模電課程設(shè)計(jì)音響放大器系、部：電子與信息工程系學(xué)生姓名：宋亞喆指導(dǎo)教師：尹艷清職稱：講師專業(yè)：電氣信息工程技術(shù)班級：電信0902班學(xué)號：094002302452010年12月摘要本文介紹了音響的構(gòu)成、功能、及工作原理，它由TDA2030芯片所組成的功放電路，LM324四運(yùn)放大器為前置放大和音調(diào)放大構(gòu)成，本身具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。而TDA2030一款輸出功率大，最大功率到達(dá)35W左右，靜態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動態(tài)電流大既可帶動4-16Ω的揚(yáng)聲器，電路簡潔，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有內(nèi)部保護(hù)電路。本設(shè)計(jì)的功能是將輸入音頻信號進(jìn)行放大，是一種可普遍用于家庭音響系統(tǒng)、立體聲唱機(jī)等電子系統(tǒng)中，便于攜帶，適用性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：TDA2030OTL輸出功率AbstractThisarticledescribesthesoundofthecomposition,function,andprinciple,itisformedbytheTDA2030chippoweramplifiercircuit,quadopampasthepreampandtonetoenlargeconstituteitselfwithsupplyvoltagerange,thestaticpowerconsumptioncanbeasinglepoweruseandlowcostadvantages.TheTDA2030ahighoutputpower,maximumpowerreaches35Worso,thestaticcurrent,loadcapacity,dynamiccurrentcandrivelarge4-16Ωspeaker,circuitsimplicity,makingconvenientandreliablehigh-fidelitypoweramplifier,andaninternalprotectioncircuit.Thisdesignfeatureistheinputaudiosignalamplification,Isgenerallyavailableforhomeaudiosystems,stereoplayerandotherelectronicsystem,portableapplicability.Keywords:TDA2030OTLOutputpower目錄1概述...................................................................11.1音響的介紹及音響的歷史...........................................11.2音響的作用意義...................................................11.3名詞解釋.........................................................12電路方案的比較與論證...................................................42.1音頻功率放大電路的比較與論證......................................43核心元器件介紹.........................................................53.1TDA2030的介紹....................................................54電路的整體結(jié)構(gòu).........................................................64.1直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)...........................................64.2功率放大電路的設(shè)計(jì)................................................64.3總電路圖.........................................................75PCB的制作..............................................................86調(diào)試...................................................................97總結(jié)...................................................................9參考文獻(xiàn)................................................................10附件1：元器件列表.......................................................11附件2：原理圖...........................................................12附件3：PCB圖...........................................................131概述1.1音響的介紹及音響的歷史音響技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、場效應(yīng)管的歷史時(shí)期，在不同的歷史時(shí)期都各有其特點(diǎn)。通過音響放大器設(shè)計(jì)，使我們認(rèn)識到一個(gè)簡單的模擬電路系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)包括信號源、輸入級、中間級、輸出級和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號源的作用是提供待放大的電信號，如果信號是非電量，還須把非電量轉(zhuǎn)換為電信號，然后進(jìn)入輸入級，中間級進(jìn)行電流或電壓放大，再進(jìn)入輸出級進(jìn)行功率放大，最后去推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)做某項(xiàng)工作。