音頻功率放大器課程設(shè)計報告書

1、下載可編輯電子技術(shù)綜合訓(xùn)練設(shè)計報告題目：音頻功率放大器.專業(yè) .整理 .下載可編輯姓名：陳邈宏學(xué)號：11220408班級：自動化四班同組成員 ：趙斐白治龍指導(dǎo)教師 ：駱作顥日期：設(shè)計題目音頻功率放大器電子信息與 電專業(yè)、年級、學(xué)生姓名陳邈宏所在院系11 級自動化四班氣工程學(xué)院班.專業(yè) .整理 .下載可編輯一設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)要求 ：設(shè)計并制作一個音頻功率放大器，將 MP3 輸出的音樂信號放大 。基本要求 ：1. 放大器有兩個 MP3 輸出輸入接口 ；2. 能夠使用電子開關(guān)進(jìn)行音源選擇 ，并且能夠用發(fā)光二極管指示 ；3. 放大器設(shè)有音量控制 ，功率放大功能 ；4. 主要技術(shù)指標(biāo)如下 ：（1） 額定輸

2、出功率 ： 2×1 W（或 2×5 W ）（ THD<=0.5% ）（2） 負(fù)載阻抗 ：8 歐姆（3） 輸入阻抗 ：600 歐姆5. 電源： 220V/50HZ 的工頻交流供電 ：（注：直流電源部分即完成設(shè)計即可，不許制作 ，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. 按照以上技術(shù)要求設(shè)計電路 ，繪制電路圖 ，對設(shè)計的電路用 MULTISIM 或 OrCAD/PspiceAD9.2 進(jìn)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 。發(fā)揮部分 ：1 設(shè)計均衡電路 （音調(diào)電路 ）。2 有電平指示功能 。二提交成果1.

3、設(shè)計報告 。2.作品 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.電路原理圖 ：要求提交兩份 ，一份為 CAD/EDA 軟件繪制 ，另一份為手工繪制 ，圖紙大小自定 ，但要符合標(biāo)準(zhǔn) ，電路圖繪制要規(guī)范 。三設(shè)計進(jìn)度1.時間：三周 。2.進(jìn)度安排 ：（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，確定方框圖 ，單元電路設(shè)計 ，選擇元器件 ；（2）第二周進(jìn)行電路仿真 ，確定電路原理圖 ，畫出電路原理圖 ，購買元器件，焊接電路 ；（ 3）第三周電路調(diào)試 ，電路測試 ，繪制電路原理圖，完成設(shè)計報告 ，答辯。指導(dǎo)老師簽字 ：音頻功率放大器摘要：設(shè)計了一個帶音調(diào)控制的音頻放大電路，該電

4、路具有對音.專業(yè) .整理 .Multisim 波形。下載可編輯頻信號放大的功能 。該電路主要由前置放大電路 、音調(diào)控制電路及功率放大電路三部分構(gòu)成 ，其中，前置放大電路采用反相比例運算器來實現(xiàn)電壓的放大 ；音調(diào)控制電路采用負(fù)反饋式來實現(xiàn)音調(diào)控制；功率放大電路采用DTA2030 功率放大器來實現(xiàn)功率放大。利用10 對設(shè)計的電路進(jìn)行仿真，可以得到放大后的不失真的關(guān)鍵詞 ：前置放大電路 ；功率放大器 ；音調(diào)控制.專業(yè) .整理 .下載可編輯目錄1. 設(shè) 計 背 景 1. 1 學(xué) 習(xí) 了 集 成 運 放 的 應(yīng) 用 1. 2 了解了 功率 放 大電 路 1.3 了解了TDA2030和 NE5532的功能

5、2 . 設(shè) 計 方 案 2. 1 任 務(wù) 分 析 2. 2 方 案 論 證 3. 方 案 實 施 3. 1 原 理 圖 設(shè) 計 3. 2 電 路 仿 真 3 . 3安 裝 與 調(diào) 試 4 . 結(jié) 果 與 結(jié) 論 5 參 考 文 獻(xiàn) . 6 . 總結(jié)及體會 7 . 附件 7 . 1電 路 原 理 圖 7 . 2元 器 件 清 單 7 . 3實 物 拍 攝 .專業(yè) .整理 .下載可編輯1. 設(shè)計背景1.1 學(xué)習(xí)集成運放的運用集成型運算放大器是模擬集成電路中應(yīng)用最廣泛的一種器件。在集成運算放大電路與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)不同用途的電路 ，例如利用集成運算放大器可非常方便的完成信號放大、信

