《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書音響放大器院、部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生：澎指導(dǎo)教師：松華職稱副教授專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：電子1201班學(xué)號(hào)：12303401362014年6月課題三音響放大器的設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)目的1、了解集成功率放大器部電路工作原理2、掌握其外圍電路的設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)測(cè)試方法3、掌握音響放大器的設(shè)計(jì)方法與電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)（二）設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)1、技術(shù)指標(biāo)額定功率P≥0.3W，負(fù)載阻抗為10Ω，頻率響應(yīng)圍為50Hz-20KHz，輸入阻抗大于20KΩ，放大倍數(shù)≥20dB。2、設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)話音放大與混合前置放大器、音調(diào)控制級(jí)、功率放大級(jí)；（2）選定元器件和參數(shù)，并設(shè)計(jì)好電路原理圖；（3）在萬能板或面包板或PCB板上進(jìn)行電路安裝調(diào)測(cè)；（4）測(cè)試輸出功率；（5）測(cè)試輸出阻抗;（6）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。（三）設(shè)計(jì)報(bào)告要求1、選定設(shè)計(jì)方案；2、擬出設(shè)計(jì)步驟，畫出設(shè)計(jì)電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值；調(diào)試總結(jié)3、列出設(shè)計(jì)電路測(cè)試數(shù)據(jù)表格；4、進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)和分析，并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。（四）設(shè)計(jì)總結(jié)與思考1、總結(jié)話音放大器的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法；2、總結(jié)設(shè)計(jì)話音放大器器所用的知識(shí)點(diǎn)；目錄第1章緒論 11.1音響的意義 11.2音響的技術(shù)指標(biāo) 11.2.1頻率響應(yīng) 11.2.2信噪比 11.2.3動(dòng)態(tài)圍 21.2.4失真 21.2.5立體聲分離度 21.2.6立體聲平衡度 3第2章音響放大器電路設(shè)計(jì) 42.1音響放大器的基本原理 42.2前置放大電路（A1） 52.3音調(diào)控制電路（A2） 52.3.1低音提升 62.3.2高音提升 62.3.3高音衰減 72.3.4低音衰減 72.3.5反饋型音調(diào)控制電路 72.3.6信號(hào)在低頻區(qū) 82.3.7信號(hào)在高頻區(qū) 82.4功率放大級(jí) 102.4.1TDA2030A介紹 102.4.2功率放大電路說明 11第3章用multisim仿真音響放大器電路 12第4章組裝與調(diào)試 134.1電路元件組裝 134.2作品調(diào)試 13結(jié)束語 14參考文獻(xiàn) 15附錄A實(shí)物圖 16附錄B元件清單 17第1章緒論1.1音響的意義音響技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、場(chǎng)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(shí)到一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬電路系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)包括信號(hào)源、輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號(hào)源的作用是提供待放大的電信號(hào)，如果信號(hào)是非電量，還須把非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后進(jìn)入輸入級(jí)，中間級(jí)進(jìn)行電流或電壓放大，再進(jìn)入輸出級(jí)進(jìn)行功率放大，最后去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)做某項(xiàng)工作。