基于tda2030的音頻功率放大器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本系統(tǒng)以高效Hi-fi功放集成芯片TDA2030為核心元件，制作了高保真的音頻功率放大器，并利用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)完成原理圖和PCB板。該系統(tǒng)在電源電壓，負(fù)載電阻為時(shí)能達(dá)到18W的輸出功率，且只有0.5%的失真度。系統(tǒng)有良好的短路和過熱保護(hù)電路，比較理想的達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。</p>&

2、lt;p>　　高效率的音頻功率放大器不僅僅是在便攜式設(shè)備中需要，在大功率的設(shè)備中也占有較大的比重。隨著人們居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和高檔的家庭影院也逐漸興起。集成音頻功放在這些設(shè)備中起到了很重要的作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 高保真 音頻 功率放大 </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p

3、>　　音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?。最近幾年，無論是在線路技術(shù)還是元器件方面，乃至是思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。</p><p>　　1.1 集成音頻放大器發(fā)展過程</p><p>　　上個(gè)世紀(jì)80 年代以前，輸出功率僅幾瓦的聲頻功率放大器都要采用分立元件來制作。進(jìn)入80年代后，國(guó)內(nèi)開始研制生產(chǎn)出一些小功率的功放IC，但由于這些功放I

4、C的性能指標(biāo)不佳，尤其是可靠性比較差，很快就被國(guó)外生產(chǎn)的功放IC所取代。</p><p>　　日本生產(chǎn)的HA1392、TA7240曾經(jīng)是80年代用得非常普遍的功放IC。 HA1392與TA7240的輸出功率都只有4W ~ 6W。。意法SGS公司在80年代初開發(fā)生產(chǎn)的TDA2030A算是比較好的一款功放IC，它的輸出功率能夠達(dá)到12W以上。盡管SGS公司在TDA2030A基礎(chǔ)上又研制出 TDA2040、TDA205

5、0功放IC，使輸出功率能夠達(dá)到24W，但由于它們的電源適用范圍只有±22V，如果使用未經(jīng)穩(wěn)壓的整流濾波直流電供電，它們實(shí)際上都只能給4Ω負(fù)載輸出12W功率。</p><p>　　在90 年代以前，電子器件生產(chǎn)廠商提供的功放IC輸出功率實(shí)際都在30W以下。在經(jīng)過10多年的努力后，美國(guó)NS公司和意法SGS公司都在90年代期間相繼開發(fā)生產(chǎn)出多款輸出功率超過30W的功放IC芯片。其中，LM3876、LM3886

6、是美國(guó)NS公司的代表作，TDA7294、TDA7295、 TDA7296是意法SGS公司的代表作。</p><p>　　1.2 音頻放大器設(shè)計(jì)背景</p><p>　　音頻放大器的目的是在產(chǎn)生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻信號(hào)，信號(hào)音量和功率級(jí)都要理想——如實(shí)、有效且失真低。音頻范圍為約20Hz～ 20kHz，因此放大器在此范圍內(nèi)必須有良好的頻率響應(yīng)(驅(qū)動(dòng)頻帶受限的揚(yáng)聲器時(shí)要小一些，如低音

7、喇叭或高音喇叭)。根據(jù)應(yīng)用的不同，功率大小差異很大，從耳機(jī)的毫瓦級(jí)到TV或PC音頻的數(shù)瓦，再到“迷你”家庭立體聲和汽車音響的幾十瓦，直到功率更大的家用和商用音響系統(tǒng)的數(shù)百瓦以上，大到能滿足整個(gè)電影院或禮堂的聲音要求。</p><p>　　1.3 音頻放大器設(shè)計(jì)意義</p><p>　　在傳統(tǒng)晶體管放大器中，輸出級(jí)包含提供瞬時(shí)連續(xù)輸出電流的晶體管，實(shí)現(xiàn)音頻系統(tǒng)放大器許多可能的類型包括A類放大