經(jīng)過改革開放30年來的高速發(fā)展，我國電子音響行業(yè)取得了長足的發(fā)展，從單一的收音機(jī)到現(xiàn)在CD、VCD、DVD、多媒體音響、GPS、車載多媒體終端等百花齊放，涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀企業(yè)。即便是在經(jīng)歷了自然災(zāi)害、人民幣升值、原材料大幅漲價(jià)等不利因素，我們?nèi)杂幸淮笈髽I(yè)以加強(qiáng)自主創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、開拓新市場、加強(qiáng)經(jīng)營管理為手段，面對困難，保持了較高的發(fā)展速度。1906年美國人德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開創(chuàng)了人類電聲技術(shù)的先河。1927年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋技術(shù)，使音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，比較有代表性的如威廉遜放大器，較成功地運(yùn)用了負(fù)反饋技術(shù)，使放大器的失真度大大降低。上世紀(jì)50年代，電子管放大器的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)高潮時(shí)期，各種電子管放大器層出不窮。由于電子管放大器音色甜美、圓潤，至今仍為發(fā)燒友所偏愛。上世紀(jì)60年代晶體管的出現(xiàn)，使廣大音響愛好者進(jìn)入了一個(gè)更為廣闊的音響天地。晶體管放大器具有細(xì)膩動人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動態(tài)范圍等特點(diǎn)。上世紀(jì)60年代初，美國首先推出音響技術(shù)中的新成員——集成電路，到了70年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體積小、功能多等特點(diǎn)，逐步被音響界所認(rèn)識。發(fā)展至今，厚膜音響集成電路、運(yùn)算放大集成電路被廣泛用于音響電路。上世紀(jì)70年代中期，日本生產(chǎn)出第一只場效應(yīng)功率管。由于場效應(yīng)功率管同時(shí)具有電子管純厚、甜美的音色以及動態(tài)范圍達(dá)90dB、THD＜0.01％（100kHz時(shí)）的特點(diǎn)，很快在音響界流行。現(xiàn)今的許多放大器中都采用了場效應(yīng)管作為末級輸出。1.2音響的作用意義細(xì)心觀察我的身邊，現(xiàn)在音響可以說是無處不在，做為一個(gè)現(xiàn)代人，我們已經(jīng)離不開音響。它的出現(xiàn)與使用，豐富了我們的生活，而在實(shí)際生活中，它更是不可取代。娛樂、工作、學(xué)習(xí)??生活的方方面面都有它的身影。音響將我們的生活帶入了一個(gè)全新的世界音響放大器是將電信號還原成聲音信號的一種裝置，還原真實(shí)性將作為評價(jià)音箱性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。滿足家庭需要，因?yàn)樯鐣毫Υ?，所以家里需要更能釋放壓力，怡情養(yǎng)性的Hi-Fi器材。特別在中國，因?yàn)橄M(fèi)力的提高，在Hi-Fi上的投資會有一個(gè)較長的增長期。而且中國人房子不大，車子少，旅游也不多，所以Hi-Fi和家庭影院會是一種很好的娛樂方式。21.3名詞解釋音響系統(tǒng)整體技術(shù)指標(biāo)性能的優(yōu)劣，取決于每一個(gè)單元自身性能的好壞，如果系統(tǒng)中的每一個(gè)單元的技術(shù)指標(biāo)都較高，那么系統(tǒng)整體的技術(shù)指標(biāo)則很好。其技術(shù)指標(biāo)主要有六項(xiàng)：頻率響應(yīng)、信噪比、動態(tài)范圍、失真度、瞬態(tài)響應(yīng)、立體聲分離度、立體聲平衡度。1.3.1頻率響應(yīng)：所謂頻率響應(yīng)是指音響設(shè)備重放時(shí)的頻率范圍以及聲波的幅度隨頻率的變化關(guān)系。一般檢測此項(xiàng)指標(biāo)以1000Hz的頻率幅度為參考，并用對數(shù)以分貝(dB)為單位表示頻率的幅度。音響系統(tǒng)的總體頻率響應(yīng)理論上要求為20~20000Hz。在實(shí)際使用中由于電路結(jié)構(gòu)、元件的質(zhì)量等原因，往往不能夠達(dá)到該要求，但一般至少要達(dá)到32~18000Hz。1.3.2信噪比：所謂信噪比是指音響系統(tǒng)對音源軟件的重放聲與整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的新的噪聲的比值，其噪聲主要有熱噪聲、交流噪聲、機(jī)械噪聲等等。一般檢測此項(xiàng)指標(biāo)以重放信號的額定輸出功率與無信號輸入時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率的對數(shù)比值分貝(dB)來表示。一般音響系統(tǒng)的信噪比需在85dB以上。1.3.3動態(tài)范圍：動態(tài)范圍是指音響系統(tǒng)重放時(shí)最大不失真輸出功率與靜態(tài)時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率之比的對數(shù)值，單位為分貝(dB)。一般性能較好的音響系統(tǒng)的動態(tài)范圍在100(dB)以上。1.3.4失真：失真是指音響系統(tǒng)對音源信號進(jìn)行重放后，使原音源信號的某些部分（波形、頻率等等）發(fā)生了變化。音響系統(tǒng)的失真主要有以下幾種：a．諧波失真：所謂諧波失真是指音響系統(tǒng)重放后的聲音比原有信號源多出許多額外的諧波成分。此額外的諧波成分信號是信號源頻率的倍頻或分頻，它是由負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)或放大器的非線性特性引起的。高保真音響系統(tǒng)的諧波失真應(yīng)小于1%。