模拟电子课程设计音频功率放大器.doc

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1、目 录1 课程设计的目的12 设计的任务与要求12.1 设计任务22.2 设计要求23 设计方案与论证33.1 电源方案33.2 电路方案34 原理及功能说明45 单元电路的设计46 硬件的制作与调试66.1 电路板的焊接66.2 安装过程66.3 调试77 总结8参考文献10附录1：总体电路原理图11附录2：元器件清单121 课程设计的目的音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出 了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长 足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程。1906 年美国人德福雷斯特发明了 真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1

2、927年贝尔实验室发明了负反馈技 术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如威廉逊 放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想，如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，

3、直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能满足整个电影院或礼 堂的声音要求。音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力来降低电源噪音，所以经常采用反馈。2 设计的任务与要求2.1 设计任务1. 了解TDA功放的构造及原理。2. 熟悉TDA2822功放所用的电子器件。3. 巩固加强“模拟电子技术”、“电路原理”课程的理论知识。4. 掌握电子电路的一般的设计方法，并了解电子产品研制开发过程。

4、5. 培养独立分析问题和解决问题的能力以及创新能力和创新思维。2.2 设计要求在实际工作中经常用到集成功率放大电路，两块对称集成功率放大电路也可构成BTL电路。用集成电路怎样才能构成BTL电路。上面已经介绍了分立元件的BTL电路，首先我们来分析分立元件BTL电路特点：1.由电路结构中可见，BTL电路由2个互补对称电路构成，A1，A2电路的元件参完全相同；2.两个互补放大器输入端电压极性相反，其值大小相等，即为差模信号。根据以上特点，可采用2种型号、参数完全相同的集成功率放大电路，且使2个放大输入信号极性相反，同时使负载两端（输出端）的电压极性相反，便可构成BTL电路，在实际中通常这种方法，容易

5、使电路参数完全对称，一般采用双功率放大电路构成。其原理框图如图2所示，要求A1，A2输入信号大小相等，放大电路输入、输出回路完全相同，只有这样才能保证负载RL两端电压大小相等；另一方面要求A1，A2都不具有（或都有）倒相作用，保证负载两端电压极性相反。另一种方法就是将双端输入改为单端输入，输入、输出信号满足上述要求即可。首先设计一个直流稳压点电源，使其工作的电源电压在我们所设计地基于TDA2822小功率功放的正常工作电压内，而且输出电压，电流稳定，满足我们的工作要求。其次，正确合理的布局基于TDA2822的小功率功放实际电路图，做到线与线之间不干扰，已达到使其使其能清晰地输出我们要放大的音频信

6、号，不出现失真，而且声音大小可调。并实现声音双声道输出，达到立体声的效果。实验扩展：可以在TDA2822小功率功放的基础上设计一个话筒，将 我们人的声音转换成电信号，然后通过功率放大电路实现对人的声音的放大。3 设计方案与论证3.1 电源方案TDA2822音频放大器由电源部分和功放部分组成，如下图所示，它由9V稳压电源供电，由TDA2822、耦合电容、电阻组成功放电路。方案一：LM7809稳压电源电路：方案二：9V电池优点：方便携带，经济。综合以上优缺点，选择9V电池块可轻便携带，可随时为TDA2822功放系统提供电源。3.2 电路方案方案一：电路主要采用 TDA2009 运放块；TDA200

7、9 是常见的高保真功放集成块，一般 就是用到电视或者小型功放机。额定功率为 210W。电源电压为 828V。最大 输出电流为 3.5A。具有过热保护电路。（210W，THD=0.5%）所以只要运用一片 TDA2009 集成块和一些简单的外围器件就可以做出一款音质较好的功放。方案二：直接采用TDA2822芯片。方便稳定。综上，两种方案各有优缺点。通过对方案的比较和选择，选择第二个方案有如下原因：首先这个方案它涉及简单可靠，软硬可相互补充各自的缺点，同时音响效果也比较好，方案二能利用TDA2822集成功放芯片进行模拟仿真能够完成计算机调试过程，减少在制作过程中的麻烦。4 原理及功能说明功放由一个功

8、放插口电路和TDA2822放大电路以及电源供电电路三大部分组成。放大电路由TDA2822组成，它的作用是将输入音频信号放大，带动音响系统。信号从传入TDA2822芯片中，经功率放大后输出，去推动扬声器发声。设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络，最后经过稳压网络输出。本设计采用中心抽头式变压器，然后经过桥式整流电路作为整流网络，再以容值为1000uF/25V电容作为滤波网络，接着采用固定式三端集成稳压器 LM7812 和 LM7912 作为稳压网络，最后经过 10uF 电路滤波输出。5 单元电路的设L、R声道音频信号（即立体声音信号）通过信号输入端J1的双

9、触点分别送到集成功放电路TDA2822的、脚，在内部放大后分别从、脚送出，经C2、C3分别送到扬声器LS1、LS2，推动扬声器发声。直流工作情况：电源电压通过接插件J2送入电路，经C1滤波后送到TDA2822的脚。TDA2822的脚接地（电源的负极）。由TDA2822组成的OTL电路（双声道）如图5-1电路采用同相输入方式，两声道各自独立，电阻R3、R4分别连接TDA2822内部差动放大器PNP管基极，建立静态电流通路。C6、C7外接电解电容隔直通交，给取样电阻到地之间提供交流通路。输出耦合电容取值220uF470uF，负载两端并联RC滤波电路，用于滤除音频信号中的高频噪声信号。最大峰值电流(