8、器，AB類放大器和B類放大器。與D類放大器設(shè)計(jì)相比較，即使是最有效的線性輸出級(jí)，它們的輸出級(jí)功耗也很大。這種差別使得D類放大器在許多應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榈凸漠a(chǎn)生熱量較少，節(jié)省印制電路板面積和成本，并且能夠延長(zhǎng)便攜式系統(tǒng)的電池壽命。</p><p>　　另外，D類功率放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，理論效率可達(dá)100%，實(shí)際的運(yùn)用中也可達(dá)80以上，功率器件的耗散功率小，產(chǎn)生熱量少，可以大大減小散熱器的尺寸，連續(xù)輸出功率

9、很容易達(dá)到數(shù)百瓦，功率MOS有自我保護(hù)電路，可以大大簡(jiǎn)化保護(hù)電路，而且不引入非線性失真。</p><p><b>　　1.4 名詞解釋</b></p><p>　　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)范圍、失真度、瞬態(tài)響應(yīng)、立體

10、聲分離度、立體聲平衡度。</p><p>　　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(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。</p><p>　　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

11、32~18000Hz。 </p><p>　　1.3.2 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。</p><p>　　1.3.3 動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍是指音響系統(tǒng)重放時(shí)最

12、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)范圍在100(dB)以上。</p><p>　　1.3.4 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： 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(hào)源多出許多額外的諧波成分。此額外的

13、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%。 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(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)。 </p&

14、gt;<p>　　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(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。 </p><p>　　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

15、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。 </p><p>　　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</p><p>　　體聲平衡度應(yīng)小于1dB。</p><p>　　1.5音頻放大器設(shè)計(jì)要求</p><p>　　

16、1、系統(tǒng)有左右雙聲道，同時(shí)有低音調(diào)節(jié)，高音調(diào)節(jié)功能；</p><p>　　2、該電路工作于雙電源（OCL）狀態(tài)；</p><p>　　3、負(fù)載功率達(dá)到10W以上；</p><p>　　4、失真率不超過1%。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1方案的選擇</b&

17、gt;</p><p>　　2.1.1實(shí)現(xiàn)方案分析</p><p>　　方案一 ：采用鎖環(huán)頻率相合成技術(shù)外加音響放大器</p><p>　　采用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，先用鎖相環(huán)頻率合成產(chǎn)生一定范圍的頻率，在通過傳感器把接收到的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化音頻信號(hào)。在通過低通濾波器把頻率控制在音頻所需要的頻率范圍。它的優(yōu)點(diǎn)就是工作頻率可調(diào)也可以達(dá)到很高的頻率分辨率；缺點(diǎn)是要求使用的濾波

18、器通帶可變，實(shí)現(xiàn)很困難。具體方案如圖3.1.1所示：</p><p>　　圖2.1.1 鎖環(huán)頻率相合成技術(shù)框圖</p><p>　　方案二：采用直接數(shù)字式頻率合成器DDS技術(shù)外加音響放大器</p><p>　　采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)，是用RAM存儲(chǔ)所需波形的量化信息，按照不同頻率要求以頻率控制字K為步進(jìn)對(duì)相位增量進(jìn)行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在

19、內(nèi)存里。</p><p>　　DDS具有相對(duì)帶寬很寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短、頻率分辨率高等優(yōu)點(diǎn)；另外，全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成，輸出相位連續(xù)，頻率、相位和幅度也可實(shí)現(xiàn)程控。</p><p>　　但在方案中需要一塊FPGA,一塊雙口RAM,那么設(shè)計(jì)的成本較高。同時(shí)電路也不好仿真。實(shí)現(xiàn)起來也比較困難。</p><p>　　方案三：采用直接給定的音頻信號(hào)外加音響放大器</p

20、><p>　　采用直接所定的音頻信號(hào)，是由MP3現(xiàn)代音頻信號(hào)設(shè)備，直接給音響放大器。此電路簡(jiǎn)單，其優(yōu)點(diǎn)是：在音頻信號(hào)具有直接給定的音頻頻率，在頻率方面沒有失真效果，而且具有混響器的效果。</p><p>　　圖2.1.2直接給定的音頻信號(hào)外加音響放大器</p><p>　　2.1.2方案的討論</p><p>　　通過對(duì)方案的比較和選擇，選擇第三