放大器電路發(fā)展更是迅速，已成為新一代音響不可缺少的核心部件，其現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用也是非常普遍和廣泛。1.2音響的技術(shù)指標(biāo)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(dòng)態(tài)圍、失真度、瞬態(tài)響應(yīng)、立體聲分離度、立體聲平衡度。1.2.1頻率響應(yīng)所謂頻率響應(yīng)是指音響設(shè)備重放時(shí)的頻率圍以及聲波的幅度隨頻率的變化關(guān)系。一般檢測(cè)此項(xiàng)指標(biāo)以1000Hz的頻率幅度為參考，并用對(duì)數(shù)以分貝(dB)為單位表示頻率的幅度。1.2.2信噪比所謂信噪比是指音響系統(tǒng)對(duì)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(cè)此項(xiàng)指標(biāo)以重放信號(hào)的額定輸出功率與無信號(hào)輸入時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率的對(duì)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。1.2.3動(dòng)態(tài)圍動(dòng)態(tài)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(duì)數(shù)值，單位為分貝(dB)。一般性能較好的音響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)圍在100(dB)以上。1.2.4失真失真是指音響系統(tǒng)對(duì)音源信號(hào)進(jìn)行重放后，使原音源信號(hào)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。1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(hào)源多出許多額外的諧波成分。此額外的諧波成分信號(hào)是信號(hào)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%。 2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(hào)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(hào)，該信號(hào)包括各個(gè)信號(hào)之間的和及差的信號(hào)。3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(hào)突然加到放大器時(shí)由于放大器的反映較慢，從而使信號(hào)產(chǎn)生失真。一般以輸入方波信號(hào)通過放音設(shè)備后，觀察放大器輸出信號(hào)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(duì)瞬態(tài)信號(hào)的跟隨能力。1.2.5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。1.2.6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。第2章音響放大器電路設(shè)計(jì)2.1音響放大器的基本原理音響放大器的作用是對(duì)于微弱信號(hào)進(jìn)行電壓放大和功率放大，推動(dòng)負(fù)載工作，同時(shí)需要對(duì)音調(diào)和音量的調(diào)節(jié)。音頻信號(hào)的輸入，由話音放大電路放大輸出到音調(diào)調(diào)節(jié)電路，在由功率放大電路放大，輸?shù)綋P(yáng)聲器。音頻輸入音頻輸入語音放大音調(diào)調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器功率放大圖2-1音響放大器的工作流程音響放大電路的整機(jī)電路如下圖所示，按其構(gòu)成，可分為前置放大級(jí)，音調(diào)控制級(jí)和功率放大級(jí)三部分。圖2-2音響放大器的整機(jī)電路2.2前置放大電路（A1）21RRA21RRAuf3理想閉環(huán)電壓增益:(2-1)eqf(R3,R2)輸入電阻(2-2)輸出電阻(2-3)圖2-3前置放大電路擴(kuò)音機(jī)電路的增益是很高的，所以擴(kuò)音機(jī)的噪聲主要取決于前置放大器的性能。