音頻放大器電子課程設(shè)計(jì)

1、電子課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：音頻功率放大器班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓 名： 指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2015年6月目 錄摘要 .31概述 .32課程設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求 .4 2.1設(shè)計(jì)任務(wù) .42.2設(shè)計(jì)要求 .43理論設(shè)計(jì) .4 3.1方案論證 .4 3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì) .4 3.2.1結(jié)構(gòu)框圖及說(shuō)明 .4 3.2.2系統(tǒng)原理圖及其工作原理 .5 3.3單元電路設(shè)計(jì) .6 3.3.1單元電路工作原理 .6 3.3.2元件參數(shù)選擇 .74安裝及調(diào)試 .8 4.1安裝及調(diào)試過(guò)程 .8 4.2故障分析 .85結(jié)論及其心得 .86使用儀器設(shè)備清單 .97 參考文獻(xiàn) .9摘要音頻功率放大器即被大家所熟知的功放，

2、它是一種常用的模擬電路，在各種音響設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。本電路采用的是前置放大電路和音頻功率放大器相結(jié)合的形式。前者是對(duì)電壓進(jìn)行放大，后者是對(duì)電流和電壓進(jìn)行放大，給音頻放大器的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一額定的輸出功率。本電路采用的是性能優(yōu)良TDA2030進(jìn)行音頻功率放大。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能的大，輸出的信號(hào)非線性失真盡可能的小，效率盡可能的高。本電路設(shè)計(jì)上添加了音量調(diào)節(jié)裝置，這樣音量就可控了。另外還獨(dú)立設(shè)計(jì)了一個(gè)外接電源。采用變壓器使得220v交流電壓降至15v。通過(guò)電路原理圖以及設(shè)計(jì)的要求，便可進(jìn)行焊接。關(guān)鍵詞：TDA2030 性能優(yōu)良 音量可調(diào) 變壓器1 概述：音頻功率放大器現(xiàn)今仍

3、以模擬功放為主，這種模擬技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到極限，很難再有突破性進(jìn)展，已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)已進(jìn)入數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)代的要求。數(shù)字式音頻功率放大器以其特有的許多優(yōu)越性取代模擬功放是發(fā)展的必然趨勢(shì)。功放按其靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置可分為A類(lèi)放大、A/B類(lèi)放大和C類(lèi)放大三種。A類(lèi)放大失真最小，音質(zhì)好，但電源轉(zhuǎn)換效率低器件發(fā)熱量大，生產(chǎn)成本高，一般用于輸出功率較小的Hi-Fi發(fā)燒級(jí)功放。C類(lèi)失真比A類(lèi)大，尤其是小信號(hào)放大是失真比較明顯，但是轉(zhuǎn)換效率高，器件發(fā)熱量少，性?xún)r(jià)比較高，一般用于輸出功率大的專(zhuān)業(yè)功放。A/B類(lèi)是介于A類(lèi)和C類(lèi)之間的一類(lèi)，多用于家庭影院的AV功放。另外一種是D類(lèi)功放，D類(lèi)功放與上述幾類(lèi)功放最大的區(qū)別

4、在于不是以線性放大音頻信號(hào)為基礎(chǔ)，而是以放大數(shù)字信號(hào)為原理的一種數(shù)字信號(hào)放大技術(shù)。本次設(shè)計(jì)的是音頻功率放大器，俗稱(chēng)音頻功放。這款功放采用典型的OCL功放電路，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出功率大，失真率小的特點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。OCL電路采用的是性能優(yōu)良的TDA2030芯片。2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求：2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)音頻功率放大器。2.2 設(shè)計(jì)要求：（1） 音頻放大器要由交流電源供電;（2） 音頻放大器須有集成塊做成；（3） 主要技術(shù)指標(biāo)如下：a) 輸出功率：P 25Kwb) 失真度：HD0.5c) 負(fù)載阻抗：48歐姆d) 輸入電壓：1215v3 理論設(shè)計(jì)：3.1 方案論證： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，

