1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)集成電路音響放大器，設(shè)計(jì)要求如下：、輸出功率Po=1W（r：3%）;、負(fù)載阻抗Rl=81；（3）、頻率響應(yīng)fLfH=40Hz10kHz、音調(diào)控制特性1kHz處增益為OdB,100Hz和10kHz處有12dB的調(diào)節(jié)范圍。Aul=Auh_20dB；、輸入阻抗20總。二、設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，集成電路音響放大器基本組成框圖如圖1-1和1-2所示，為音響效果更好，還可以加接電子混響。言堀控制器功率敢大器言堀控制器功率敢大器”圖1集成音響放大器組成框圖（一）、方案論證確定整機(jī)電路級(jí)數(shù)，分配各級(jí)電壓增益電路系統(tǒng)總電壓增益代=PoRl/Ui=566（55.6dB）?？紤]到實(shí)際電路中

2、會(huì)有損耗，取代送=600（輸入5m0輸出功率最大為1V）o各級(jí)增益分配如下：Au4=30倍Aul=25Au4=30倍處1一PO圖2集成電路音響放大器（參考）電路圖處1一PO、音調(diào)控制級(jí)f=1kHz，增益為1（OdB），但實(shí)際電路有可能產(chǎn)生衰減，取Au2=0.8dB（-2dB）。、集成功放電路增益應(yīng)較大，取Au3=30（29.5dB）。Au實(shí)、話筒放大級(jí)，采用集成運(yùn)放電路構(gòu)成，Au125=28dB。Au2Au3（二）、電路設(shè)計(jì)和電路參數(shù)的計(jì)算、功率放大電路根據(jù)額定輸出功率PO、負(fù)載Rl的要求來(lái)選擇集成塊。OCL集成功率放大器的內(nèi)阻較大，約為1，因此，若Rl選擇太大，會(huì)增加功放內(nèi)部功耗而燒壞集成塊

3、。一般要求功放內(nèi)阻&：Rl。假設(shè)我們選擇TDA2030為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。集成電路手冊(cè)中提供的在Rl負(fù)責(zé)下額定輸出功率為P。，為了保證電路安全可靠的工作，一般要求P.5P。電源電壓EC（在單電源供電時(shí)）應(yīng)滿足：EC_21.414U。_7.99V，考慮到功率管存在的飽和壓降和反射極電阻的降壓的作用，取EC=9.0V。1.直流偏置電路及偏置電阻的確定IN0圖3TDA2030集成功率放大器電路IN0圖1-3中TDA203嘅可用正負(fù)對(duì)稱(chēng)雙電源供電，也可用單電源供電，本電路采用單電源供電，TDA2030輸出端的直流電位為EC/2，通過(guò)反饋電阻R35使反向輸入端的直流電位也為EC/2，為使同相端和反相端的直流電

4、位對(duì)稱(chēng)，采用R31和R32分壓取得EC/2的電位經(jīng)過(guò)R33加到同相端。偏置電阻通常為幾幾百k，阻值太小，電源能量損耗大，阻值太大，集成塊的漂移電流的影響不可忽略。在此取R3仁R32=10k，R33=100k，C32為旁路電容。取值為22uF/16V。本級(jí)和前級(jí)之間采用電容耦合，以免前后級(jí)的直流工作狀態(tài)彼此前后影響。2交流工作狀態(tài)及元件參數(shù)計(jì)算本級(jí)電路采用同相輸入，接入R33，保證有適當(dāng)高的輸入電阻。R34，R35，C33組成交流負(fù)反饋電路，為使反相端和同相端的直流電阻對(duì)稱(chēng)，應(yīng)有R31R32R35二R33=105k，取R35=100k。R31+R32同相輸入放大器的增益，代3“更5=30倍（根據(jù)

5、設(shè)計(jì)要求）。R34R35R343.45kAu3-1取R34=3.3k。隔直電容C33大小應(yīng)該是在下限頻率（二40Hz）上的容抗遠(yuǎn)小于R34。取C33=10uF/16V。輸出耦合電容C35的容量應(yīng)滿足忙的要求。C35-12C35-12二fLRL=250uF取C35=470uF/25V。R36、C34、C30用來(lái)消除自激，同時(shí)TDA2030管腳和外電路的連接線應(yīng)盡可能短，耦合電容C31滿足1C31，取C31=10uF/25V。2兀fLR43、音調(diào)控制器電路音調(diào)控制器是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率高低的電路，其控制曲線如圖、音調(diào)控制器電路音調(diào)控制器是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率高低的電路，其控制曲線