為了減小前置級(jí)放大器的噪聲，第一級(jí)要選用低噪聲的運(yùn)放。2.3音調(diào)控制電路（A2）常用的音調(diào)控制電路有三種形式，一是衰減式RC音調(diào)控制電路，其調(diào)節(jié)圍寬，但容易產(chǎn)生失真；另一種是反饋型音調(diào)控制電路，其調(diào)節(jié)圍小一些，但失真??；第三種是混合式音調(diào)控制電路，其電路復(fù)雜，多用于高級(jí)收錄機(jī)。為使電路簡(jiǎn)單而失真又小，本音調(diào)集成功率電路中采用了由阻容網(wǎng)絡(luò)組成的RC型負(fù)反饋音調(diào)控制電路。它是通過不同的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)和輸入網(wǎng)絡(luò)造成放大器閉環(huán)放大倍數(shù)隨信號(hào)頻率不同而改變，從而達(dá)到音調(diào)控制的目的。iZZAuffUiZZAuffUUoi(2-4)圖2-4音調(diào)控制電路只要合適選擇并調(diào)節(jié)輸入回路和反饋回路的阻容網(wǎng)絡(luò)，就能使放大器的閉環(huán)增益隨信號(hào)頻率改變，從而達(dá)到音調(diào)控制的目的。組成Zi和Zp的RC網(wǎng)絡(luò)通常有下圖所示四種形式。2.3.1低音提升圖2-5中若C1取值較大，只有在頻率很低時(shí)才起作用，則當(dāng)信號(hào)頻率在低頻區(qū)隨頻率降低，增大，所以提高，從而得到低音提升。圖(a)圖2-5低音提升電路2.3.2高音提升圖2-6中，若C3取值較小只有高頻區(qū)起作用，則當(dāng)信號(hào)在高頻區(qū)且隨頻率升高減小，所以提高，從而可得到高音提升。圖2-6高音提升電路2.3.3高音衰減圖2-7高音衰減電路圖2-8低音衰減電路2.3.4低音衰減同理可以分析圖2-7、圖2-8，分別可用作高、低音衰減。2.3.5反饋型音調(diào)控制電路如果將這四種電路形式組合起來，即可得到下圖所示的反饋型音調(diào)控制電路。先假設(shè)R1=R2=R3=R；C1=C2>>C3；RW1=RW2≈9R。圖2-9反饋型音調(diào)控制電路2.3.6信號(hào)在低頻區(qū)在低頻區(qū)，因?yàn)镃3很小，所以C3、R4支路可視為開路，反饋網(wǎng)絡(luò)主要由上半部分電路起作用。又因運(yùn)放的開環(huán)增益很高，U′E≈UE≈0（虛地），故R3的影響可忽略，當(dāng)電位器RP2的活動(dòng)端移至A點(diǎn)時(shí)，C1被短路?？梢缘玫降鸵糇畲筇嵘?。按實(shí)際電路參數(shù)R1=R2=R3=20kΩ，RP1=RP2=220kΩ，C1=C2=0.022uF，可得:（2-5）(約18.6dB)轉(zhuǎn)折頻率:（2-6）以同樣方式可以說明在RP2滑動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，低音地最大衰減量:（2-7）按實(shí)際電路參數(shù)可得:（2-8）(約－18.6dB)轉(zhuǎn)折頻率:（2-9）（2-10）2.3.7信號(hào)在高頻區(qū)圖2-10高頻音調(diào)控制線路（Y型）圖2-11高頻音調(diào)控制線路（△型）設(shè)前級(jí)輸出電阻很?。ㄈ缧∮?00Ω），輸出電壓Uo通過Rc反饋到輸入端的信號(hào)被前級(jí)輸出電阻所旁路，故Rc的影響可忽略（視為開路）。因此當(dāng)RP2滑動(dòng)到C點(diǎn)或D點(diǎn)時(shí)，可分別畫出如下圖2-12和圖2-13所示的等效電路（因RP2的數(shù)值很大，為簡(jiǎn)單起見，可視為開路）。圖2-12等效高頻音調(diào)控制線路（C點(diǎn)）圖2-13等效高頻音調(diào)控制線路（D點(diǎn)）上圖2-12顯然具有高音提升作用，其最大提升量:（2-11）按電路實(shí)際參數(shù)R=20kΩ，R4=8.2kΩ，C3=1000P，所以:(約18dB)上圖2-13為高音衰減電路，其衰減量:（2-12）按電路實(shí)際參數(shù):(約-18dB)高頻轉(zhuǎn)折頻率:（2-13）（2-14）20logA1820logA18dB0-18fL148fL2410fH12.3KfH219kf(Hz)圖2-14音調(diào)控制器的幅頻特性曲線由圖2-14可見，音調(diào)控制級(jí)的中頻電壓放大倍數(shù)Aum=1；當(dāng)f<fL1(48Hz)時(shí)低音控制圍為±18dB，當(dāng)f>fH2(19KHz)時(shí)高音控制圍也為±18dB。2.4功率放大級(jí)2.4.1TDA2030A介紹本實(shí)驗(yàn)電路的功率放大級(jí)由集成功率器件TDA2030A連成OCL電路輸出形式。