5、設(shè)計(jì)需要前置放大電路，電源電路和功率放大電路。前置放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的放大，功率放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電流和電壓的放大。電源電路對(duì)功放板提供1215v的電壓。3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 3.2.1 結(jié)構(gòu)框圖及其說(shuō)明揚(yáng)聲器功率放大音量調(diào)節(jié)前置放大音源圖3-1圖3-1為本電路的結(jié)構(gòu)框圖，其中的前置放大電路對(duì)弱信號(hào)電壓進(jìn)行放大，它處于功放電路的前端，它產(chǎn)生的失真信號(hào)將由功放放大電路放大，則會(huì)產(chǎn)生更大的失真，因此對(duì)前置放大電路的要求是失真度要小，低噪聲，高增益，高阻抗的集成塊構(gòu)成。音量調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)饋入功放的電平，從而來(lái)控制揚(yáng)聲器的音量。功放電路是由TDA2030集成芯片組成。揚(yáng)聲器為功放的負(fù)載。3.2.2 系統(tǒng)原理圖

6、及說(shuō)明圖3-2圖3-2為音頻功率放大器的電路原理圖。其中使用了兩個(gè)TDA2030芯片分別對(duì)左右聲道實(shí)現(xiàn)放大。該電路由左右兩個(gè)聲道組成， 其中 W101 為音量調(diào)節(jié)電位器， W102低音調(diào)節(jié)電位器，W103 為高音調(diào)節(jié)電位器。輸入的音頻信號(hào)經(jīng)音量和音調(diào)調(diào)節(jié)后由 C106 、C206 送到 TDA2030 集成音頻功率放大器進(jìn)行功率放大。該電路工作于雙電源（OCL）狀態(tài) ，音頻信號(hào)由 TDA2030 的 1 腳（同向輸入端）輸入，經(jīng)功率放大后的信號(hào)從 4 腳輸出，其中R108、C107、R109 組成負(fù)反饋電路，它可以讓電路工作穩(wěn)定，R108 和 R109 的比值決定了TDA2030 的交流放大倍

7、數(shù)，R110、C108 和 R210、C208 組成高頻移相消振電路，以抑制可能出現(xiàn)的高頻自激振蕩。圖3-3為電源電路，為功放電路提供 1215V 的正負(fù)對(duì)稱(chēng)電源。 圖3-3 圖3-43.3 單元電路設(shè)計(jì)： 3.3.1 單元電路工作原理（1） 功放電路圖3-4為功放電路的電路原理圖。TDA2030 是許多音頻功放產(chǎn)品所采用的 Hi-Fi 功放集成塊。它接法簡(jiǎn)單，價(jià)格實(shí)惠，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(lèi)，總共才5個(gè)引腳， 外型如同塑封大功率管，給使用帶來(lái)不少方便。TDA2030 在電源電壓±14v，負(fù)載電阻為 4歐時(shí)輸出 14w功率（失真度05） ；在電源

8、電壓 ±16v，負(fù)載電阻為 4歐姆時(shí)輸出18w功率（失真度05） 。電源電壓為±6v±18v。輸出電流大，諧波失真和交越失真小（THD=0.5%） 。具有優(yōu)良的短路和過(guò)熱保護(hù)電路。TDA2030管腳功能（圖3-5）：1腳是正相輸入端、2腳是反向輸入端、3腳是負(fù)電源輸入端、4腳是功率輸出端、5腳是正電源輸入端。TDA2030特點(diǎn) 1.開(kāi)機(jī)沖擊極小。2.外接元件非常少。3.TDA2030輸出功率大，Po=18W(RL=4)。采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。5.TDA2030A能在最低±6v最高±22v的電壓下工作在

9、7;19V、8阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD0.1%。 6.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)、地線偶然開(kāi)路、電源極性反（Vsmax=12v）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。 圖3-5（2） 音量控制電路 圖3-6 圖3-7 其作用是調(diào)節(jié)饋入功放的信號(hào)電平，以控制揚(yáng)聲器的輸出音量。包括電位器音量控制和電子式音量控制電路兩種形式，如圖 3-6和3-7。電位器音量控制電路（圖3-6）采用指數(shù)型電位器構(gòu)成分壓電路， 直接控制信號(hào)電平。 電子音量控制電路采用間接方式控制音量大小 ，可以克服電位器音量控制電路的缺點(diǎn)。偏流調(diào)節(jié)型音量控制電路如圖3-7所示。 3.

