畢業(yè)設計---家用功率放大器

1、<p><b>　　2009屆畢業(yè)設計</b></p><p>　　專 業(yè)： 應用電子技術(shù) </p><p>　　課 題： 家用功率放大器 </p><p>　　班 級： 應用電子技術(shù)6班 </p><p><b>　　摘 要</b>

2、</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，人們的追求，現(xiàn)代人對聽覺的水平要求越來越高，所以對音響的音質(zhì)真實性要求越來越多，并能對音頻信號進行適當?shù)募庸ぱb飾，使聲音音質(zhì)真實優(yōu)美動聽。因此，我們這次的研究主要對象是高保真家用功率放大器, 然而功率放大器是在音響系統(tǒng)中是把微弱的音頻信號放大到足以驅(qū)動喇叭單元工作，重放出人耳能聽到的聲音設備。本設計主要介紹采用LM3886芯片設計的功率放大器，它在應用場合能提供非常低的失真度

3、和高質(zhì)量的音色，還具有了高增益、快轉(zhuǎn)換速率、寬功率帶寬、大輸出電壓擺幅、大電流能力和非常寬的電源范圍等特性。系統(tǒng)采用大回環(huán)電壓負反饋控制輸出，配以普通雙路橋式整流濾波電路，放大器采用內(nèi)部補償，增益控制在26dB左右。它可用于家用功放，高品質(zhì)音頻系統(tǒng)，立體聲唱機等。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞： 高保真 家用功率放大器 LM3886 </p><p><b

4、>　　引 言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，音頻功放（APA）技術(shù)的最新發(fā)展進一步提高了音響的音質(zhì)，以及人們生活水平的不斷提高，各種新型家庭影院的新技術(shù)、新品種器材不斷涌現(xiàn)，市場中的音響設備品種繁多，音響愛好者被商店里的設備搞得眼花繚亂，無從下手，往往投入較大的資金而得不到較好的重放效果。高保真功放就克服了傳統(tǒng)音響的這些缺點.表現(xiàn)出了聲音的真實性.我們所做的LM3886高保家

5、用功率放大器就是使重放的聲音跟真實的聲音高度相似.如果從重放聲的角度來講，高保真音響系統(tǒng)非常講究表現(xiàn)音樂的內(nèi)涵和細節(jié)，通過器材的重放能夠表現(xiàn)出音樂所要表達的深刻含義，與欣賞者產(chǎn)生情感上的交流，在重放時對音樂中的細微聲音都能表現(xiàn)出來。</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　摘要................................

6、................................1</p><p>　　引言...........................................................2 第一章 概述.........................................................3 1.1 主要內(nèi)容..........

7、..............................................4</p><p>　　1.2 功放的發(fā)展史...............................................5 </p><p>　　第二章 功放的定義、種類及性能指標...................................6</p><

8、;p>　　2.1 功放的定義.................................................7</p><p>　　第三章 家用功放的組成模塊...........................................8</p><p>　　2.1 電源部分..........................................

9、.........9</p><p>　　2.2 放大部分..................................................10</p><p>　　第四章 LM3886高保真音頻放大電路的基本原理........................11</p><p>　　第五章 電路板的制作與調(diào)試.................

10、.........................12</p><p>　　4.1 電路板的制作..............................................13</p><p>　　4.2 電路板的調(diào)試..............................................14 </p><p>

11、　　總結(jié) ..............................................................15</p><p>　　致謝 ..............................................................16</p><p>　　參考文獻：.................................

12、........................17注釋...............................................................18</p><p>　　附錄1.............................................................19</p><p>　　附錄2............