6、號運算 、信號處理以及波形的產(chǎn)生和變換 。1.2 了解功率放大電路功率放大電路在多級放大電路中處于最后一級，又稱輸出級 。其主要作用是輸出足夠大的功率去驅(qū)動負(fù)載，如揚聲器 、伺服電機(jī) 、指示表頭 、記錄器等。功率放大電路要求 ：輸出電壓和輸出電流的幅度都比較大、效率高。1.3 了解 TDA2030 和 NE5532P 的功能NE5532 是高性能低噪聲運放 ，它具有很好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動能力及相當(dāng)高的小信號與電源寬帶。 TDA2030 是一塊性能十分優(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 ，另一特點是輸出功率大，而保護(hù)性能比較完善 。2. 設(shè)計方案2.1 任務(wù)

7、分析根據(jù)課程設(shè)計要求，分析可知 ，帶音調(diào)控制的音頻放大電路主要用來對音頻信號進(jìn)行放大 ，能帶動負(fù)載除 ，此還應(yīng)該具備音調(diào)控制能力。要完成此次課程設(shè)計要求 ，該電路必須包括前置放大電路、音調(diào)控制電路及功率放大電路三部分構(gòu)成 。為了分別實現(xiàn)音頻放大電路的上述三部分的功能，構(gòu)成電路時我們對應(yīng)要采用到集成運算放大器，電容、滑動變阻器 、集成運放 ，和功率放大.專業(yè) .整理 .下載可編輯器。2.2 方案論證在帶音調(diào)控制的音頻放大電路中，前置放大電路用來實現(xiàn)電壓的放大，可以用 NE5532 或者 LM741 來實現(xiàn)，LM741 和 NE5532 與很多標(biāo)準(zhǔn)運放相似 ，但 NE5532 具有更好的噪聲性能

8、，優(yōu)良的輸出驅(qū)動能力及相當(dāng)高的小信號帶寬，電源電壓范圍大等特點 。因此 NE5532 很適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備、儀器、控制電路及電話通道中 。音調(diào)控制電路有三種 ：衰減式音調(diào)控制電路 、負(fù)反饋音調(diào)控制電路 、衰減負(fù)反饋混合式音調(diào)控制電路。負(fù)反饋式電路與衰減式電路相比，中音電平不需要做很大衰減 ，并且噪聲和失真小一些。負(fù)反饋式電路與負(fù)反饋式電路與電路相比，結(jié)構(gòu)更加簡單 ，更加穩(wěn)定 ，能抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲和干擾等優(yōu)點。因此，本設(shè)計選擇負(fù)反饋音調(diào)控制電路。功率放大電路 ，除了對信號的電壓進(jìn)行足夠的電壓放大外，還要求對信號進(jìn)行足夠的電流放大 。因此 ，其在系統(tǒng)的中的重要作用不言而喻。TDA203

9、0是一塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，其主要特點上升速率高 、瞬態(tài)互調(diào)失真小，輸出功率大 ，而保護(hù)性能比較完善 ，外圍電路簡單 ，使用方便 。所以功率放大電路采用TDA2030 。由于設(shè)計要求雙聲道 ，所以音調(diào)控制電路 ，前置放大電路 ，功率放大電路采用兩套 。 以下說明均以某一聲道做分析說明。綜合各部分電路 ，電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示 。音.專業(yè) .整理 .調(diào)控制反比例放下載可編輯音功信源率號選輸?shù)姆艙癯鲚敶箅婋娙肼仿穲D 1 電路結(jié)構(gòu)框圖3. 方案實施3.1 原理圖設(shè)計1、電壓放大電路設(shè)計在前置放大部分采用的是NE5532P，它是一種雙運放高性能低噪聲運算放大器。具有高精度 、低噪音、高阻

10、抗、高速、寬頻帶、電源電壓范圍大等特點，并且在上個世紀(jì)獲得過 “運放之皇 ”的美譽。NE5532 參數(shù)如表 1 所示 。表 1 NE5532P 極限參數(shù)表參數(shù)符號NE5532P單位電源電壓Vcc±22V差分輸入電壓Vdif±13V輸入電壓Vi提供電壓V.專業(yè) .整理 .下載可編輯功耗，TA=25PD1100mW工作溫度TOPR070NE5532P 引腳如圖 2 所示 。圖 2NE5532P 引腳圖本次設(shè)計采用如附圖1 所示的前置放大電路 ，采用反向比例運算 。輸入電阻為R7,R8/R7 就是放大倍數(shù) ，可以提高放大倍數(shù)，但也減小了輸入電阻。R7=100K,R8=510K,A