6、如圖、音調(diào)控制器電路音調(diào)控制器是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率高低的電路，其控制曲線如圖圖4音調(diào)控制曲線圖中fg=1kHz中音頻率，要求增益、音調(diào)控制器電路音調(diào)控制器是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率高低的電路，其控制曲線如圖圖4音調(diào)控制曲線fL1:低頻轉(zhuǎn)折頻率;fL2=10fL1:中音頻轉(zhuǎn)折頻率;fH1:中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fH2-10fH1:1高音頻轉(zhuǎn)折頻率。音調(diào)控制器設(shè)計(jì)音調(diào)控制器如圖1-2中由N2及外圍電路組成。根據(jù)題意：100Hz和10kHz處有_12dB調(diào)節(jié)范圍。即fLx=100Hz,X=12dB，代入仁=fLx2X/6得:fLx2X6fLx2X6100Hz2126=400HzR21Rp21

7、Ui二RC+9VR244LM324RDR23GND2NIC22R22C31UofL1=fL2/10=40HzfH2=1fH1=25kHzR21Rp21Ui二RC+9VR244LM324RDR23GND2NIC22R22C31Uo同理fHx-10kHz，X12dB得忖1=fHx2X/2.5kHzGNDRp22圖5音調(diào)控制電路從圖1-4中可見(jiàn)，音調(diào)控制器只對(duì)低音頻或高音頻進(jìn)行提升或衰減，中音頻增益保持不變。音調(diào)控制器是由低通濾波器和高通濾波器共同組成。實(shí)現(xiàn)此方案，可有兩種形式。一種是專(zhuān)用集成電路，外接發(fā)光二極管頻段顯示，可看見(jiàn)各頻段的增益提升和衰減的變化情況，在高中檔收錄機(jī)、汽車(chē)音響設(shè)備中，一般采

8、用音調(diào)控制集成電路電路；另一種是采用集成運(yùn)放構(gòu)成音調(diào)控制器電路，如圖1-5所示。設(shè)：C21二C22-C23，在中音頻區(qū)，C23可視開(kāi)路。在高音頻區(qū)，C21，C22可視短路。2、低頻（fkHz）時(shí)情況由于電容C23的容量較小，在低頻時(shí)可視為開(kāi)路。圖1-6a為Rpr的滑臂在最左端，對(duì)應(yīng)于低音頻提升最大的情況；圖1-6b為+9V+9V+9VRp2i的滑臂在最右端，對(duì)應(yīng)于低音頻衰減最大的情況。+9V1dC22|1iFir-Rp211R24R21Ui口GNDGNDGNDGND4LM324GNDGND圖6a音調(diào)控制器（低音頻提升最大情況）R21UiC22|R22Rp21R24+9V門(mén)GNDTR21UiC2

9、2|R22Rp21R24+9V門(mén)GNDTGND4LM324D圖6b音調(diào)控制器（低音頻衰減最大情況）GN當(dāng)f：fo時(shí)，電路是一階有源低通濾波器，圖1-6a幅頻特性表達(dá)式為:AuLr21AuLr211jrRP21C22RP21R22Rp21R22C22當(dāng)f:：:f_i時(shí)，C22可視為開(kāi)路，運(yùn)放輸入端為虛地，輸入電流1=0,R24忽略，從表達(dá)式(1)中可得：RP21-R22470k47kR2147k=10當(dāng)f=RP21-R22470k47kR2147k=10當(dāng)f=fL1時(shí)，-I，-210I，代入得:-(Rp2iR22)(10.1j)R21(1j)也竺=0.707代L=17dB1.414R21電壓增益

10、Aul相對(duì)下降了3dB當(dāng)f=fL2時(shí)，=-2，；：2=10；*1時(shí)-(Rp21R22)(1j)R21(110j)10R21電壓增益AuL-(Rp21R22)(1j)R21(110j)10R21當(dāng)fL1”：fLx：fL2，電壓增益衰減速率-20dB/10倍頻程。對(duì)應(yīng)1-6b，低頻衰減最大的情況R22R21RP21/(1/jC21)12二RP21C21R21Rp212二C21RP21R22R221j/十R21Rp211j/2和低頻提升電路同樣的分析方法，對(duì)于低頻衰減電路，在中頻區(qū)增益為0dB，f=fL2時(shí)，增益為-3dB，f=fL1時(shí)，增益為-17dB，f:fL1時(shí)，最大衰減為-20dB。2.高頻