21、個(gè)方案有三個(gè)原因：首先這個(gè)方案它設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，軟硬可相互補(bǔ)充各自的缺點(diǎn)。同時(shí)音響效果也比較好。音響放大電路設(shè)計(jì)由三部分組成:混合前置放大模塊，音調(diào)輸出控制模塊，功率放大模塊?；旌锨爸梅糯竽K作用是將磁帶放音機(jī)輸出的音樂信號(hào)混合放大。音調(diào)輸出控制模塊作用是主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性。功率放大模塊作用是給音響放大的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率；其次本方案能很好的進(jìn)行模擬仿真能夠完成計(jì)算機(jī)調(diào)試的過程，減少我們?cè)谥谱鬟^程中的麻煩；

22、第三本方案也是本組討論覺得最合適的方案，便宜且方便。</p><p><b>　　2.2 前置放大器</b></p><p>　　在功率放大器之前，往往需要加入前置放大器，用于將各種音源送出的較微弱的電信號(hào)進(jìn)行電壓放大，對(duì)重放聲音的音量、音調(diào)和立體聲狀態(tài)等進(jìn)行調(diào)控。它通常由輸入選擇與均衡放大電路、等響音量控制電路、音調(diào)控制電路等組成，見圖2-1所示。</p>

23、;<p>　　圖2-2 前置放大器組成方框圖</p><p>　　前置放大器由于工作在功放電路的前端，它產(chǎn)生的聲音失真將由功放電路放大，產(chǎn)生更大的失真。因此，對(duì)前置放大器要求信噪比要高、諧波失真度要小、輸入阻抗要高、輸出阻抗要低、立體聲通道的一致性要好、聲道的隔離度要高等。 </p><p>　　2.2.1音源選擇電路</p><p>　　用于音源與前

24、置放大器的選通。圖2-1-1為飛利浦公司生產(chǎn)的TDA1029音源電子開關(guān)電路。該音源電子開關(guān)可以對(duì)輸入的4組立體聲信號(hào)進(jìn)行選通。</p><p>　　圖2-2-1 音源選擇電路</p><p>　　2.2.2前置放大電路 </p><p>　　通常由分立元件或集成電路構(gòu)成，集成電路的特點(diǎn)是增益高，噪聲小，含有補(bǔ)償電路，雙通道一致性好，電路簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試方便，在實(shí)

25、際產(chǎn)品中常常使用集成電路小信號(hào)音頻電壓放大電路，如NE5532、TL082等，見圖2-1-2。</p><p>　　圖2-2-2 集成前置放大電路</p><p>　　2.2.3. 音調(diào)控制電路</p><p>　　主要用于對(duì)音頻信號(hào)各頻段內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行提升或衰減控制。一般分為RC衰減式音調(diào)控制電路、RC負(fù)反饋式音調(diào)控制電路兩種形式。</p><

26、p>　?。?）RC衰減式音調(diào)控制電路，如圖2-1-3。</p><p>　　RP1是低音控制電位器，調(diào)節(jié)RP1對(duì)中高音的影響不大，而對(duì)低頻信號(hào)的影響較顯著；RP2是高音控制電位器，調(diào)節(jié)RP2對(duì)中低音的影響不大，而對(duì)高頻信號(hào)的影響較顯著。 </p><p>　　圖2-2-3 RC衰減式音調(diào)控制電路</p><p>　　（2）RC負(fù)反饋式音調(diào)控制電路，如圖2-1

27、-4。</p><p>　　RP1是低音控制電位器，當(dāng)動(dòng)片滑到最左端時(shí)，低音呈最大提升狀態(tài)，當(dāng)動(dòng)片滑動(dòng)到最右端時(shí)，低音呈最大衰減狀態(tài)。RP2是高音控制電位器，當(dāng)動(dòng)片滑到最左端時(shí),對(duì)高音呈最大提升狀態(tài)，當(dāng)動(dòng)片滑到最右端時(shí),對(duì)高音呈最大衰減狀態(tài)。</p><p>　　圖2-2-4 RC負(fù)反饋式音調(diào)控制電路</p><p>　　2.2.4. 音量控制電路</p&g