11、u=R8/R7=5.1。 人耳聽到 的最低頻 率是20HZ ，因 此f=1/2PiR7C5<20HZ,C5>0.08uF,由于沒有0.08uF 電容，所以選擇與它接近的10uF 電容 。2、音調(diào)控制電路的設(shè)計音調(diào)控制電路由三個10K 的電阻兩個 47nf 的電容兩個 2.2nf 的電容一個1M 的滑動變阻器兩個和NE5532P 以及 10uf 的電容構(gòu)成一個負(fù)反饋構(gòu)成。音調(diào)可控制電路如附圖2 所示 。一般情況下C1=C2,C2,C1 分別起到低音提升和衰減的作用， C3 起到高音提升和衰減的作用，C3 要遠(yuǎn)小于C1,C2.電路中各元器件滿足廣西是R1=R2=R4,R5=R6,C1=

12、C2.由 電 路 可 知 ， R1=R2=R4=10K,R5=R6=1M，R4=3.3K ，由于沒 3.3K 的電阻， 我們 4.7K 的電阻 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯F(L2)=fL*22=400Hz,f(L1)=400/10=40Hz,f(H1)=fH*22=2.5KHz,f(H2)=10*f(H1)=25Hz.fL 為低頻頻率 ，fH 為高頻頻率 ， f(L1)為低頻轉(zhuǎn)折頻率 ， f(L2)為中低頻轉(zhuǎn)折頻率，f(H1) 為中高頻轉(zhuǎn)折頻率 ，f(H2) 為高頻轉(zhuǎn)折頻率 。由此可知 ，帶寬達(dá)到 40 25KHz.由 f（ H2） =1/2PiC3R3=25KHz,C3=1.9nF. 因

13、為只能選擇大于 1.9nF 的電容，所以 C3=2.2nF.f(L1)=1/2PiC2R1=40Hz, 計算出 C3=C4=40Nf, 由于沒有40nF 的電容，所以選擇 47nF 的電容 。低音調(diào)節(jié)時 ，當(dāng) R5 滑臂到左端時 ，C2 被短路，C3 對低音信號容抗很大 ，可視為開路 ；低音信號經(jīng)過R1 、R4 直接送入運放 ，輸入量最大 ，而低音輸出則經(jīng)過R2、 R5 、4 負(fù)反饋送入運放 ，負(fù)反饋量最小 ，因而低音提升最大 ；當(dāng)R5 滑臂到右端時 ，則剛好與上述情形相反 ，因而低音衰減最大 。不論 R5 的滑臂怎樣滑動 ，因為 C1 、C2 對高音信號可視為是短路的 ，所以此時對高音信號無

14、任何影響 。高音調(diào)節(jié)時 ，當(dāng) R6 滑臂到左端時 ，因 C3 對高音信號可視為短路，高音信號經(jīng)過 R3、 C3 直接送入運放 ，輸入量最大 。而高音輸出則經(jīng)過C3、 R6、R3 負(fù)反饋送入運放 ，負(fù)反饋量最小 ，因而高音提升最大 ；當(dāng) R6 滑臂到右端時 ，則剛好相反 ，因而高音衰減最大 。 不論 R9的滑臂怎樣滑動 ，因為 C3 對中低音信號可視為是開路的，所以此時對中低音信號無任何影響 。普及型功放一般都使用這種音調(diào)處理電路。使用時必須注的是，為避免前級電路對音調(diào)調(diào)節(jié)的影響，接入的前級電路的輸出阻抗必需盡可能地小，應(yīng)與本級電路輸入阻抗互相匹配。.專業(yè) .整理 .下載可編輯3、功率放大電路根

15、據(jù)題目設(shè)計要求 ，可供選擇的功率放大器可由分立元件組成，也可由集成電路完成 。集成功放具有工作可靠 ，外圍電路簡單 ，保護(hù)功能較完善 ，易制作調(diào)試等優(yōu)點。許多性能優(yōu)異的集成功放芯片，如 TDA2040A 、 LM1875 、LM386等。 TDA2030 是一塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，也是目前音質(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。它的電氣性能穩(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(hù)和熱切斷保護(hù)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 。功率放大電路可由附圖3 所示的