13、.................................................20</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本文主要介紹高保真功率放大器，我們所用的芯片LM3886，放大器它具有非常低真度和高品質(zhì)的性能，最少的元件，保護電路包括內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷。并且在第四章更加詳細的介紹了LM3886，已在各種多媒體音響里

14、面得到了廣泛的運用。第一、二章著重介紹了音響的發(fā)展史和功放的定義、種類、原理及性能參數(shù)，第五章論述了電路板的制作和調(diào)試的過程，最后做出了總結(jié)。 </p><p>　　第二章 功放的定義、種類及性能指標</p><p><b>　　2.1 功放的定義</b></p><p>　　利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功

15、率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大?！　」β史糯笃?，簡稱“功放”。很多情況下主機的額定輸出功率不能勝任帶

16、動整個音響系統(tǒng)的任務，這時就要在主機和播放設備之間加裝功率放大器來補充所需的功率缺口，而功率放大器在整個音響系統(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系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。</p><p>　　第三章 家用功放的組成模塊</p><p><b>　　3.1 電源部分</b></p><p>　　電源系統(tǒng)通常由電源變壓器、

17、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。</p><p>　　電源變壓器將電網(wǎng)提供的交流電壓變換到電子線路所需的交流電壓范圍，同時還可起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用，可升壓也可降壓。</p><p>　　整流電路將變壓器變換和交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動直流電壓。</p><p>　　濾波電路對整流輸出的脈動直流進行平滑處理。</p><p>　　穩(wěn)壓電路

18、將濾波輸出的直流電壓進行調(diào)節(jié)，以保持輸出電壓的基本穩(wěn)定。出于我們對電路的選擇，還有考慮到LM3886的特性，我們選擇輸入為20V交流電壓，如圖，經(jīng)整流橋堆整流后輸出±12V雙向直流電壓。然后經(jīng)電容濾波升壓輸出雙向直流電壓輸出供電。</p><p><b>　　圖2.1 電源</b></p><p><b>　　3.2 放大部分</b>

19、</p><p>　　放大我們采用的芯片是LM3886，　M3886TF是美國NS公司推出的新型的大功率音頻放大集成電路，其后面的TF為全絕緣封裝，和 LM1875T相比，它的功率較大，在額定工作電壓下最大可達68Ｗ的連續(xù)不失真平均功率，同樣具有比較完善的過壓過流過熱保護功能， 最可貴的是它具有自動抗開關(guān)機時的電流沖擊的功能，使揚聲器能夠安全的工作。 LM3886優(yōu)異的性能，使得它在近幾年音響制作中廣泛的應用，許

20、多成品功放機中就有直接的應用它擔任后級功放或者用它作為重低音放大電路。采用了美國NS公司（國家半導體公司）推出的新型高保真音響功放集成電路LM3886TF作功率放大，用運放NE5532或AD827作前置線性放大和音調(diào)放大。其特點有：輸出功率大（連續(xù)輸出功率68W）、失真度?。偸д婕釉肼?lt;0?03％）、保護功能（包括過壓保護、過熱保護、電流限制、溫度限制、開關(guān)電源時的揚聲器沖擊保護、靜噪功能）齊全，外圍元件少，制作調(diào)試容易，工作穩(wěn)

21、定可靠。由于用它制作功率放大電路具有簡易，適用的特點，特別適合于燒友以及電子愛好者的制作。 </p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　LM3886TF的電氣參數(shù)如下： 　　LM3886在VCC=VEE=28V、 4歐負載時能達到68W的連續(xù)平均功率，在VCC=VEE=35V，8歐負載時能達到50W的平均功率。具有較寬的電源電壓范圍VCC+VEE為

22、20V-94V； 　　總諧波失真+噪聲：60W 20Hz<F 　　轉(zhuǎn)換速率(SLEW RATE):VIN=2.0VP-P、tRISE=2ns 時的值為 19V/us 　　總靜態(tài)電流：50mA 　　輸入偏流： 0.2uA 　　增益帶寬乘積: 8 MHZ 　　各腳位定義及典型電路： </p><p><b>　　圖 3.2 </b></p><p><b&

