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1、湖南工学院课程设计说明书课题名称： 音响放大器设计 专业名称： 自动化 学生班级： 自本080班 学生姓名： 陈金辉 学生学号： 08401040148 指导教师： 李祖林 23模拟电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系 年级： 08级 专业：自动化 指导教师姓名李祖林学生姓名陈金辉课题名称音响放大器内容及任务一：设计任务和要求：（1）设计话音放大与混合前置放大器、音调控制级、功率放大级。（2）选定元器件和参数，并设计好电路原理图。（3）在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测。（4）测试输出功率。（5）测试输入阻抗。（6）撰写设计报告。二、设计内容：音响放大器设计三、技术指标：额定功
2、率P0.3W，负载阻抗为10，频率响应范围为50Hz-20KHz，输入阻抗大于20K，放大倍数20dB。进度安排起止日期设计内容5月10-5月17查找资料5月19-5月25初步拟定方案5月25-6月10确定方案，购买元器件6月11-6月12制作PCB板，焊接元件6月13-6月19调试、测试系统主要参考资料电子线路设计实验测试、电子技术基础模拟部分电路分析、高保真音响设计答辩成绩指导教师评阅意见目录1.1 设计目的11.2 设计要求和技术指标1第二章 设计总体方案12.1 音响模块流图12.2 单元电路简介2第三章 单元电路设计23.1 功率放大电路23.1.1集成功放TDA2030A简介23.
3、1.2 TDA 2030A主要性能指标33.1.3 TDA2030A集成功放电路原理说明33.2.1 音调调节方式选择及电路图43.2.2 低音调节53.2.3 高音调节93.3 低音滤波电路133.3.1低音滤波的作用133.3.2上限截止频率确定143.3.3 滤波器选择143.3.4林氏滤波器参数确定143.4 供电电源电路163.4.1 设计方案（总体框图设计）163.4.2整流电路的设计163.4.3滤波电路的设计173.4.4稳压电路的设计183.4.5 参数的选择19第四章 印制电路板制作204.1 PCB设计软件 Altium Designer 简介204.2 原理图设计214
4、.3 PCB图设计21第五章 音响测试215.1 功能测试215.2 性能指标测试21结束语22附录一 音响整机电路图23附录二 音响整机PCB图24参考文献25第一章 设计要求1.1 设计目的1、了解集成功率放大器内部电路工作原理2、掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法3、掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术1.2 设计要求和技术指标1、技术指标额定功率P0.3W，负载阻抗为10，频率响应范围为50Hz-20KHz，输入阻抗大于20K，放大倍数20dB。2、设计要求（1）设计话音放大与混合前置放大器、音调控制级、功率放大级；（2）选定元器件和参数，并设计好电路原理图；（3）
5、在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测；（4）测试输出功率；（5）测试输入阻抗； （6）撰写设计报告。第二章 设计总体方案2.1 音响模块流图音源高音调节高通滤波器功放扬声器2.2 单元电路简介音源取自收音机或者MP3或者直接取自电脑。音调调节部分采用反馈式调节的变体，这样既相对的提升衰减高低音，又可以起到前级放大的作用。这样可以节省一块运放。考虑到实际效果，我们运放采用“运放之星”NE5532，功放采用高性价比的TDA2030A。高通滤波器采用林氏滤波器。考虑到TDA2030A采用了双电源+-16V多的电源供电，选用功率比较大的6W,8扬声器。第三章 单元电路设计3.1 功率放大电路3
6、.1.1集成功放TDA2030A简介TDA 2030A是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。TDA2030 集成电路的第三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。且其价格低廉、性能良好，在上世纪80年代即被广泛应用于收录机、有源音箱，为广大音频爱好者所
7、熟知和喜爱。图3-1-1 TDA 2030A 引脚图TDA2030管脚功能： 1.脚是正相输入端2.脚是反向输入端3.脚是负电源输入端4.脚是功率输出端5.脚是正电源输入端3.1.2 TDA 2030A主要性能指标表3-1 TDA 2030A 主要性能参数参量符号参数数值单位VS最大供电电压22VVi输入VSVi差分输入15VIO最大输出电流3。5APTOT最大功耗20WTSTG ，TJ存储和结点的温度-40 to +150VS最大供电电压22VS/R转换速率9VuSTHD总谐波失真Po=0.1 to 9W,RL=8f=40 to 15 kHz0.05%BW功率宽度100KHzTR热阻3/W3