28、t;<p>　　其作用是調(diào)節(jié)饋入功放的信號(hào)電平，以控制揚(yáng)聲器的輸出音量。包括電位器音量控制和電子式音量控制電路兩種形式，如圖2-1-5。電位器音量控制電路（左圖）采用指數(shù)型電位器構(gòu)成分壓電路，直接控制信號(hào)電平。 電子音量控制電路采用間接方式控制音量大小，可以克服電位器音量控制電路的缺點(diǎn)。偏流調(diào)節(jié)型音量控制電路如下圖右圖所示。 </p><p>　　圖2-2-5 音量控制電路</p>

29、<p>　　2.2.5.等響控制電路</p><p>　　其作用是在小音量放送音樂時(shí)利用頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)適當(dāng)提升低音和高音分量，以彌補(bǔ)人耳聽覺缺陷，達(dá)到較好的聽音效果，常有以下兩種電路形式。</p><p>　　（1）抽頭電位器響度控制電路，如圖2-1-6所示。</p><p>　　R1，C1，C2和抽頭電位器組成頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)既能控制輸出音量，

30、又能實(shí)現(xiàn)響度控制。</p><p>　　圖2-2-6 抽頭電位器響度控制電路</p><p>　?。?）獨(dú)立響度控制電路，如圖2-2-7所示。</p><p>　　獨(dú)立于音量控制的響度控制電路，常應(yīng)用于在音量遙控的音響系統(tǒng)中，電路中的響度控制開關(guān)（圖中S1）由遙控電路控制。當(dāng)S1置于ON位置時(shí)，響度控制電路具有低音補(bǔ)償作用，在不同音量的情況下具有相同的低音提升量；當(dāng)

31、S1置于OFF位置時(shí)，電容C1被短路，因而電路無響度頻率補(bǔ)償作用。</p><p>　　圖2-2-7 獨(dú)立響度控制電路</p><p>　　2.2.6.平衡控制電路</p><p>　　其作用是調(diào)整左、右聲道增益，使兩聲道增益相等，即用來校正左右聲道的音量差別，使左右揚(yáng)聲器聲級(jí)平衡，電路非常簡(jiǎn)單，通常由一個(gè)同軸雙聯(lián)電位器便可完成。</p><p&

32、gt;　　2.2.7. 圖示均衡器</p><p>　?。℅raphic Equalizer，縮寫為GEQ），也稱為多段頻率音調(diào)控制電路。它可以對(duì)整個(gè)音頻范圍內(nèi)以若干個(gè)頻率點(diǎn)為中心的頻段分別進(jìn)行提升或衰減的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)音質(zhì)的精細(xì)調(diào)整。根據(jù)分段的多少可以分為5段、7段、10段、15段、27段、31段等幾種。各個(gè)頻率點(diǎn)的分布可以根據(jù)1/3倍頻、2/3倍頻、2倍頻或3倍頻進(jìn)行變化。如按照3倍頻變化的5段頻率圖示均衡

33、器的頻率點(diǎn)為100Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、10kHz。其電路結(jié)構(gòu)如圖2-1-8，各LC串聯(lián)諧振支路對(duì)其諧振頻率f0的信號(hào)呈現(xiàn)最小阻抗。中心頻率f0分別為100 Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、10kHz。調(diào)節(jié)RP1～RP5可分別對(duì)各頻率點(diǎn)信號(hào)的輸出進(jìn)行衰減或提升。</p><p>　　圖2-2-8 LC串聯(lián)諧振式圖示均衡電路</p><p>　　2.3 音頻功

34、率放大器</p><p>　　2.3．1 音頻功率放大電路的比較與論證</p><p>　　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。</p><p>　　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

35、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。</p><p>　　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

36、態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)電流大既可帶動(dòng)4-16Ω的揚(yáng)聲器，電路簡(jiǎn)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。</p><p><b>　　方案選取：</b></p><p>　　本課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

37、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。</p><p>　　2.3.2 芯片介紹</p><p>　　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