23、gt;　　功放原理圖</b></p><p>　　第四章 LM3886高保真音頻放大電路的基本原理</p><p>　　如圖4.1所示為LM3886的雙電源供電音頻功率放大電路。輸入信號Vin經(jīng)過C1耦合到LM3886的①腳，功率放大后從④腳輸出加到揚聲器。R5、C5串聯(lián)接在輸出端用以抑制高頻噪聲。正電源+Vcc 、負電源-Vcc分別接在⑤腳和③腳，并且采用100µ

24、;F電解電容與0.1µF小電容并聯(lián)作為電源去耦濾波，其中0.1µF小電容主要濾除高頻噪聲。</p><p>　　在現(xiàn)代電子設備中，放大倍數(shù)往往非常大，為了使放大倍數(shù)的表示和計算方便，常采用對數(shù)表示，稱為增益。增益的單位常用“dB”（分貝）來表示。</p><p>　　像其他大電流放大器一樣，在設計印刷電路板時應注意：</p><p>　　負載電流

25、返回地、輸出補償?shù)睾腿蹼娏鞯匾珠_走線；大電流走線要盡可能遠離輸入信號線，以防止高頻自激振蕩。通常容易出現(xiàn)輸出端電流產(chǎn)生電磁波經(jīng)過空間耦合到輸入端造成高頻自激振蕩，出現(xiàn)這種情況時可以用一個50～500pF的小電容跨接在輸出端即可消除自激。像大多數(shù)功率放大器一樣，LM1875也不能驅(qū)動大電容負載。</p><p>　　一般負載電容典型值在2uF之內(nèi)不會發(fā)生自激振蕩；當負載電容大于2uF時，可以在輸出端與負載之間串聯(lián)

26、一個電阻（至少10Ω）來防止自激，也可以在輸出端與負載之間串聯(lián)一個1Ω電阻與5uH電感并聯(lián)網(wǎng)絡來防止自激。</p><p><b>　　電路板的制作與調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1電路板的制作</b></p><p><b>　　制作PCB板：</b></p><

27、p>　　1.用卡尺測出每個元件實物圖的尺寸大?。ê更c2-3倍）。</p><p>　　2.在Protel99軟件里畫出元件及元件封裝。3.畫出電路原理圖。4.導入及手工布線。5.設置焊點和導線的大?。ㄔO置導線寬度D/R）。6.按T/E將線和焊點連結(jié)起來（內(nèi)部直徑和外部大小）。7.設置禁止布線層：keep-out layer—PL。即可設置8.附銅。（大面積附銅和部分附銅。部分附銅：單擊部分附銅再按TAB鍵可

28、改所要附的銅的屬性。大面積附銅：設置去掉死銅。9.對制好的PCB板進行打印設置（如：打印時單擊右鍵點Configuration按部線的放位，去掉不必要的層；色彩設置，選取單色打印，即Mono；使板子出現(xiàn)小孔：打印設置—Configuration—Holes;在附銅時設定右邊參數(shù)為0.3mm 和0.2mm去掉死銅）。10.把PCB圖打印在油紙上。11.用傳熱機把原理圖壓到銅箔辦上。12.在氯化鐵溶液里腐蝕。</p><

29、p><b>　　焊接：</b></p><p>　　工具為20W普通內(nèi)熱式電烙鐵一把、鉗子、螺絲刀等等。經(jīng)過一系列的準備就緒之后，焊接也是最麻煩的一關(guān)，焊接時首先焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，最后焊LM3886。焊接LM3886前須先把LM3886用螺絲固定在散熱片上，要不然的話會由于焊接時溫度過高導致芯片燒壞否則在最后裝散熱片時螺絲很難打進去。LM3886與散熱片接觸的

