高保真音頻功率放大器設(shè)計(jì)

1 2 2 2 2 22方案論證及整體電路工作原理 3 2.2整體電路工作原理 33電路單元模塊設(shè)計(jì) 4 4 4 4 44器件選擇及參數(shù)計(jì)算 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 72 7 86電路主要參數(shù)測(cè)定 8 8 9 7設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)及改進(jìn)意見(jiàn) 參考文獻(xiàn) Abstract21.1設(shè)計(jì)目的及主要任務(wù)②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)。1.2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3在實(shí)驗(yàn)箱上檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確與否。2方案論證及整體電路工作原理功率放大器的常見(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TDA2030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。另有一種方案為集成功放芯片的OCL電路，這種電路采用正負(fù)雙電源供電，該電路全部是直流耦合的，當(dāng)某一級(jí)電路某一點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，多數(shù)情況下都將造成其余放大級(jí)電路靜態(tài)工作點(diǎn)的牽連變化，出現(xiàn)聲音失真甚至燒機(jī)。由兩片TDA2030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、TDA2030功放主體電路和音頻輸出。電路擬采放，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：設(shè)計(jì)電路整體框圖：音頻輸出4考慮到電源獲取的方便性，選取家用電(220V)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)壓塊輸出可以驅(qū)動(dòng)8Ω/3W喇叭發(fā)聲。下面是KBP206G整流橋堆電路圖：圖3-1KBP206G整流橋堆電路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)TDA2030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)成雙聲道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：5R2347kQR2347kQR1022kQ≤100≤00VEE3300100kQKey-CR152.2μF50%GG22μf4器件選擇及參數(shù)計(jì)算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0.224.2自舉電容的選取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)算江西藍(lán)天學(xué)院《模擬電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》6輸出電壓由電阻人R1、R2、C1決定，其增益由下式?jīng)Q定：當(dāng)Rf=0,C1=100μF,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：4.5音頻輸出器的選擇本設(shè)計(jì)選取了8Ω/3W大紙盆喇叭。5電路安裝與調(diào)試按照電路設(shè)計(jì)圖，在線路板上合理布局后，將元件焊接在線路板上，安裝免虛焊。這樣制作出的TDA2030雙聲道OTL電路。其音效好，音質(zhì)高，失真??；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，江西藍(lán)天學(xué)院《模擬電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》75.2.1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 江西藍(lán)天學(xué)院《模擬電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》8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：0圖5-2-5輸出電壓波形6.1極限使用條件在T=25-C時(shí)，電源電壓Vcc=15V.輸出峰值電流10=1.5A。96.2典型工作點(diǎn)主要電參數(shù)參量符號(hào)參數(shù)數(shù)值單位Vi輸入VSPTOT最大功耗20W1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。[1].外接元件非常少。[2].輸出功率大，Po=18W(RL=4Q)。[3].采用超小型封裝(TO-220),可提高組裝密度。[4].開(kāi)機(jī)沖擊極小。[5].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、電源極性反接(Vsmax=12V)以及負(fù)載泄放電壓反沖等。[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的電壓下工作在±19V、8Q阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD≤0.1%。6.3波形參數(shù)×x位置時(shí)間4.21854.218sY位置0Y位置Y位置0正弦標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)x位查X%V振幅偏移10%mVpV圖6-3參數(shù)曲線圖7.1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7.2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，分析電路可元件名稱與規(guī)格數(shù)量元件名稱與規(guī)格數(shù)量2個(gè)1個(gè)2200μF鋁電解電容2個(gè)104電容2個(gè)10μF鋁電解電容3個(gè)223電容4個(gè)TDA2030電路板1個(gè)224電容4個(gè)100KQ電位器3個(gè)222電容2個(gè)散熱片2個(gè)CK插頭1個(gè)自制音頻輸出線2根導(dǎo)線若干82、3W喇叭2個(gè)電阻若干螺絲2個(gè)14本次課程設(shè)計(jì)至此已經(jīng)接近尾聲，我在這次實(shí)踐中學(xué)到了很多，首先是幫同學(xué)安裝了Multisim仿真軟件，其次是我用這個(gè)軟件做仿真基本上都熟悉了，不過(guò)由于我的英語(yǔ)不是太好，還是有些選項(xiàng)不懂。我們應(yīng)該在實(shí)際中聯(lián)系理論，使學(xué)習(xí)變成了樂(lè)趣、使知識(shí)形象具體的被掌我在這次實(shí)訓(xùn)中還學(xué)到了無(wú)論做什么都要有毅力和耐心，且無(wú)論怎樣都不習(xí)，以實(shí)踐檢驗(yàn)學(xué)習(xí)。我們要讓更多的人嘗到成功的喜悅！15我特別喜歡這樣的實(shí)訓(xùn)，總之，在這次實(shí)踐和學(xué)習(xí)中，我是受益匪淺，也使我切身體會(huì)到了“實(shí)踐是獲得知識(shí)的最好手段”這句話的深意！在這次實(shí)踐和學(xué)習(xí)中，我要感謝指導(dǎo)老師和同學(xué)，因?yàn)闆](méi)有他們的幫助，我是完成不了這次的實(shí)訓(xùn)，我也不會(huì)得到這么深刻的體會(huì)。本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表