38、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(guó)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。</p><p>　　TDA2030是許多音頻功放產(chǎn)品所采用的Hi-Fi功放集成塊。它接法簡(jiǎn)單，價(jià)格實(shí)惠，使用方便，在現(xiàn)有的各種功率集成電路中，它的管腳屬于最少的一類，總共才5個(gè)引腳，外型如同塑封大功率管，給使用帶來不少方便。<

39、/p><p><b>　　電路特點(diǎn)：</b></p><p>　　[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

40、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。 </p><p>　　引腳情況(如圖3-4):</p><p>　　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

41、輸出端　　5腳是正電源輸入端</p><p><b>　　圖2-2-1</b></p><p>　　TDA2030 在電源電壓±14V，負(fù)載電阻為4Ω時(shí)輸出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在電源電壓 ±16V，負(fù)載電阻為4Ω時(shí)輸出18瓦功率（失真度≤0．5％）。電源電壓為±6～±18V。輸出電流大，諧波失真和交越失真?。?#1

42、77;14V/4歐姆，THD=0.5%）。具有優(yōu)良的短路和過熱保護(hù)電路。其接法分單電源和雙電源兩種，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 TDA2030功放電路</p><p>　　電路原理如圖2-3，該電路由左右兩個(gè)聲道組成，其中W101為音量調(diào)節(jié)電位器，W102低音調(diào)節(jié)電位器，W103為高音調(diào)節(jié)電位器。輸入的音頻信號(hào)經(jīng)音量和音調(diào)調(diào)節(jié)后由C106、C206送到TDA2030

43、集成音頻功率放大器進(jìn)行功率放大。該電路工作于雙電源（OCL）狀態(tài)，音頻信號(hào)由TDA2030的1腳（同向輸入端）輸入，經(jīng)功率放大后的信號(hào)從4腳輸出，其中R108、C107、R109組成負(fù)反饋電路，它可以讓電路工作穩(wěn)定，R108和R109的比值決定了TDA2030的交流放大倍數(shù)，R110、C108和R210、C208組成高頻移相消振電路，以抑制可能出現(xiàn)的高頻自激振蕩。圖3-3-4為電源電路，為功放電路提供15-18V的正負(fù)對(duì)稱電源。<

44、/p><p>　　圖2－4 TDA2030集成音頻功放供電電路原理圖</p><p>　　圖2-3 TDA2030集成音頻功放電路原理圖</p><p><b>　　3.系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　3.1Multisim簡(jiǎn)介</p><p>　　Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限

45、公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。</p><p>　　Multisim軟件可以進(jìn)行虛擬儀表測(cè)量、直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲分析、傅里葉分析、靈明度分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、最壞情況分析以及其他復(fù)雜的電路分析。本次我們主要運(yùn)用虛擬儀表測(cè)量和交流分析。</p>

46、<p>　　Multisim具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　●通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路 </p><p>　　●通過交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為 </p><p>　　●借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征 </p><p>　　●通過一個(gè)工具鏈, 無縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試 </p>

47、;<p>　　●通過改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程, 減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間</p><p><b>　　3.2仿真分析</b></p><p><b>　　4.2仿真分析</b></p><p><b>　　圖3.1仿真圖</b></p><p><b>　　

48、3.2.1失真分析</b></p><p>　?。?）總音量為50%，高低音在50%時(shí)輸入1KHz和50Hz時(shí)的飽和失真波形</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　?。?）音量最大 高低音各50%時(shí)輸入1kH和50HZ飽和失真波形</p><p><b>　　圖3.2.