10、Peak Output Current)：1A；静态电流(Quiescent Drain Current)：9mA Vcc=3V)；总谐波失真(1kHz，832，典型值)：0.2%；闭环增益(典型值)：39dB；声道不平衡度(立体声状态，最大值)：1dB；声道分离度(1kHz，立体声状态，典型值)：50dB；输入阻抗(1kHz，最小值)：100k；负载范围：4 。图5-1 TDA2822功放电路图6 硬件的制作与调试6.1 电路板的焊接按照原理插放元件图把原件正确插放在板子上，电解电容的电极不能接反，注意色环电阻的阻值。整流桥的极性不能接反。安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先易后难，先一般元

11、器件后特殊元器件，最后调试时才将芯片插上去，怕焊的时候过热烧坏芯片。6.2 安装过程1.下料。按板面的实际设计尺寸剪裁覆铜板，并用砂纸或锉刀打磨印制板四周，去除毛刺，用砂纸打磨使覆铜板光滑平整光亮，去掉其表面的氧化层，打磨时先打磨四角再顺着一个方向打磨整块覆铜板。2.拓图。将设计好的PCB布线图用透明胶粘在覆铜板的铜箔面上，然后用PCB制板热转印机将PCB布线图拓印在覆铜板的铜箔面上。剪油性纸图的时候采用剪三遍留一遍的经验方法，方便热转印。注意转印的时候要等铜板冷却后再才可将油性纸图的时候撕下，洗板的时候也应等铜板恢复到室温的时候才可进行腐蚀洗板，否则会洗板效果会不好。3.描图。将拓印好的布线

12、图与原PCB图对照，用油性笔将导线和焊盘进行修整，使描图更加平整、美观。特别是拐角和布线较习的地方应用油性笔加粗防止信号短线，信号过不去。4.腐蚀。印制电路板的腐蚀液使用三氯化铁水溶液（一份三氯化铁、两份水的质量比例），保持浓度在28%42%之间。将覆铜板全部浸入腐蚀液，把没有被漆膜覆盖的铜箔腐蚀掉。为保证制板质量及提高腐蚀速度,可采用抖动和加热的方法。5.清洗。用三氯化铁腐蚀取出后应立即用清水洗去三氯化铁水溶液，否则容易残留铜渣不易洗去。6.在印制板上焊盘位置打出通孔。打孔过程中，注意钻机应取高速转速，钻头要刃磨锋利，进刀不易太快，以免将铜箔挤出毛刺。注意不要打偏了或使其焊盘脱落。如孔太小还

13、可再重新修钻。7.去漆膜。用砂纸将板面的漆膜轻轻打磨掉。注意不要打磨的太用力一面刷去表面的覆铜。6.3 调试电路板焊好电子元件后，仔细检查电路板有无焊错的地方，布线有无断线特别注意有极性的电子零件，如电解电容，一旦焊反即有烧毁元器件的可能，需要注意。检测时，放大器的输出端先不接扬声器，而接万用电表，外用表置于DC*2V档。功放板上观察万用电表的读数，正常情况下，读数应在毫伏级以内，否则应立即断电检查电路板。如有问题就用万用电表测量两连接点之间有无短路、虚焊等检测电路板的问题所在。若电表的读数在正常的范围内，则表明该功放版功能基本正常，最后接上播放器（如手机、MP3等），输入音乐型号，上电测试，

14、音量大小明显被放大，说明该电路板制作成功。7 总结通过这个星期的学习，我觉得自己在以下几个方面有所收获： 1.对电子工艺的理论有了进一步的系统了解。我了解了焊普通元件与电子元件的技巧、有源音箱的工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的迷你电子课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。2.对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。在实践中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决实际问题的能力，比如焊接与调试时，焊接不可虚焊，好几个焊盘的间距特别小，

15、稍不留神就焊在了一起，线要正接正，负接负，不可乱接。3.这次实训，使我更深刻的了解到了实践的重要性，更加体会到了“学以致用”这句话的道理，实践后更是有了很多的感思，有感思就有收获，有感思就有提高。4.感谢刘老师和张老师的指导和教导。通过模拟电子制作与实训我学会了许多，其中感触最大的一点就是：理论要与实践相结合起来。理论必须通过自己动手才能得心应手的使用。以前都是在课室上听老师讲课，很多东西总是想当然的，不需要考虑到。每一个过程都是都是对自己知识的增长。通过这次实践，我熟悉了音频功率放大器作用及工作原理，以及设计出来的作品实物与理论有很大的区别，实物制作时要考虑很多的干扰问题以及元器件的非理想性

16、。同时作品锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关 标准，分析数据，提高了自己的制作能力。参考文献1 康华光.电子技术基础.武汉:高等教育出版社,2006.1,1221252 王卫兵.Protel 99 SE 基础教程.北京:邮电大学出版社,2005.2,134 3 李万臣.模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2001,3:75774 康华光.电子技术基础.北京:高等教育出版社,1999,3:33345 彭介华.电子技术课程设计指导.北京:高等教育出版社,2000,5:44466 赵广林.AV功放机实用单元电路原理与维修图说.北京:高等教育出版社,2004,5:1516附录1：总体电路原理图附录2：元器件清单序号名称型号规格数量1集成功放芯片TDA282212电阻13K23电阻1.6K24电阻2.225电容100uF26电容104uF27电容470uF28电容1000uF19扬声器AL16210电池9V111音频输入接口3.5mm1 .13