b．互調(diào)失真：互調(diào)失真也是一種非線性失真，它是兩個(gè)以上的頻率分量按一定比例混合，各個(gè)頻率信號之間互相調(diào)制，通過放音設(shè)備后產(chǎn)生新增加的非線性信號，該信號包括各個(gè)信號之間的和及差的信號。c．瞬態(tài)失真：瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它的產(chǎn)生主要是當(dāng)較大的瞬態(tài)信號突然加到放大器時(shí)由于放大器的反映較慢，從而使信號產(chǎn)生失真。一般以輸入方波信號通過放音設(shè)備后，觀察放大器輸出信號的包絡(luò)波形是否輸入的方波波形相似來表達(dá)放大器對瞬態(tài)信號的跟隨能力。d.立體聲分離度：立體聲分離度表示立體聲音響系統(tǒng)中左、右兩個(gè)聲道之間的隔離度，它實(shí)際上反映了左、右兩個(gè)聲道相互串?dāng)_的程度。如果兩個(gè)聲道之間串?dāng)_較大，那么重放聲音的立體感將減弱。e.立體聲平衡度：立體聲平衡度表示立體放音系統(tǒng)中左、右聲道增益的差別，如果不平衡度過大，重放的立體聲的聲像定位將產(chǎn)生偏移。一般高品質(zhì)音響系統(tǒng)的立體聲平衡度應(yīng)小于1dB。32電路方案的比較與論證2.1音頻功率放大電路的比較與論證方案一：采用SL34集成功率放大器，SL34是低電壓集成音頻功放，功耗低、失真小，工作電壓為6V，8負(fù)載時(shí)，輸出功率在300mW以上。主要用于收音機(jī)及其它功放。方案二：LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。方案三：TDA2030芯片所組成的功放電路，它是一款輸出功率大，最大功率到達(dá)35W左右，靜態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動態(tài)電流大既可帶動4-16Ω的揚(yáng)聲器，電路簡潔，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有內(nèi)部保護(hù)電路。方案選?。罕菊n題要求音響放大器的輸出功率在5W以上，然而LM386達(dá)不到這功率，故選用TDA2030。頻率響應(yīng)fL～fH＝50Hz～20kHz；而單電源供電音頻功率放大器已經(jīng)達(dá)到所需要的目標(biāo)。并且它較少元件組成單聲道音頻放大電路、裝置調(diào)整方便、性能指標(biāo)好等特點(diǎn)。而BTL電路雖然也有以上的功能，但制作復(fù)雜，不利于維修。43核心元器件介紹3.1TDA2030的介紹TDA2030A是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如圖1所示，按引腳的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利SGS公司、美國RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。電路特點(diǎn)：[1].外接元件非常少。[2].輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。[3].采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。[4].開機(jī)沖擊極小。[5].內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的電壓下工作在±19V、8Ω阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD≤0.1%。無疑，用它來做電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過了。引腳情況(如圖3-4):1腳是正相輸入端2腳是反向輸入端3腳是負(fù)電源輸入端4腳是功率輸出端5腳是正電源輸入端。圖3-454電路的整體結(jié)構(gòu)4.1直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)各種電器設(shè)備內(nèi)部均是由不同種類的電子電路組成，電子電路正常工作需要直流電源，為電器設(shè)備提供直流電的設(shè)備稱為直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源可以將220V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定不變的直流電壓，直流穩(wěn)壓電源的組成框圖如圖2所示。圖4-2電源組成框圖4.2功率放大電路的設(shè)計(jì)功率放大器，簡稱“功放”。很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望其輸出的功率盡可能大，其輸出信號的非線性失真盡可能地小，效率盡可能高，功放的常見電路有OTL(OutputTransformerless)電路和OCL(OutputCapacitorless)電路。有用集成運(yùn)算放大器和晶體管組成的功放，也有專用集成電路功放。TDA2030A是SGS公司生產(chǎn)的單聲道功放IC，該IC體積小巧，輸出功率大，最大功率到達(dá)40W左右；并具有靜態(tài)電流?。?0mA以下），動態(tài)電流大（能承受3.5A的電流）；負(fù)載能力強(qiáng)，既可帶動4-16Ω的揚(yáng)聲器，某些場合又可帶動2Ω甚至1.6Ω的低阻負(fù)載；音色中規(guī)中舉，無明顯個(gè)性，特別適合制作輸出功率中等的高保真功放等諸多優(yōu)點(diǎn)。圖3-6功率放大電路65PCB的制作5PCB制作流程圖原理圖和ＰＣＢ圖圖3-1畫PCB圖總的順序見附錄76調(diào)試6.1靜態(tài)工作點(diǎn)測試接上電源(次級為12伏)，不帶負(fù)載情況下接通電源，按下電路板上電源開關(guān)，測試濾波電容兩端輸出電壓應(yīng)為14v左右。若出現(xiàn)異常應(yīng)該立即斷電。6.2測試結(jié)果測試結(jié)果功放聲音很小，把R9減小一般，在混合前置電路那里減小音源的衰減，功放聲音提高了一倍。測試話音輸入也很小，同樣將R1減小一半，問題得到解決。8７總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，我清楚的了解了PCB板的線盡量放遠(yuǎn)，可以減少錯(cuò)誤，便于修改，而且在焊接電