49、2</b></p><p>　　3.2.2交流分析（輸入3mv）</p><p>　?。?）總音量和高低音均調(diào)至100%</p><p><b>　　圖3.2.5</b></p><p>　?。?）總音量100%高音0低音為100%</p><p><b>　　圖3.2.6&

50、lt;/b></p><p>　　3）總音量100%高音0低音為100%</p><p><b>　　圖3.2.7</b></p><p><b>　　四 PCB的制作</b></p><p>　　圖4-1 畫PCB圖總的順序</p><p>　　5.1 對(duì)元器件的前期

51、準(zhǔn)備</p><p>　　在確定原理圖后，就得開始對(duì)各個(gè)元器件的阻值和符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。弄好后最關(guān)鍵的還是各個(gè)元器件的封裝，一定要根據(jù)實(shí)物的大小了封裝。像一些電阻、電容等常用的就庫里就有的，不過有些元器件的封裝還得自己畫。像TDA2030這個(gè)封裝就要自己</p><p>　　畫了，用直尺量出它的尺寸，然后自己根據(jù)實(shí)物的尺寸來畫封裝。一般的元器件學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有，但往往核心元器件需要提前到專賣市場(chǎng)去

52、買，所以這就要求早早定好實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　方案。</b></p><p>　　5.2 Sch原理圖應(yīng)注意常見問題</p><p>　　你根據(jù)自己元器件的復(fù)雜程度和數(shù)量來確定框的大小，把元器件根據(jù)輸入和輸出分別放兩端，調(diào)整元器件使它看起來最簡(jiǎn)單，然后在規(guī)則中設(shè)定一些值，如焊盤大小1.8mm，線與線間距最小距離為0.7mm，連線大小

53、GND為1.5mm，VCC為1.2mm，信號(hào)線為1mm等等。這些弄好后就可以開始進(jìn)行手工布線了，布線的時(shí)候注意線要盡量的拉直，但是線轉(zhuǎn)方向的時(shí)候最好不要有直角，能粗的就要粗點(diǎn)，還有最好沒有跳線。除此之外，還應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：</p><p>　　a．零件描述和零件標(biāo)識(shí)有什么區(qū)別？零件描述（Library Reference）是零件在零件庫里的名稱，將外形和引腳功能相同的零件取的一個(gè)通用名稱；零件標(biāo)識(shí)是電路圖里

54、用戶根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)的名稱，當(dāng)然也不能隨意亂取。一般情況下可以統(tǒng)稱為零件名稱，而不必細(xì)分。</p><p>　　b．零件屬性對(duì)話框中的Part Fields和Read Only Fields有什么用？零件屬性對(duì)話框中的Part Fields有兩個(gè)作用，對(duì)于一般零件可以在這些設(shè)置中標(biāo)注零件的參數(shù)；對(duì)于仿真零件可以在這些設(shè)置中設(shè)置有關(guān)仿真的模型參數(shù)。Read Only Fields一般用于仿真零件中的仿真模型的定義。

55、</p><p>　　c．如何直接更換零件？在要更換的零件上雙擊，在彈出的零件屬性對(duì)話框中的Lib Ref中輸入新的零件描述，點(diǎn)擊OK按鈕即可完成零件的直接更換。 </p><p>　　d．如何設(shè)置常用零件的默認(rèn)零件封裝？可以用零件庫編輯器打開要修改的零件，在零件描述（Description）對(duì)話框中Designator標(biāo)簽頁里的Part Foot Print 1中輸入零件封裝名。此零件封

56、裝名即是該零件的默認(rèn)零件封裝。</p><p>　　e．如何直接從原理圖切換到PCB設(shè)計(jì)？點(diǎn)擊菜單Design\Update PCB命令，即可實(shí)現(xiàn)原理圖到PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)切換。但要注意打開需要切換的PCB圖，將其他無關(guān)的PCB圖關(guān)閉，否則會(huì)出現(xiàn)意想不到的問題。</p><p>　　f．如何批量修改零件屬性？點(diǎn)擊零件屬性對(duì)話框中的Globe按鈕，在整體修改對(duì)話框中可以設(shè)置整體修改選項(xiàng)，在Co

57、py Attributes中輸入有關(guān)替換設(shè)置，如{A*＝B*}則將A開頭的標(biāo)識(shí)符改成以B開頭的標(biāo)識(shí)符號(hào)。</p><p>　　g．系統(tǒng)不能識(shí)別零件庫怎么辦？系統(tǒng)不能識(shí)別零件庫可以試一下以下解決方法：將打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序重新安裝一遍，如果沒有打印機(jī)話，可以隨便安裝一個(gè)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序；有時(shí)候安裝一些軟件后也會(huì)造成系統(tǒng)不能識(shí)別零件庫，那樣的話可以重新安裝Protel程序。