16、電路圖實現(xiàn) 。其中 ，D1 、D2 是為了防止電源正負(fù)極性加反，滑動變阻器實現(xiàn)了對其響度的控制。 Au=1+R10/R13=33倍。TDA2030 引腳排列如圖 6 所示，各腳阻值如表 2 所示，參數(shù)如表 3 所示 。圖 2 TDA2030 引腳圖表 2 TDA2030 各腳阻值表引腳12345.專業(yè) .整理 .下載可編輯黑表筆接 3 腳4k4k03k3k阻值紅表筆接 5 腳018k3k表 3TDA2030A主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)典參數(shù)名稱符號單位參數(shù)最小最大測試條件型電源電壓VccV+、-6+、-18靜態(tài)電流IccmA4060Vcc=+-18,RL=4 歐W1214RL=4,THD=0.5%輸出功

17、率頻響輸入阻抗PoW89RL=8,THD=0.5BWHz10140kPo=12w,RL=4,RiM0.55開環(huán)， f=1kHz4，音源選擇電路音源選擇電路主要由74LS160N ，74LS138 和模擬開關(guān)組成 。原理圖詳見附圖 4.3.2 電路仿真在各單元電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照總體電路圖在仿真軟件Multisim上一一選擇芯片并進(jìn)行連接，然后啟動開關(guān)觀察。將電路在Multisim上連接好后，為各個電阻和電容選取適當(dāng)值，為各個開關(guān)設(shè)置好適當(dāng)?shù)逆I盤打開數(shù)值連接，然后打開Multisim的開關(guān) ，根據(jù)輸出波形的情況判斷電路是否正常。通過仿真，我們的電路原理圖無誤，可以制板 。仿真電路圖如圖5 所示

18、，本電路.專業(yè) .整理 .下載可編輯仿真結(jié)果的波形如圖6 所示 。經(jīng)測量輸入電壓U1 =70.6924mV ，輸出電壓 U2=8.965V ，Au=127.根據(jù)仿真結(jié)果可知電路原理無誤，可以進(jìn)行 PCB 板布線。3.3 安裝與調(diào)試在安裝好所有的芯片和電路原件后，按照電路圖逐一檢查電路有沒有漏焊的問題 ，接下來用萬用表逐一檢查有沒有虛焊或線路斷路或線路短路。在解決了檢查出來有些地方存在虛焊的問題后，再次確認(rèn)線路沒有問題的情況下接通+15V 和-15V 的直流穩(wěn)壓工作電源電源進(jìn)行調(diào)試，最后發(fā)現(xiàn) 8的喇叭能夠正常工作，說明電路板可以正常工作，達(dá)到了預(yù)期效果 。4. 結(jié)果與結(jié)論利用 NE5532 和

19、TDA2030 芯片來設(shè)計的功率放大器，經(jīng)過仿真 ，并利用示波器觀察波形 ，得到了一個放大后的正弦波；將焊接好的電路加上+15V和-15V的直流穩(wěn)壓工作電源 ，接上 8 的喇叭，插入音頻信號輸入 ，喇叭能夠?qū)崿F(xiàn)放大的作用 。 總體說來 ，這次課程設(shè)計對我們的動手能力有所提高，也引導(dǎo)了我們將專業(yè)知識的理論與實際的結(jié)合。5.參考文獻(xiàn)1、教材電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計（第三版 ）， 畢滿清 ，機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 ， 72、參考書（ 1）電子線路設(shè)計 ·實驗 ·測試 （第 4 版）， 謝自美 ，高等教育出版社 ， 2009 ，3（ 2）電子設(shè)計指南 ，孫肖子 ，高等教育出版社

20、， 2006 ， 10（ 3）電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗 電子電路實驗 ·設(shè)計 ·仿真 （第四版 ）， 陳大欽 ，高等教育出版社 ，2006 ， 5（ 4）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) （第四版 ，） 華成英 童詩白 ，高等教育出版社 ， 2006 ， 5（ 5）閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版 ）， 高等教育出版社， 2006 ， 5（ 6）電子技術(shù)基礎(chǔ) - 模擬部分 （第五版 ）， 康華光 ，高等教育出版社 ， 2006 ， 1（ 7）電子技術(shù)基礎(chǔ) - 數(shù)字部分 （第五版 ）， 康華光 ，高等教育出版社 ， 2006 ， 1.專業(yè) .整理 .下載可編輯總結(jié)及體會通過這次課程設(shè)計，使我受到了一次應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題的全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在綜合知識的選用方面，在產(chǎn)品開發(fā)的基本思想 、方法方面 ，以及在常用電路分析思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。這次在指導(dǎo)老師的幫助下，在同學(xué)的幫助下 ，