8、.1.3 TDA2030A集成功放电路原理说明图 3-1-2 功放电路图图 3-1-2是低频功率放大原理图。反相放大器的音色受音源内阻和输入阻抗影响很大，不确定因素较多，同时在稳定性上也不如同相放大器（输入端开路自激，因此决定采用同相放大器。接成用双电源OCL形式。电压增益 Av= =10 公式（3-1-1）C25是输入耦合电容，R33是TDA2030A反相输入端偏置电阻。R33、R32决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益，C31起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈，静态工作点稳定性好。C20、C38为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R34、C32消振电路，用以接有感性负载扬声
9、器时，保证高频稳定性。因扬声器呈感性，易引起高频自激，此容性网络并入可是等效负载呈阻性。3.2 音调控制电路3.2.1 音调调节方式选择及电路图 高低音调节的音调电路，根据其在整机电路中的位置，可分为衰减式、负反馈式以及衰减负反馈混合式音调控制电路三种；由于本电路无前级放大，输入信号较小，故不采用衰减式调节。为分析简单起见，这里我们采用反馈式音调调节方式。图 3-1-3 音调调节电路3.2.2 低音调节（1）低音衰减当R31滑到A端时，对低频来说C26容抗很大，可看作开路。同样C30对低频也可看作开路故低频等效电路如下。图 3-2-1 低音衰减等效仿真电路C29，C33对高频可看作短路，因此高
10、频增益有 = 公式（3-2-1）中高音增益仿真结果如下图 3-2-2 中高音增益可见中高频增益基本维持在14.857dB。低频增益有= 公式（3-2-2）则相对于中音来说低音衰减了。低音增益仿真结果如下图 3-2-3 低音区中音转折频率增益 可见中音区的低音转折频率约为249Hz。（2）低频提升 当R31滑到B端时等效电路如下图 3-2-4 低音提升等效仿真电路对中高音C27,C33可看作短路中高音增益有 公式（3-2-3） 中高频段增益仿真结果如下图 3-2-5 中高音增益 可以看出中高频增益约为14.859dB。低频音增益变为 = 公式（3-2-4）则相对中频增益提高了。低音增益仿真结果如
11、下 图 3-2-6 低音区中音转折频率增益可以看出其由提升转向平坦的转折约为366Hz。 3.2.3 高音调节(1)高音衰减 当R30滑至顶端C点时高音衰减最大，此时C27,C29,C33,C30对高频音的容抗很小可近似为开路。则高音衰减等效电路可简化如下图 3-2-7 高音衰减等效仿真电路低频音来说C26容抗很大，故增益固定为 公式（3-2-5）中低音增益仿真结果如下图 3-2-8 低音增益可以看出有低音提升稳在14.859dB。而高频增益为 公式（3-2-6）则相对于中低音衰减了图 3-2-9 高音区中音转折频率增益从图中可以看出高音区的中音转折频率约为3.555KHz。（2）高音提升当R
12、30滑至最低的D点时，高频增益最大。此时电路C27,C29对高频同样看看做短路，C33容抗很小近似看做开路，因此电路可简化如下图 3-2-10 高音提升等效仿真电路C26,C1对中低音相当于开路故中低音增益稳定在 公式（3-2-7）中低音增益仿真结果如下图 3-2-11 高音提升时中低应增益从图中可以看出中低音增益稳定在14.859左右。高音增益有 公式（3-2-8）高音区的中音转折频率仿真结果如下图 3-2-12 高音区的中音转折频率从图中可以看出高音区的中音转折频率约为3.287KHz。3.3 低音滤波电路3.3.1低音滤波的作用 （1）众所周知，音频信号频率越低、其“功率密度”越大，很多
13、中低价位的有源音箱，负责重放200HZ-15KHZ的卫星箱通道功放仅使用国产D2030或UTC2030，而仅负责重放200HZ的低音通道要使用TDA2030A，并且一定要使用ST公司原装产品，将50HZ以下信号切除，可大大提高电源利用率和功放IC的“效率”，减少发热，为“提高”TDA2030A的输出功率打下基础。（2） 大多数5.25寸扬声器在50HZ以下失真、发热都迅速增加，切除后，可以明显降低失真。TDA2030A输出功率和输出电流有限，要做到“物尽其用”，自然要缜密斟酌、精打细算。因此在电路中将50HZ以下的信号用滤波器切除，以提升TDA203A的驱动能力。3.3.2上限截止频率确定 按TDA2030A的驱动能力，基本上没有人将其用于驱动5.25英寸以上扬声器单元，而5.25英寸扬声器装箱后，其-3dB下潜极少见有
