析電路可知，TEA2025B所構(gòu)成的電路本身提供的輸出功率就小，為了滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，可考慮添加電路中TEA2025B芯片的數(shù)量，也可擴(kuò)展其外圍電路，使得輸出功率及效率滿足設(shè)計(jì)要求。7元件列表元件名稱(chēng)與規(guī)格數(shù)量元件名稱(chēng)與規(guī)格數(shù)量TEA2025B1片AMS11171片470UF鋁電解電容1個(gè)100UF鋁電解電容6個(gè)0.22UF瓷片電容1個(gè)103J瓷片電容1個(gè)200Q電阻2個(gè)0.1UF瓷片電容1個(gè)1 電位器1個(gè)8Q、3甲喇叭1個(gè)USB接口1個(gè)CK插頭1個(gè)自制音頻輸出線1個(gè)導(dǎo)線若干8心得體會(huì)通過(guò)這一周的課程設(shè)計(jì)，時(shí)間雖然很短暫，但在這一個(gè)個(gè)星期的設(shè)計(jì)過(guò)程中收獲頗多。整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中首先對(duì)模擬電路這門(mén)課程有了更深的了解，因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)本身要求將以前所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)當(dāng)中去，在電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)形中便加深了對(duì)模擬電路的了解及運(yùn)用能力，對(duì)課本以及以前學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解；以前的模電實(shí)驗(yàn)只是針對(duì)某一個(gè)小的功能設(shè)計(jì)，而此次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的總體電路的設(shè)計(jì)的要求更嚴(yán)格，需要通過(guò)翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)確立了實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)方案，然后逐步細(xì)化進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì)。這周下來(lái)，我對(duì)電路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)設(shè)計(jì)所用