音頻功率放大器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　課程名稱(chēng) 模擬電子技術(shù) . </p><p>　　論文題目 音頻功率放大器設(shè)計(jì). </p><p>　　系 別 電子信息工程系 . </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程

2、 . </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　系統(tǒng)原理分析與設(shè)計(jì)任務(wù)…………………3</p><p>　　功率放大器的基本原理………………………………3</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………3</p><p>　　設(shè)計(jì)方案分析………………

3、………………4</p><p>　　2.1 TDA2030簡(jiǎn)介…………………………………………5</p><p>　　2.2 主要單元電路…………………………………………6</p><p>　　2.3 所需元器件……………………………………………6</p><p>　　制作、調(diào)試過(guò)程與測(cè)量數(shù)據(jù)分析……………7</p>&l

4、t;p>　　3.1制作、調(diào)試過(guò)程與測(cè)量數(shù)據(jù)分析………………………8</p><p>　　3.2 作品展示………………………………………………9</p><p>　　3.3小結(jié)……………………………………………………10</p><p>　　3.4參考文獻(xiàn)………………………………………………10</p><p>　　第一章 系統(tǒng)原理分析

5、與設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　1.1 功率放大器的基本原理</p><p>　　利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的 波，即交流信號(hào)電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì)等于基 極電流的β倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容

6、隔離出來(lái)，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過(guò)不斷的電流及電壓放 大，就完成了功率放大?！　」β史糯笃?，簡(jiǎn)稱(chēng)“功放”。很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這 時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來(lái)補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè) 系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。</p><p>

7、<b>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器，聲音信號(hào)可直接由話(huà)筒或線(xiàn)路輸入。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)指標(biāo)：</b></p><p>　?。?）. 最大不失真輸出功率：Po≥8W。</p><p>　?。?）. 額定負(fù)載電阻：RL=8Ω或4Ω。<

8、/p><p>　　（3）. 頻帶寬度：50HZ～20KHZ。</p><p>　?。?）. 非線(xiàn)性失真度：小于5％。</p><p>　?。?）. 具有音調(diào)控制功能</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案分析</p><p>　　2.1 TDA2030簡(jiǎn)介</p><p>　　TDA2030是德律

9、風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。按引腳的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車(chē)立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利SGS公司、美國(guó)RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)，其主要特點(diǎn)是上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小，我們知道，瞬態(tài)互調(diào)失真是決定放大器品質(zhì)的重要因素，該集成功放的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　TDA2030A功率放大管利用三

10、極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì)等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來(lái)，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過(guò)不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。 </p&g

11、t;<p>　　根據(jù)掌握的資料，在各國(guó)生產(chǎn)的單片集成電路中，輸出功率最大的不過(guò)20W，而TDA 2030的輸出功率卻能達(dá)18W，若使用兩塊電路組成BTL電路，輸出功率可增至35W。另一方面，大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大，在使用中稍有不慎往往致使損壞。然而在TDA 2030集成電路中，設(shè)計(jì)了較為完善的保護(hù)電路，一旦輸出電流過(guò)大或管殼過(guò)熱，集成塊能自動(dòng)地減流或截止，使自己得到保護(hù)。</p><

12、p>　　電路特點(diǎn)：[1].外接元件非常少。[2].輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。[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。 TDA2030集成電路的第三個(gè)特點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)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(lèi)，總共才5端,通過(guò)查閱資料知道他的管腳分布為：漢字對(duì)著人，從左往右數(shù)為1 2 3 4 5

13、其中</p><p><b>　　1為同相輸入端</b></p><p><b>　　2為反相輸入端</b></p><p>　　3為功率放大器的接地端</p><p>　　4為功率放大器額的輸出端</p><p>　　5為功率放大器的電源線(xiàn)的接入端</p>&

14、lt;p>　　2.2主要單元電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.3所需元件：</b></p><p><b>　　第三章</b></p><p>　　3.1 制作、調(diào)試過(guò)程與測(cè)量數(shù)據(jù)分析</p><p>　　1、利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖。當(dāng)然，有些特殊情況下，如電路版比較簡(jiǎn)單，已經(jīng)

15、有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，可以直接取用零件封裝，人工生成網(wǎng)絡(luò)表。</p><p>　　2、手工更改網(wǎng)絡(luò)表。將一些元件的固定用腳等原理圖上沒(méi)有的焊盤(pán)定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，沒(méi)任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。將一些原理圖和PCB封裝庫(kù)中引腳名稱(chēng)不一致的器件引腳名稱(chēng)改</p><p>　　成和PCB封裝庫(kù)中的一致，特別是二、三極管

