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1、目 录1前言12 Protel 2004的简介22.1 Protel 的简介22.2 的主要工作界面22.3原理图设计基本操作42.3.1项目文件和原理图文件的创建42.3.2 工作环境设置42.3.3 放置元件52.3.4 原理图连线53 功率放大器简介63.1 功率放大器原理63.2功率放大器的性能指标73.3 TDA 2030简介74 双声道音频功放电路的设计94.1 系统总体流程图94.2 直流稳压电源的设计94.3 前置放大电路设计94.4 音量控制电路设计104.5 功率放大电路设计114.6 总体设计图125 PCB电路板制作135.1原理图的绘制135.2 PCB图的绘制136
2、 总结15参考文献161 前言在当代生活中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的提高，人们对音响的性能要求也越来越高。所以，制作出完美音响也成了人们追求的目标。音频功率放大器作为音响设备的重要器件，完美的音频功率放大器是做出完美音响的必要条件。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。无论是从线路技术还是元器件方面，乃至思想认识上都获得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程，对我们来说也是一件积极有意义的事情。 随着时代的发展，信息时代的来临，音频功率放大领域取得了喜人的硕果。新的技术飞跃往往是新材料、新理论、新方法的出现之后产生的，音频放大
3、器同样也不会例外。在科技日新月异的时代，我们有理由期待更完美的功率放大器的出现。此次电子技术课程设计我们选择的就是音频功率放大电路的设计。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20Hz 20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应(驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或（高音喇叭)。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，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
4、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(至少40dB)。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(PSR)来降低电源噪音，所以经常采用反馈。2 Protel 2004的简介2.1 Protel 的简介随着计算机技术的飞速发展，Protel以其卓越的功能和旺盛的生命力紧跟操作系统和EDA技术的发展步伐。从第一个Protel for Windows版本到Protel98、 Protel99和Protel99SE，直到推出功能更强大的Protel 。他继承了Prot
5、el系列产品的优点。与Protel 99SE相比他在许多方面均有大幅度提高。Protel 项目级集成管理双向同步，自带错误检查，文件比较，多功能输出配置，比较器引擎保证了源文件和目标文件PCB文件之间的完全同步，消除了原来版本同步困难的问题。Protel 不再是把所有文件放在一个数据库文件*.DDB里面而是分为原理图设计系统*.SCHDOC和印制电路板设计系统*.PCBDOC。Protel 2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。当前比较流行的Protel 98、Protel 9
6、9 SE就是它的前期版本。 Protel 2004拓展了Protel软件的原设计领域，Protel功能更加完备、风格更加成熟，并且界面更加灵活，尤其在仿真和PLD电路设计方面有了重大改进，Protel旧版具有的功能它都具有。Protel 2004已不是单纯的PCB印制电路板、设计工具，而是由多个模块组成的系统工具分别是SCH、原理图设计、SCH原理图仿真、PCB印制电路板设计、Auto Router自动布线器和FPGA设计等。覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起为电路设计提供了强大的支持。
7、与较早的版本Protel99相比Protel 2004不仅在外观上显得更加豪华、人性化而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了VHDL和FPGA设计系统，其功能大大加强了。的主要特点:1通过设计工程的方式，将原理图编辑，电路仿真，PCB板的设计和打印这些功能有机的结合起来，提供了一个集成开发的环境。2 提供了丰富的原理图组件库和PCB封装库，并且为设计新的器件提供封装向导程序，简化了封装设计过程。2.2 的主要工作界面1启动 Protel 启动后进入图所示的 Protel 设计管理器窗口。 Protel 的设计管理器窗口类似于 Windows 的资源管理器窗口。图2-1是Protel 20
8、04的设计管理器窗口。图2-1 Protel 设计管理器窗口2主菜单和主工具栏图2-2 Protel 各功能区Protel 的主菜单栏包括文件、视图、项目、窗口和帮助等。图2-2是Protel 2004的工作界面。2.3 原理图设计基本操作2.3.1项目文件和原理图文件的创建1首先在桌面建立工程文件夹如“双声道音频放大器”，便于管理生成的子文件。2执行菜单命令“文件”/“创建”/“项目”/“PCB项目”，建立一个空项目文件。3执行菜单命令“文件”/“保存项目” ，在弹出的保存项目对话框中输入“双声道音频放大器”文件名，并保存在“双声道音频放大器”文件中。4 执行菜单命令“文件”/“创建”/“原
9、理图” ，新建电路原理图文件。5执行菜单命令“文件”/“保存”,在弹出的保存文件对话框中输入“双声道音频放大器”文件名，并保存在 “双声道音频放大器”文件夹中。图2-3 原理图界面创建好的原理图文件如下图所示：2.3.2 工作环境设置执行菜单命令“设计”/“文档选项”,打开 “文档选项” 对话框，在该对话框中对图纸参数进行设置。设置图纸大小单击“Standard Style(标准图纸格式)”区域的下拉按钮，显示如图所示的下拉列表框。选择“A4”选项，即可把图纸设置为 A4大小。图2-4 “文档选项”对话框2.3.3 放置元件在Library 面板中，单击库文件名列表框的下拉按钮，选中 Misc
10、ellaneous Devices.IntLib元件库，然后在下方输入元件名，在当前库元件列表中选中要放置的元件 ，在工作区适当位置单击鼠标左键可将元件放到当前位置。当元件全部放完后，单击右键结束。根据任务的要求对每个元件的属性进行修改，可以双击元件进入属性界面 。如我们想要合适的封装，具体过程如下；首先在属性界面的处单击Edit进入界面。然后在所给的封装中找出自己需要的即可。2.3.4 原理图连线1、按照任务原理图将各元件摆放整齐。2、单击“放置”/“导线” ，光标变为十字形状。连接元件。3、放置、编辑电源及接地符号电源及接地信号有很多种，系统提供了专门的电源及接地符号工具，有 10 多种不
11、同形状供选用。单击连线工具中的按钮，可一次放置电源及接地符号。在放置之前按 Tab键，打开“设置电源或接地符号属性”对话框。设置完后，单击 OK 即可。3 功率放大器简介3.1 功率放大器原理高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大
12、器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率
13、大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至 20000 Hz，高低频率之比达 1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的倍的大信号，这现象成为
14、三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器
15、因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。3.2功率放大器的性能指标（1）输出功率：即功放电路输送给负载的功率；（2）频率响应：频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不底于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20-20kHz；（3）失真：失真是重放音频信号的波形发生变化的现象。波形失真的原因和种类有很多，主要有谐波失真、互调失真、瞬态
