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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）设计（论文）题目: 实用高保真 音响放大器的设计 专 业: 通信技术 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 二八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名学号班级通技06-2专业通信技术设计（或论文）题目实用高保真音响放大器的设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备注助教高级工程师设计（论文）内容：1. 设计一款实用的高保真音响放大器。2. 主要功能：（1）卡拉OK伴唱功能；（2）功率放大功能；（3）音调调节功能；（4）电子混响（超重低音）功能（可选项）。3. 主要技术指标：（1）额定功率Pomax=1W；（2）负
2、载阻抗RL=8、输入阻抗RL20 K；（3）频率响应fL fH=40Hz10kHz；（4）音响控制特性1kHz 处的增益为0dB，100Hz和10KHz处有12dB 的调节范围，AVL=AVH+20dB。学生需完成系统方案制定与工作原理分析、硬件设计、电路仿真或实物制作、设计报告撰写等工作。设计可按如下步骤进行：1.收集有关资料并消化吸收；2.制定设计方案；3.完成硬件设计，仿真测试成功后可完成实物制作；4.撰写设计报告（不少于4000字）。进度安排：1. 收集有关资料并消化吸收-第67周； 2. 制定设计方案-第7周；3. 硬件设计-第78周； 4. 系统仿真测试或硬件制作-第912周； 5
3、. 撰写设计报告-第1314周；6. 准备毕业答辩-第15周。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1童诗白.华成英.模拟电子技术基础.北京:北京高等教育出版社.20032阎石.数字电子技术基础.北京:北京高等教育出版社.20053徐以荣.冷增祥.电力电子技术基础.南京:南京东南大学出版社.20044高吉祥.电力技术基础实验与课程设计.北京:北京电子工业出版社.20055戴文进.章卫国.自动化专业英语.武汉:武汉理工大学出版社.20046张肃文.高频电子线路.北京:北京人民教育出版社.19797郑应光.模拟电子线路(一).南京:南京东南大学出版社，20008谢自美.电子线路
4、设计实验测试.第二版.武汉:武汉华中科技大学出版社，20009陈梓城等编.实用电子电路设计与调试.北京:北京中国电力出版社，200610于安红.简明电子元器件手册.上海:上海交通大学出版社，200511孙余凯.模拟集成电路基础与应用.北京: 北京电子工业出版社，200612赵培功 李雷编.集成电路应用.成都: 成都电子科技大学出版社，1997审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份四川信息职业技术学院毕业设计说明书目录摘要1第1章绪论2第2章方案设计42.1方案选择42.1.1功放类型的选择42.1.2实现电路的选择52.2方案论证6第3
5、章单元电路设计73.1话筒放大电路设计73.1.1TD07简介73.1.2话筒放大电路83.2加法电路设计83.2.1LM324简介93.2.2加法电路103.3前置放大电路设计103.4音调控制电路设计113.4.1RC衰减式音调控制电路123.4.2音调控制特性分析133.4.3响度控制电路143.5功放电路设计163.5.1TDA2030简介163.5.2TDA2030应用电路173.6级间耦合电容的选择183.7音量显示电路设计193.8电源电路设计203.8.1电源电路的系统结构203.8.2电源电路21第4章电路调试244.1单元电路调试244.1.1话放级的调试244.1.2前置
6、放大级的调试244.1.3音调控制级的测试244.1.4功放级的调试244.2整机调试244.2.1级联调试244.2.2电压放大倍数的测量244.2.3话筒扩音254.2.4音乐欣赏254.2.5卡拉OK伴唱254.2.6音量显示25总结26致谢27参考文献28附录1电源电路原理图29附录2音量显示电路30附录3音响放大器电路原理图31I四川信息职业技术学院毕业设计说明书摘要在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高效率音频功率放大器而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。音频放大器已经有快要一个世纪的历
7、史了，从最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器。然而直到现在为止，它还在不断的更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要一种，也是最基本的一种。为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断的加以改进。本文介绍了家用功放的基本结构及工作原理，设计了一款具有音调控制、卡拉OK伴唱、音量显示功能的适用于家用的简易音响放大器，并介绍了主要性能参数的测试方法。关键词音响放大器；音调控制；卡拉OK伴唱；音量显示第1页共31页第1章绪论音响放大器也叫功率放大器，其作用是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，产生足够大的电流驱动扬声器发声。早在60年代以前，真空管功率放大器一直占着主导地位，