TDA2030A功率集成電路具有轉(zhuǎn)換速率高，失真小，輸出功率大，外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，采用5腳塑料封裝結(jié)構(gòu)。其中1腳為同相輸入端；2腳為反相輸入端；3腳為負(fù)電源；4腳為輸出端；5腳為正電源。圖2-15TDA2030A功率放大器的引腳圖TDA2030A功率集成電路的部電路包含由恒流源差動(dòng)放大電路構(gòu)成的輸入級(jí)、中間電壓放大級(jí)，復(fù)合互補(bǔ)對(duì)稱式OCL電路構(gòu)成的輸出級(jí)；啟動(dòng)和偏置電路以及短路、過熱保護(hù)電路等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-16所示。圖2-16TDA2030A功率放大器部電路結(jié)構(gòu)框圖2.4.2功率放大電路說明TDA2030A的電源電壓為±6V－±22V，靜態(tài)電流為50mA（典型值）；1腳的輸入阻抗為5MΩ（典型值），當(dāng)電壓增益為26dB、RL=4Ω時(shí)，輸出功率Po=15W。頻帶寬為100KHz。源為±14V、負(fù)載電阻為4Ω時(shí)，輸出功率達(dá)18W。為了提高電路穩(wěn)定性，減小輸出波形失真，功放級(jí)通過R10，R9，C9引入了深度交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋，由于接入C9，直流反饋系數(shù)F′≈1。對(duì)于交流信號(hào)而言，因?yàn)镃9足夠大，在通頻帶可視為短路，所以交流反饋系數(shù),按電路的實(shí)際參數(shù)。因而該電路的電壓增益。可見改變電阻R9、R10可以改變電路增益。電容C15、C16用作電源濾波。D1和D2為保護(hù)二極管。R11、C10為輸出端校正網(wǎng)絡(luò)以補(bǔ)償電感性負(fù)載，避免自激和過電壓。圖2-17功率放大電路第3章用multisim仿真音響放大器電路圖3-1圖3-2第4章組裝與調(diào)試4.1電路元件組裝音響放大器是一個(gè)小型電路系統(tǒng)，安裝前要對(duì)整機(jī)線路進(jìn)行合理布局，一般按照電路的順序一級(jí)一級(jí)地布線，功放級(jí)應(yīng)遠(yuǎn)離輸入級(jí)，每一級(jí)的地線盡量接在一起，連線盡可能短，否則很容易產(chǎn)生自激。步驟：在制作好焊接布線圖之后，在萬能板上焊接元件。焊接前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量，安裝時(shí)特別要注意功放塊、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)。4.2作品調(diào)試實(shí)踐證明，新安裝的電路板往往難以達(dá)到預(yù)期的效果，這是因?yàn)槲覀冊(cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候不可能周全地考慮元件的誤差、器件參數(shù)的分散性、寄生參數(shù)等各種各樣的客觀因素。此外，電路板的安裝中仍存在有可能沒有查出來的錯(cuò)誤。通過電路板整體測(cè)試與調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案中的不足，并查出電路安裝中的錯(cuò)誤然后采取措施加以改進(jìn)和糾正，就可以使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。

電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對(duì)電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查，以便糾正安裝錯(cuò)誤。檢查應(yīng)特別注意：

1元器件引腳之間有無短路，尤其在焊接時(shí)，要嚴(yán)格按照焊接規(guī)則焊接，否則容易短路。2電源的正負(fù)、負(fù)極性有沒有接反，正、負(fù)極之間有沒有短路現(xiàn)象，電源線、地線是否接觸良好。

3集成電路的型號(hào)及安插方向?qū)Σ粚?duì)，引腳連接處有無接觸不良等。在安裝的時(shí)候我們查閱相關(guān)資料，在網(wǎng)上找出各個(gè)引腳的標(biāo)號(hào)及參數(shù)。新安裝的電路板將輸入端對(duì)地短路，用萬用表測(cè)該級(jí)輸出端對(duì)地的直流電壓。話放級(jí)、混合級(jí)、音調(diào)級(jí)都是由運(yùn)算放大器組成的，其靜態(tài)輸出直流電壓均為VCC/2，功放級(jí)的輸出(OTL電路)也為VCC/2，且輸出電容CC兩端充電電壓也應(yīng)為VCC/2