16、等。</p><p>　　3、設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境。包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類(lèi)型，光標(biāo)類(lèi)型，版層參數(shù)，布線(xiàn)參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值，而且這些參數(shù)經(jīng)過(guò)設(shè)置之后，符合個(gè)人的習(xí)慣，以后無(wú)須再去修改。</p><p>　　4、規(guī)劃電路版。電路版的邊框，包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤(pán)。對(duì)于3mm的螺絲可用6.5~8mm的外徑和3.2~3.5mm內(nèi)徑的焊盤(pán)對(duì)于

17、標(biāo)準(zhǔn)板可從其他板或PCB IZARD中調(diào)入。</p><p>　　5、調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝。</p><p>　　也是原理圖設(shè)計(jì)與印象電路版設(shè)計(jì)的接口，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才</p><p>　　能進(jìn)行電路版的布線(xiàn)。在原理圖設(shè)計(jì)的過(guò)程中，ERC檢查不會(huì)涉及到零件的封裝問(wèn)題。因此，原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，零件的封裝可能被遺忘，在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì)情況來(lái)修改或補(bǔ)充零

18、件的封裝。當(dāng)然，可以直接在PCB內(nèi)人工生成網(wǎng)絡(luò)表，并且指定零件封裝。</p><p>　　布線(xiàn)。多數(shù)設(shè)計(jì)者采用手動(dòng)布局的形式。用鼠標(biāo)選中一個(gè)元件，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖住這個(gè)元件到達(dá)目的地，放開(kāi)左鍵，將該元件固定。Prote在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項(xiàng)包含自動(dòng)選擇和自動(dòng)對(duì)齊。使用自動(dòng)選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開(kāi)和整理成組，就可以移動(dòng)到板上所需位置上了。當(dāng)簡(jiǎn)易的布局完成后，使

19、用自動(dòng)對(duì)齊方式整齊地展開(kāi)或縮緊一組封裝相似的元件。</p><p>　　布孔。假如板上空間允許則可在板上放上一些類(lèi)似于實(shí)驗(yàn)板的布線(xiàn)區(qū)。對(duì)于大板子，應(yīng)在中間多加固定螺絲孔。板上有重的器件或較大的插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔，有需要的話(huà)可在適當(dāng)位置放</p><p>　　上一些測(cè)試用焊盤(pán)，最好在原理圖中就加上。將過(guò)小的焊盤(pán)過(guò)孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤(pán)的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。放好后用V

20、IEW3D功能察看一下實(shí)際效果，存盤(pán)。</p><p><b>　　(生成的PCB圖)</b></p><p>　　8、打印設(shè)置并制作電路板，然后焊接。</p><p>　　9、通過(guò)測(cè)試完成此次波形圖數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.2作品照片展示：</p><p><b>　　3.3小結(jié)

21、</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)此次音頻功率放大器的制作，我更深一步的了解了TDA2030的有關(guān)作用并親自付諸于實(shí)踐完成了此次制作，雖然之前有失敗過(guò)一次但我并未放棄，終于經(jīng)過(guò)我的不懈努力終于成功了，那種快樂(lè)與成就感從未有過(guò)。同時(shí)我然的我深刻的認(rèn)識(shí)到，以后對(duì)電路作品的制作應(yīng)該時(shí)時(shí)刻刻懷著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去對(duì)待，也讓我深刻的感悟到，在大學(xué)里只是單純的學(xué)習(xí)課本的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)是不夠的，我們更應(yīng)該親手去實(shí)踐才能

22、達(dá)到學(xué)習(xí)這門(mén)課程的目的，也為以后畢業(yè)找工作中增加成功的砝碼。歸根到底，此次制作的成功主要是老師的辛勤教導(dǎo)還有自己的不懈努力獲得的，在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)以更飽滿(mǎn)的狀態(tài)去學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　3.3 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】謝龍漢 魯力 張桂東. 《原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真》. 電子工業(yè)出版社. </p><p>

23、　　【2】楊欣 王玉鳳 劉湘黔編. 《電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始》. 清華大學(xué)出版社. 2005.10.01</p><p>　　【3】西安交通大學(xué)電子學(xué)教研室編. 沈尚賢主編. 電子技術(shù)導(dǎo)論. 下冊(cè). 北京. 高等教育出版社. 1986。</p><p>　　【4】Douglas Self編.《音頻功率放大器設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 2009.10.</p><p>　　【5】紐曼著.