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1、华北科技学院课程设计目录一 设计要求2二 设计的作用目的2三 设计的具体实现31.系统概述32. 单元电路设计，仿真与分析42.1功率放大电路（第三级）42.2音调控制（第二级）82.3混合放大输入级(第一级)183 电路的调试21四.心得体会及建议221.心得体会222.建议23五.附录（元器件列表）23 音响放大器设计报告一 设计要求 设计一个音响放大电路，当输入信号源和话筒的声音时，输出一个放音和音量都可调音响。具体要求：1 输出功率P大于或等于1W,负载阻抗R=8,失真<5%。频响特性:低频截止频率fL=40HZ，高频截止频率fh=20KHZ（人耳的听觉范围）。2 音调控制：中频
2、f0=1KHZ处增益是0dB，当频率为100HZ和8KHZ处有12dB的调节范围，低频和高频段得最大增益为20dB（放大倍数AVLm和AVHm均是10倍。3 话筒输出灵敏度是58mv4 信噪比S/N50dB。S/N=10(POS/PON),其中POS为信号的输出功率，PON为噪声的输出功率。 二 设计的作用目的 音响放大电路是把麦克风和拾音（从录音机、电唱机中取出）信号一起混合放大但又不出现失真的电路。可以放大mp3,碟机等输出的模拟信号，我们常见的音频功放和此原理大致相同，将此电路应用于实际，可以放大音乐，并且人们可以调节其音调和声音的大小，其中的音调控制级电路可以调节音频信号低频段和高频段
3、的增益，从而达到不用的试听效果。通过对此音频放大的模拟，我们可以从中学到很多贴近生活的知识，了解常其内部原理，于此同时又能巩固我们学习的模拟电路知识，将课本上所学与实际相联系，培养我们设计电路，模拟电路的兴趣，为我们进一步的学习打下坚实的基础。三 设计的具体实现1.系统概述 音响设备是是使用广泛的电子设备，其中电路是音响放大器。尽管由于功能和性能的不同其电路有所不同，但基本组成相同，图1-1是其原理框图:1.1图1.1该电路主要由三部分组成，混合前置放大级，音调控制级，和功率放大级三大部分组成。第一级，混合前置放大级，模拟选用的是LM324AD集成运放芯片，将输入的话筒信号和磁带放音机信号做加
4、法运算。其中话音放大级输出5-8 mv的微弱电压，仿真中用幅值为5 mv的正弦波代替。磁带收音机输出用幅值为50 mv的正弦波代替。第二级，音调控制级。为了达到理想的试听效果，让输入的音频信号在低频段100 HZ 处和高频段8000 HZ处各有±12dB的增益。其中中频段1kHZ处增益为0dB，电压放大倍数为一倍，实际上有衰减，故取0.8倍。第三级，为功率放大级，此处使用的是TDA2030集成功放芯片，外围采用双电源供电，该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。设计总体方案设计思路是先整体后局部。按照各级功能及
5、技术要求，首先确定各级增益分配，而又分别选择，设计各级电路元器件以及参数。通常从功放级开始向前逐步设计。根据技术指标要求音响放大器输入信号5mv，功率输出p>=1w,由公式P=U2/R>=1W,得出U>=2.8v,取u=3v,则整体放大电路电压放大倍数AU=3V/5mv=600(增益约为55.5dB)。功率级属于大信号输入（100mv以上）其电压放大倍数一般为几十倍。当音调在中频段是既(f=1khz)时，电压放大倍数为1倍(增益为0dB)，但在实际中会有衰减，所以一般取0.8倍。混放和话筒放大级，不但要考虑自身输入的信号大小，还要考虑在集成运放中增益带宽积的限制一般混放级Au
6、取几倍话放级取10倍左右。 其大致框图如1.2话放级Au1=1020dB混放级Au2=39.5dB音调级Au3=0.8-2dB功放级Au4=2528dB图1.25mv 150mv 120mv 3v 50mv2. 单元电路设计，仿真与分析2.1功率放大电路（第三级）功率放大器，既可以用分立元件组成，也可用集成芯片中小功率芯片种类繁多，而且易于调试，不需要太多外围电路，即可工作。考虑到力求搭建电路图尽量简洁，通过筛选，在此电路中，我们选择了TDA2030，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。TDA
7、2030 集成电路的第二个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。它是一款常用于音频功率放大中的芯片，该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路，其大致结构如图1.3图1.3其主要参数如下， 1.外接元件非常少。 2.输出功率大，Po=18W(RL=4)。 3.采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。 4.开机冲击极小。 5.内含各种保护电路，