11、(f1kHz)時(shí)的情況當(dāng)ffo時(shí)，C21、C22短路，音頻控制器高頻等效電路如圖1-7。R24和R21、R22組成星形聯(lián)接，轉(zhuǎn)成三角形聯(lián)接。Rb=R22R24R22R24/R21RRcRc=Rc=R21R22R21R22/R24當(dāng)R2仁R22二R24當(dāng)R2仁R22二R24RaRc=3R21=3R22=3R24當(dāng)R2仁R22二R24RaRc=3R21=3R22=3R24Uo圖1-8a電路為Rp22滑臂在最左端時(shí)情況，對(duì)應(yīng)于高頻提升最大的情況，相當(dāng)于一階高通濾波器。幅頻特性表達(dá)式:=1j/3Ra1jA4AuHUi心GND4LM324GNDGND圖8a音調(diào)控制器（高頻提升最大情況）UiRaC22R2

12、3Rb+9V4LM324UiRaC22R23Rb+9V4LM3244LM324X4LM324GNDGND圖8b音調(diào)控制器（高頻衰減最大情況）(RaR23)C23R23C23Rc和Rp22可視為負(fù)載，比上一級(jí)電路輸出電阻大得多，故對(duì)第二級(jí)輸入電壓數(shù)影響可以忽略通過(guò)分析可得:f：:：fH1，C23開(kāi)路，Auo=1(0dB)，Ra=Rb，=3f：:：fH1，AuHi-1.414Auo=1.4(2.9dB)AuH2=10/1.414Au0=7.1(17dB)f-fH2時(shí)，C23視為開(kāi)路，電壓增益為AuH=Rb/（R33Ra）=20dB。H1:fHx：fH2，電壓提升速率為20dB/10倍頻程。同理，可

13、得出高頻衰減最大的情況，請(qǐng)大家繼續(xù)推導(dǎo)。在電路設(shè)計(jì)中設(shè)定R21R21二R22二R24二R21二R21二R22二R24二RP22L1Rp21=Rp22=9RC21=C22=2竈RP22fL1C23二2二C23二2二R23fH2R23二f邑_1fH1Ra=3RC4（3TO）2ifL1R31、話筒放大器設(shè)計(jì)話筒放大電路由N1及外圍電路組成，耦合隔直電容C1仁C12取1OuF,Rpn為話筒放大器音量調(diào)節(jié)電位器，取10ko根據(jù)級(jí)間增益分配Am=25，該電路設(shè)計(jì)為同相輸入放大器A,R12cAu1=125oR11根據(jù)增益分配，采用集成運(yùn)放電路改變外接電阻可方便實(shí)現(xiàn)增益調(diào)整。和音調(diào)控制器共采用一塊LM324即

14、可滿足除功放外的所有電路功能。可使電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。雖然LM324的頻帶很窄（增益為1時(shí)，帶寬1MHz），因放大倍數(shù)不，計(jì)算滿足，計(jì)算滿足fH-10kHz的要求。取R11=10k，代，計(jì)算滿足fH-10kHz的要求。取R11=10k，代大，代入公式GB=Aod-fH入上式算得R12=240k，取標(biāo)稱(chēng)值270k1，這時(shí)Au，計(jì)算滿足fH-10kHz的要求。取R11=10k，代三、電路實(shí)現(xiàn)在通用板安裝電路，電路安裝和調(diào)試過(guò)程如下：（一）、電路安裝合理布局，分級(jí)安裝音響放大器，音響放大器是一個(gè)小型電路系統(tǒng)，安裝前要將各級(jí)合理進(jìn)行布局，一般按照電路的順序一級(jí)一級(jí)地布局，功放電路要遠(yuǎn)離輸入極，每一級(jí)的

15、地線盡量接在一起，連線盡可能短，否則很容易出現(xiàn)自激。安裝要特別注意功放集成電路、運(yùn)算放大器、電解電容等主要器件的引腳和極性，不能接錯(cuò)。從輸入級(jí)開(kāi)始向后級(jí)安置，也可以從功放開(kāi)始向前級(jí)開(kāi)始逐級(jí)安置。圖9電路實(shí)物圖（二）、電路調(diào)試電路的調(diào)試過(guò)程一般是先分級(jí)調(diào)試，再級(jí)聯(lián)調(diào)試，最后整機(jī)調(diào)試并對(duì)電路進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試。分級(jí)調(diào)試又分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試時(shí)，將輸入端對(duì)地短路，用萬(wàn)用表測(cè)出該級(jí)輸出端對(duì)地的直流電壓。輸入級(jí)、混合級(jí)、音調(diào)控制電路都由運(yùn)算放大器組成，其靜態(tài)直流電壓均為EC/2，功放級(jí)的輸出也為EC/2。動(dòng)態(tài)調(diào)試是指輸入端接入規(guī)定的信號(hào)，用示波器觀測(cè)該極輸出波形，并測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)是否滿足要求，如果相差很大，則應(yīng)檢查電路是否接錯(cuò)，元器件數(shù)值是否合乎要求。（第一級(jí)：頻率1k;Vp-p=0.1V;正