30、部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時必須注意焊接質(zhì)量，避免虛焊，最后檢查一下，及時補焊。要不然會導致電路不通。</p><p>　　5.2 電路板的調(diào)試 </p><p>　　本功放板調(diào)試特別簡單，電路板焊好電子元件后，要仔細檢查電路板有無焊錯的地方，特別要注意有極性的電子元件 ，如電解電容，橋式整流堆，一旦焊反即有燒毀元器件之險，請?zhí)貏e注意。起初第一次靜態(tài)調(diào)試的時候，就是由于

31、電解電容極性接反，而且電流偏高，電容被燒掉了，經(jīng)過失敗的教訓后，總結(jié)經(jīng)驗，用萬用表仔細的檢查電路的每一個部分，然后進行第二次的靜態(tài)調(diào)試，調(diào)試時首先輸入雙18VAC電源, 然后進行靜態(tài)調(diào)試,使輸入短路U1=0,輸出也要為U0=0， 接上變壓器，放大器的輸出端先不接揚聲器，而是接萬用電表，最好是數(shù)顯的，萬用表置于DC*2V檔。功放板上電注意觀察萬用電表的讀數(shù)，在正常情況下，讀數(shù)應在30mV以內(nèi)，否則應立即斷電檢查電路板。若電表的讀數(shù)在正常

32、的范圍內(nèi)，則表明該功放板功能基本正常，第一步靜態(tài)調(diào)試成功。</p><p>　　第二步就是動態(tài)調(diào)試,先輸入信號源1000Hz, 用示波器測到此時輸出波形電壓有效值為U=17V，看示波器上的波形是否失真,然后測失真度, 最后接上8Ω揚聲器，CD機播放惠威測試音樂作為輸入信號，旋轉(zhuǎn)音量電位器，音量大小應該有變化，當旋轉(zhuǎn)音量電位器慢慢增大聽是否揚聲器失真，旋轉(zhuǎn)音量電位器慢慢減小到最小聽揚聲器是否有噪音有的話說明放大器音

33、質(zhì)不是很好，調(diào)節(jié)高低音旋鈕，就可以聽到各種頻率變化時，所輸出來的悅耳的聲音了，這就是音響的效果。 </p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過多才測試和改善，我們的家用功放取得了初步成功，我們的電路輸入電源電壓為±15V，電路調(diào)試所達到的試聽效果是所輸出的聲音悅耳動聽，達到我們先前的預測，電路越是簡潔，電信號在傳輸過程中的損失就越

34、小，電路對電信號的影響也就越小，失真也就越小，重放的音質(zhì)也就越好。 通過這次的畢業(yè)設計，使我們進一步鞏固了所學的知識，理論和實踐方面都有了很大的提高，也是對我們大學所學的東西的一次肯定，但由于時間短、經(jīng)驗少、設備和資料缺乏，本次的設計還是存在一些不足之處。比如可以簡化電路、美化外觀、信號干擾、散熱片整體性的設計等，還有布線這方面有待進一步改進，本放大器適用性強，可擴展到±12V～±25V，10W～25W的功放

35、，并且用途廣泛，比如在商場、家里、KTV、學校等。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設計是在xx指導老師的指導下進行的，吳老師的幫助與關(guān)懷，從他的身上我們學到的不僅僅是知識，更多的是做人。x老師嚴謹治學，為人謙遜，在產(chǎn)品設計與論文的寫作過程中，x老師沒有給我們?nèi)魏螇毫?，讓我們擁有了很大的發(fā)揮空間。 一日為師終身為父。在此，

36、我們也要向兩年來辛勤培養(yǎng)和教育，關(guān)心，幫助我們的恩師們表示我們最誠摯的敬意和感謝！我們對于父母不能用感謝，更多的是愧疚。的確，每每想到我們的父母，眼底總是涌動出愧疚的淚水，他們給了我們生命、思想和全部的愛，在我近二十年的讀書生涯中，他們用自己微薄的力量保護著我們，用自己辛勤的勞動支持著我們，我們無以為報，只能讓自己在今后的道路上踏實向上，走好每一步。 </p><p><b>　　PCB圖&