10、3.2 元件參數(shù)的選擇 電源電路中由圖3-3可知，變壓器輸入是220v50Hz，輸出是雙15v30w。 二極管D1D4規(guī)格是一樣的，均采用二極管（IN4007）。電解電容C1C4規(guī)格是2200f/25v。C5和C6為0.1f的電容。功率放大電路部分采用集成芯片進(jìn)行制作，選用兩個(gè)TDA2030芯片。輸出功率P0=2*18w=36w，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。揚(yáng)聲器選擇阻抗為48歐姆，揚(yáng)聲器可驅(qū)動(dòng)1545w。4 安裝及調(diào)試： 4.1 安裝調(diào)試過(guò)程 4.1.1 安裝（1） 選擇合適的元件（2） 焊接準(zhǔn)備好電烙鐵，錫絲，以及松香。左手拿錫絲，右手握電烙鐵進(jìn)行焊接。掌握好焊接的溫度和時(shí)間。在焊接時(shí)要有足夠高的溫度。

11、焊接完成后，剪去多余的引線。注意不要對(duì)焊接點(diǎn)施加除剪切力以外的力。檢查所有元器件上引線的焊點(diǎn)，修補(bǔ)缺陷。4.1.2 調(diào)試將電源電路接入220v的交流電，再將電源電路的輸出接入功放板，并保證接線正確。通過(guò)音頻線將音樂(lè)輸入功放板，功放板的輸出端接上兩個(gè)揚(yáng)聲器。接線完畢后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)和音樂(lè)，看是否有聲音。通過(guò)旋轉(zhuǎn)音量調(diào)節(jié)旋鈕，不斷地調(diào)試，檢測(cè)聲音的變化。 4.2 故障分析 電路焊接過(guò)后進(jìn)行調(diào)試所檢測(cè)的結(jié)果不如預(yù)期，或是音量調(diào)節(jié)旋鈕無(wú)法調(diào)節(jié)音量。這些故障可能原因是焊接電路時(shí)，元件焊接不充分，導(dǎo)致元件與電路接觸不良。也有可能由于在焊接元件時(shí)沒(méi)有注意到元件的正負(fù)極從而焊錯(cuò)。 解決辦法：對(duì)照電路圖檢測(cè)每一

12、個(gè)有正負(fù)極元件是否有焊錯(cuò)的地方。用萬(wàn)用表逐一檢查每個(gè)元件，看是否是接觸不良。5 結(jié)論與心得: 本系統(tǒng)為音頻功率放大器的制作，我們組經(jīng)過(guò)查閱治療以及購(gòu)買(mǎi)元器件，通過(guò)焊接后調(diào)試，最終完成了電路的設(shè)計(jì)，并達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。除此之外，我們還擴(kuò)展了視野，但是我們?cè)O(shè)計(jì)的還不夠完善。我們?nèi)蘸笠欢〞?huì)繼續(xù)努力，使得我們的系統(tǒng)更完善。這次課程設(shè)計(jì)我們對(duì)自己有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。首先，我們對(duì)技術(shù)要求指標(biāo)方面未能準(zhǔn)確理解，例如要求額定功率為25w，我們?cè)谶x用集成塊是就感到有點(diǎn)苦惱；其次我們?cè)谶x擇方案時(shí)意見(jiàn)不能一致，走了不少冤枉路。在采購(gòu)元件時(shí)也沒(méi)計(jì)算清楚，導(dǎo)致花了冤枉錢(qián)。但是最終還是收益匪淺。這次課程設(shè)計(jì)也讓我明白了理論與實(shí)踐的差距還是很大的。6 使用儀器設(shè)備清單： 電烙鐵一個(gè)，錫絲若干，松香，TDA2030功放板一個(gè)，變壓器一個(gè)，萬(wàn)用電路板一個(gè)，揚(yáng)聲器，音頻線一根，導(dǎo)線若