58、 </p><p>　　h．原理圖無法打印怎么辦？原理圖無法打印可以按以下辦法解決：修改默認(rèn)打</p><p>　　印機(jī)；察看打印機(jī)的打印紙?jiān)O(shè)置是否是合適；打印機(jī)不能兼容。</p><p>　　5.3 PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題</p><p>　　a．布

59、線方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè)，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修。</p><p>　　b．各元件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?c．電阻，二極管的放置方式分為平放與豎放兩種： </p><p>　?。?）平放：當(dāng)電路元件數(shù)量不多，而且

60、電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好；對(duì)于1/4W以下的電阻平放時(shí),兩個(gè)焊盤間的距離一般取4/10英寸，1/2W的電阻平放時(shí),兩焊盤的間距一般取5/10英寸；二極管平放時(shí)，1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4～5/10英寸。</p><p>　　（2）豎放：當(dāng)電路元件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般是采用

61、 </p><p>　　豎放，豎放時(shí)兩個(gè)焊盤的間距一般取1～2/10英寸。</p><p>　　d．電位，IC座的放置原則 </p><p>　　電位器：在穩(wěn)壓器中用來調(diào)節(jié)輸出電壓，故設(shè)計(jì)電位器應(yīng)滿中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)輸出電壓升高，反時(shí)針調(diào)節(jié)器節(jié)時(shí)輸出電壓降低；在可調(diào)恒流充電器中電位器用來調(diào)節(jié)充電電流折大小，設(shè)

62、計(jì)電位器時(shí)應(yīng)滿中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)，電流增大。電位器安放位軒應(yīng)當(dāng)滿中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。</p><p>　　IC座：設(shè)計(jì)印刷板圖時(shí)，在使用IC座的場(chǎng)合下，一定要特別注意IC</p><p>　　座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個(gè)IC腳位是否正確，例如第1腳只能位于IC座的右下角線或者左上角，而且緊靠定位槽（從焊接面看）。</p>

63、;<p>　　e.進(jìn)出接線端布置:</p><p>　　相關(guān)聯(lián)的兩引線端不要距離太大，一般為2～3/10英寸左右較合適。 　 （2）進(jìn)出線端盡可能集中在1至2個(gè)側(cè)面，不要太過離散。</p><p>　　f．設(shè)計(jì)布線圖時(shí)要注意管腳排列順序，元件腳間距要合理。 7．在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線合理，少用外接跨線，并按一 定順充要求走線，力求直觀，便于安

64、裝，高度和檢修。</p><p>　　g．設(shè)計(jì)布線圖時(shí)走線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。</p><p>　　h．布線條寬窄和線條間距要適中，電容器兩焊盤間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符；</p><p>　　i．設(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行，例如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行。</p><p>　　5.4焊盤應(yīng)注意的常見問題</p&g

65、t;<p>　　焊盤內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時(shí)導(dǎo)致焊盤缺損。焊盤的開口：有些器件是在經(jīng)過波峰焊后補(bǔ)焊的，但由于經(jīng)過波峰焊后焊盤內(nèi)孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印制板加工時(shí)對(duì)該焊盤開一小口，這樣波峰焊時(shí)內(nèi)孔就不會(huì)被封住，而且也不會(huì)影響正常的焊接。 焊盤補(bǔ)淚滴：當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時(shí)，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計(jì)成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。相鄰

66、的焊盤要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會(huì)造成波峰焊困難，而且有橋接的危險(xiǎn)，大面積銅箔因散熱過快會(huì)導(dǎo)致不易焊</p><p><b>　　接。</b></p><p><b>　　五．調(diào)試</b></p><p>　　實(shí)踐表明，新安裝完成的電路板，往往難于達(dá)到預(yù)期的效果。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周全地考慮到元件值的誤差

67、、器件參數(shù)的分散性等各種復(fù)雜的客觀因素，此外，電路板安裝中仍有可能存在沒有查出的錯(cuò)誤。通過電路板的測(cè)試和調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足，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，就可使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。</p><p>　　5.1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試</p><p>　　接上電源(次級(jí)為12伏)，不帶負(fù)載情況下接通電源，按下電路板上電源開</p><p>