8、因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。 6.TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8阻抗时能够输出16W的有效功率，THD0.1%。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。 引脚情况：管脚1：同相信号输入引脚，用来输入音频信号，1脚上输入信号相位与4脚相同管脚2：反相信号输入引脚又称负反馈引脚，用来接入负反馈电路管脚3：负电源引脚，接入负极性直流电源电压管脚4：信号输出引脚，输出经过功率放大的音频信号，再送入扬声器管脚5：正电源
9、引脚，接直流电压供给电路，供直流电路内部使用主要元器件作用分析：TDA2030：音频功率放大集成电路，构成OCL功率放大器，对音频信号进行功率放大，推动扬声器发生C1：输入端耦合电容，将1脚电路与前端电路隔离，同时将交流信号无损耗的输入到1脚内部电路C2：交流负反馈回路隔直电容，将2脚直流电路与地隔开防止负反馈电阻R2产生直流负反馈作用C3：正电源的低频，滤波电容滤除正电源的高频交流成分使功率放大器中的交流声更小，它常与整流电路中的滤波电容共用C4：正电源的高频滤波电容，滤除正电源中的高频干扰成分用来补偿低频滤波电容C5的高频特性C5和C6：与C3和C4一样R1：直流偏执电阻，为1脚内电路放大
10、器提供直流通路R2：交流负反馈电阻，阻值越大TDA2030的放大倍数越小，反之则越小，由于R2上没有直流电流通过，因此R2上不存在直流负反馈作用R3：反馈电阻，建立在2脚与4脚之间的直流电流回路，同时有交流负反馈和直流负反馈的作用R5：输出电阻R6：滑动变阻器，可以调节放大倍数D1和D2：消除交越失真 Vcc和Vss ：为电路提供直流电源，和静态工作点a、最大输出电压 因为三极管必须工作在大于保和电压的线性放大区，所以功率放大器的最大输出电压等于电源电压减去复合管的饱和电压 ULm=E-Uccb、最大输出电流由两个因素决定 第一个因素是最大输出电压与负载阻抗的关系，由欧姆定律决定。 第二个因素
11、是功率三极管的电气特性，它有无欧姆定律所决定的最大输出电流的能力。 c、最大输出电压和最大输出电流决定了最大的输出功率W=UmIm/2。d、功率输出级的最大输出电压决定了推动级运算放大器的最大电源工作电压必须大于功率输出级的电源电压，并留有足够的余量以适应电网电压的波动。交流信号传输电路分析：交流信号再放大其中的传输过程：音频输入信号Ui输入端耦合电容C1TDA2030的1脚TDA2030的内部功率你放大电路TDA2030的4脚扬声器其电路图如图1.4，如图1.4如图1.5在仿真过程中，给输入端加一幅值为120mv,周期为1000Hz的正弦波，通过示波器可得到其波形如图1.5由以上数据可知，当
12、输入幅值为120mv频率1000HZ的正弦波时，输出幅值为2.997v的不失真正弦波，其幅值和放大倍数已满足条件。放大倍数Au3=3/0.12=25 ( 约为28dB)。2.2音调控制（第二级） 音调控制级的目的是调节音响放大器的频率响应，以满足人们对不同音调不同需求。常用的有衰减式，反馈式，图解式，其中反馈式因调节方便，元件较少，在中小功率的电路中很常见。反馈式音调控制级得框图和频响如如图1.6。如图1.6 反馈 U0放大器 RC 网络输出级 基本原理音调控制级是以中频一千赫兹增益零分贝为基础，对低音频区和高音频区的增益进行提升和衰减。中频f=1kHZ时，C1和C2相当于短路，C3开路，Rp
13、2很大相当于开路，中频时AU=R2/R1=1(相当于0dB).综合考虑各电阻的选取原则，一般R1,R2,R3取几至几十千欧，此处R1=R2=R3=R=43K，RP1=RP2=470K。由fl=40HZ=1/2RC1得C1=0.01UF,由高频段等效模型得Ra=3R=129k由fh=20000HZ=1/2RaC3得C3=470PF.其中C0为耦合电容，可以滤去低频段的直流分量，使第一级和第二级静态工作点互不影响。1> 音调控制器的组成和音调调节的基本原理。其实质就是一反馈网络，组成RC网络和放大器组成闭环系统，放大器要求输入电阻无穷大，输出电阻无穷小，所以采用的集成运算放大器较好。经过尝试
14、，最后选用multisim中通用型集成运算放大器，设计电路图如图1.7图1.7低音频区时,c3相当于开路，RP1调至最右端时低频衰减最大。其等效模型如下图电路图如1.7图1.7图1.8测得输入幅值149mv，输出幅值为126mv，放大倍数约为0.8倍；交流分析如图1.9，图1.9由以上数据可知，频率约为100HZ时，的衰减倍数约为1000/2753.6倍。约为-11.6dB。幅频特性如图2.0图2.0由上边数据可知，当频率为100HZ时，下降11.1609dB,基本符合设计要求。低频提升等效模型如图2.1，如图2.1其交流分析如图2.2，图2.2由以上数据可知在100HZ处放大3.6倍，即增益+11.2dB。高频时，C1，C2可视为短路，其等效变换如图2.3图2.3星型变换为角型如图2.4，图