8、其工作类别采用A类(甲类)或AB类(甲乙类)，并由变压器与负载偶合。这一趋势，随着半导体技术的发展，可认为终止于真正可靠的半导体管达到了合理价格之时。随后，使用锗器件的设计首先出现，但是锗管由于在一般的高温时容易损坏而严重地遭受着磨难，热逃逸这个词由此诞生。之后硅材料的NPN型半导体管出现，在一段时期里，绝大多数功率放大器采用此管用于功率放大级的推挽工作中，但仍依赖于输入和输出变压器进行偶合。显然，这些变压器往往是笨重而价高，线性不佳，再加上其低频和高频相移，严重地限制了可安全使用的负反馈量，从而增加了其伤害性。后来，人们已认识到在功率晶体管和8扬声器之间的阻抗匹配上，无需再用变压器了。于是出
9、现了无变压器的Lin氏电路组合，从而构成了准互补输出级。因为当时已有相当不错的PNP激励管在市场上可售，而功率输出器件采用推挽电路可做成NPN型管，合适的互补功率器件，出现在60年代后期。这时，全互补输出级立刻证明了它比准互补电路具有失真较小的优点。大约定同一时期由于晶体管差分对已成为人们熟悉的电路单元，直流偶合放大器开始超越电容耦合方式的交流放大器。根据现在人们消费和生活质量的提高，对音频功率放大器的要求也相对有了更高的基准，一个新型高效率音频功率放大器可以带来很高的效益，所以有很多的企业投入到了对高效率音频功率放大器的设计中。下面是一个有关D类放大器的高效率音频功率放大器。功放的主要性能指
10、标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等。输出功率：是指输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。峰值功率：是指在不失真条件下，将功放音量调至最大时，功放所能输出的最大音乐功率。额定输出功率：当谐波失真度为10%时的平均输出功率。也称做最大有用功率。频率响应：表示功放的频率范围，和频率范围内的不均匀度。频响曲线的平直与否一般用分贝“dB”表示。家用HI-FI功放的频响一般为20HZ20KHZ正负1dB.这个范围越宽越好。失真度：理想的功放应该是把输入的信号放大后，毫无改变的忠实还原出来。但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较，往往产生了不
11、同程度的畸变，这个畸变就是失真。用百分比表示，其数值越小越好。HI-FI功放的总失真在0.03% 0.05%之间。功放的失真有谐波失真、互调失真、交叉失真、削波失真、瞬态失真、瞬态互调失真等。信噪比：是指功放输出的各种噪声电平与信号电平之比，用“dB”表示，这个数值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60dB以上。输出阻抗：对扬声器所呈现的等效内阻。第2页共31页第2章方案设计按信号处理方式分类，音响放大器可以分为模拟功放和数字功放。本设计提供了基于D类数字功放和模拟功放TDA2030实现的两种方案。2.1方案选择2.1.1功放类型的选择方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这几种放
12、大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区中，它按输入音频信号的大小控制着输出信号，但自身也在消耗电能。A类功率放大器的特点是线性好、失真小且失真成分以偶次谐波为主，通常需要偏置电压才能工作，能量转换效率很低，输出功率一般较小并且理论效率只有50%，所以不行。B类功率放大器虽然不需要偏置电压，靠信号本身来导通放大管，理论效率可达78.5%，但电路在小信号时失真严重。通常，在电路中略加一点偏置形成AB类功率放大器，虽然效率略有下降，但保真度高、小信号时失真减弱。方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器基本构成框图如2-1所示，它是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开
13、关状态，通过LC低通滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率（理论上为100%，实际电路可以达到80%95%），但D类功放也有不足之处，就是保真度低、输出音质较差，所以一般应用于手持式设备（如手机、PDA等）。图2-1D类音频功率放大器基本构成图以上两个方案中，D类音频功放虽然具有效率高、体积小、输出功率大、低EMI、具备多种工作模式等特点，但保真度不及传统功放。传统的模拟音频功放保真度高，但效率低、能耗大，且要求有良好的散热设备。本文选用第一种方案，以性价比较高、音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的集成功放TDA2030为核心设计相关硬件。2.1.2实现电路
14、的选择首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前逐级计算。基于模拟功放TDA2030的音响放大器如图2-2所示，主要由话筒放大器，加法电路、前置放大器、音调控制器及功率放大器等几部分组成。图2-2基本组成框图各部分的基本功能如下：1.话筒放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达10kHz)其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。2.加法电路用以将放大的话筒信号和来自随身听、收录机、影碟机等各种音源设备的音频信号合成。3.音调控制器音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对中音频的增益进行提升或衰减，低音频或高音频的增益保持不变。4.功率放大器给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时