68、;　　關(guān)，測(cè)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。</p><p>　　5.2 最大輸出功率測(cè)試</p><p>　　將8Ω負(fù)載接入功率輸出端。再將信號(hào)源調(diào)至頻率f=1000hz，輸出電壓為1V，接到音頻放大器的聲道輸入端。將音調(diào)調(diào)節(jié)電位器調(diào)到最大。功率輸出端接上示波器、毫伏表。</p><p><b>　　圖4-1測(cè)試的接法<

69、;/b></p><p>　　調(diào)節(jié)音量電位器，使輸出信號(hào)失真度THD=3%時(shí)，測(cè)出功率放大器的輸出電壓Vo的</p><p>　　值，由公式P=Vo2/16計(jì)算放大器的最大輸出功率。</p><p>　　5.3 頻率特性測(cè)試</p><p>　　調(diào)節(jié)1000hz輸入信號(hào)幅度（或調(diào)音量電位器），使輸出信號(hào)為1V。測(cè)出電路輸入信號(hào)的大小Vi

70、的值。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的頻率，保持輸入信號(hào)Vi的大小不變，測(cè)量輸出</p><p>　　信號(hào)的大小。找出上下限頻率fL和fH，求出通頻帶BW=FH-f。</p><p><b>　　5.4 音樂試聽</b></p><p>　　在功率調(diào)試正常后，接上音樂信號(hào)源，試聽音量和音調(diào)電路對(duì)音樂的調(diào)節(jié)效果。調(diào)節(jié)聲道的音調(diào)電位器R20，能夠聽到高提升和低音調(diào)的

71、聲音有明顯的衰減。</p><p><b>　　結(jié)論與謝辭</b></p><p>　　大學(xué)四年，這次的論文和設(shè)計(jì)是我這大學(xué)期間干的最有意義的事之一。從最初的選題，開題到寫論文直到完成論文。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改論文，每一個(gè)過程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過這次實(shí)踐，我了解了音頻功率放大器用途及工作原理，熟悉了音頻功率放大器的設(shè)計(jì)步驟，鍛

72、煉了設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。不過從開始的原理圖的確定上，遇到了一個(gè)難題，剛開始用LM386，但在查資料后發(fā)現(xiàn)它達(dá)不到輸出功率20W，所以用TDA2030單通道的功放。放假回到學(xué)校后就開始著手畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作，一步一步的做下來。等做好設(shè)計(jì)的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)這是

73、個(gè)美好的過程，也不枉費(fèi)自己對(duì)這次設(shè)計(jì)和論文花的時(shí)間和精力。其實(shí)這么一次的鍛煉可以學(xué)到書本里許多學(xué)不到的知識(shí)，堅(jiān)韌、獨(dú)立、思考等。</p><p>　　但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。由于時(shí)間有限，未能完成全部安裝與調(diào)試工作，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒有作出最后的檢驗(yàn)，也感到遺憾。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)三年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很不全面。馬上要畢業(yè)了

74、，自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，努力使自己 成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是在老師的精心指導(dǎo)和鼓勵(lì)下完成的。老師深厚扎實(shí)的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和真誠(chéng)謙遜的品質(zhì)，使我在這次設(shè)計(jì)過程中收益匪淺。老師在設(shè)計(jì)方面對(duì)我的指導(dǎo)和幫助令我終身難忘。在此，謹(jǐn)向任老師表示衷心的感謝！</p><p>　　感謝所有支持和幫助過我的同學(xué)和老師！謝謝你們四年來的關(guān)照與

75、寬容，與你們一起走過的繽紛時(shí)代，將會(huì)是我一生最珍貴的回憶。 </p><p>　　此外，我還要感謝在我的論文中所有被援引過的文獻(xiàn)的作者們，他們是我的知識(shí)之源！</p><p>　　最后，再次向所有給予我?guī)椭凸膭?lì)的同學(xué)和老師致以最誠(chéng)摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

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