畢業(yè)設(shè)計(jì)---家用功率放大器

1、<p><b>　　2009屆畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) </p><p>　　課 題： 家用功率放大器 </p><p>　　班 級(jí)： 應(yīng)用電子技術(shù)6班 </p><p><b>　　摘 要</b>

2、</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的追求，現(xiàn)代人對(duì)聽覺的水平要求越來越高，所以對(duì)音響的音質(zhì)真實(shí)性要求越來越多，并能對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぱb飾，使聲音音質(zhì)真實(shí)優(yōu)美動(dòng)聽。因此，我們這次的研究主要對(duì)象是高保真家用功率放大器, 然而功率放大器是在音響系統(tǒng)中是把微弱的音頻信號(hào)放大到足以驅(qū)動(dòng)喇叭單元工作，重放出人耳能聽到的聲音設(shè)備。本設(shè)計(jì)主要介紹采用LM3886芯片設(shè)計(jì)的功率放大器，它在應(yīng)用場(chǎng)合能提供非常低的失真度

3、和高質(zhì)量的音色，還具有了高增益、快轉(zhuǎn)換速率、寬功率帶寬、大輸出電壓擺幅、大電流能力和非常寬的電源范圍等特性。系統(tǒng)采用大回環(huán)電壓負(fù)反饋控制輸出，配以普通雙路橋式整流濾波電路，放大器采用內(nèi)部補(bǔ)償，增益控制在26dB左右。它可用于家用功放，高品質(zhì)音頻系統(tǒng)，立體聲唱機(jī)等。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞： 高保真 家用功率放大器 LM3886 </p><p><b

4、>　　引 言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，音頻功放（APA）技術(shù)的最新發(fā)展進(jìn)一步提高了音響的音質(zhì)，以及人們生活水平的不斷提高，各種新型家庭影院的新技術(shù)、新品種器材不斷涌現(xiàn)，市場(chǎng)中的音響設(shè)備品種繁多，音響愛好者被商店里的設(shè)備搞得眼花繚亂，無從下手，往往投入較大的資金而得不到較好的重放效果。高保真功放就克服了傳統(tǒng)音響的這些缺點(diǎn).表現(xiàn)出了聲音的真實(shí)性.我們所做的LM3886高保家

5、用功率放大器就是使重放的聲音跟真實(shí)的聲音高度相似.如果從重放聲的角度來講，高保真音響系統(tǒng)非常講究表現(xiàn)音樂的內(nèi)涵和細(xì)節(jié)，通過器材的重放能夠表現(xiàn)出音樂所要表達(dá)的深刻含義，與欣賞者產(chǎn)生情感上的交流，在重放時(shí)對(duì)音樂中的細(xì)微聲音都能表現(xiàn)出來。</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　摘要................................

6、................................1</p><p>　　引言...........................................................2 第一章 概述.........................................................3 1.1 主要內(nèi)容..........

7、..............................................4</p><p>　　1.2 功放的發(fā)展史...............................................5 </p><p>　　第二章 功放的定義、種類及性能指標(biāo)...................................6</p><

8、;p>　　2.1 功放的定義.................................................7</p><p>　　第三章 家用功放的組成模塊...........................................8</p><p>　　2.1 電源部分..........................................

9、.........9</p><p>　　2.2 放大部分..................................................10</p><p>　　第四章 LM3886高保真音頻放大電路的基本原理........................11</p><p>　　第五章 電路板的制作與調(diào)試.................

10、.........................12</p><p>　　4.1 電路板的制作..............................................13</p><p>　　4.2 電路板的調(diào)試..............................................14 </p><p>

11、　　總結(jié) ..............................................................15</p><p>　　致謝 ..............................................................16</p><p>　　參考文獻(xiàn)：.................................

12、........................17注釋...............................................................18</p><p>　　附錄1.............................................................19</p><p>　　附錄2............

13、.................................................20</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　本文主要介紹高保真功率放大器，我們所用的芯片LM3886，放大器它具有非常低真度和高品質(zhì)的性能，最少的元件，保護(hù)電路包括內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷。并且在第四章更加詳細(xì)的介紹了LM3886，已在各種多媒體音響里

14、面得到了廣泛的運(yùn)用。第一、二章著重介紹了音響的發(fā)展史和功放的定義、種類、原理及性能參數(shù)，第五章論述了電路板的制作和調(diào)試的過程，最后做出了總結(jié)。 </p><p>　　第二章 功放的定義、種類及性能指標(biāo)</p><p><b>　　2.1 功放的定義</b></p><p>　　利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功

15、率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過的電流會(huì)等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。　　功率放大器，簡(jiǎn)稱“功放”。很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶

16、動(dòng)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。</p><p>　　第三章 家用功放的組成模塊</p><p><b>　　3.1 電源部分</b></p><p>　　電源系統(tǒng)通常由電源變壓器、

17、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。</p><p>　　電源變壓器將電網(wǎng)提供的交流電壓變換到電子線路所需的交流電壓范圍，同時(shí)還可起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用，可升壓也可降壓。</p><p>　　整流電路將變壓器變換和交流電壓變?yōu)閱蜗蛎}動(dòng)直流電壓。</p><p>　　濾波電路對(duì)整流輸出的脈動(dòng)直流進(jìn)行平滑處理。</p><p>　　穩(wěn)壓電路

18、將濾波輸出的直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持輸出電壓的基本穩(wěn)定。出于我們對(duì)電路的選擇，還有考慮到LM3886的特性，我們選擇輸入為20V交流電壓，如圖，經(jīng)整流橋堆整流后輸出±12V雙向直流電壓。然后經(jīng)電容濾波升壓輸出雙向直流電壓輸出供電。</p><p><b>　　圖2.1 電源</b></p><p><b>　　3.2 放大部分</b>

19、</p><p>　　放大我們采用的芯片是LM3886，　M3886TF是美國(guó)NS公司推出的新型的大功率音頻放大集成電路，其后面的TF為全絕緣封裝，和 LM1875T相比，它的功率較大，在額定工作電壓下最大可達(dá)68Ｗ的連續(xù)不失真平均功率，同樣具有比較完善的過壓過流過熱保護(hù)功能， 最可貴的是它具有自動(dòng)抗開關(guān)機(jī)時(shí)的電流沖擊的功能，使揚(yáng)聲器能夠安全的工作。 LM3886優(yōu)異的性能，使得它在近幾年音響制作中廣泛的應(yīng)用，許

20、多成品功放機(jī)中就有直接的應(yīng)用它擔(dān)任后級(jí)功放或者用它作為重低音放大電路。采用了美國(guó)NS公司（國(guó)家半導(dǎo)體公司）推出的新型高保真音響功放集成電路LM3886TF作功率放大，用運(yùn)放NE5532或AD827作前置線性放大和音調(diào)放大。其特點(diǎn)有：輸出功率大（連續(xù)輸出功率68W）、失真度?。偸д婕釉肼?lt;0?03％）、保護(hù)功能（包括過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、電流限制、溫度限制、開關(guān)電源時(shí)的揚(yáng)聲器沖擊保護(hù)、靜噪功能）齊全，外圍元件少，制作調(diào)試容易，工作穩(wěn)

21、定可靠。由于用它制作功率放大電路具有簡(jiǎn)易，適用的特點(diǎn)，特別適合于燒友以及電子愛好者的制作。 </p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　LM3886TF的電氣參數(shù)如下： 　　LM3886在VCC=VEE=28V、 4歐負(fù)載時(shí)能達(dá)到68W的連續(xù)平均功率，在VCC=VEE=35V，8歐負(fù)載時(shí)能達(dá)到50W的平均功率。具有較寬的電源電壓范圍VCC+VEE為

22、20V-94V； 　　總諧波失真+噪聲：60W 20Hz<F 　　轉(zhuǎn)換速率(SLEW RATE):VIN=2.0VP-P、tRISE=2ns 時(shí)的值為 19V/us 　　總靜態(tài)電流：50mA 　　輸入偏流： 0.2uA 　　增益帶寬乘積: 8 MHZ 　　各腳位定義及典型電路： </p><p><b>　　圖 3.2 </b></p><p><b&

23、gt;　　功放原理圖</b></p><p>　　第四章 LM3886高保真音頻放大電路的基本原理</p><p>　　如圖4.1所示為L(zhǎng)M3886的雙電源供電音頻功率放大電路。輸入信號(hào)Vin經(jīng)過C1耦合到LM3886的①腳，功率放大后從④腳輸出加到揚(yáng)聲器。R5、C5串聯(lián)接在輸出端用以抑制高頻噪聲。正電源+Vcc 、負(fù)電源-Vcc分別接在⑤腳和③腳，并且采用100µ

24、;F電解電容與0.1µF小電容并聯(lián)作為電源去耦濾波，其中0.1µF小電容主要濾除高頻噪聲。</p><p>　　在現(xiàn)代電子設(shè)備中，放大倍數(shù)往往非常大，為了使放大倍數(shù)的表示和計(jì)算方便，常采用對(duì)數(shù)表示，稱為增益。增益的單位常用“dB”（分貝）來表示。</p><p>　　像其他大電流放大器一樣，在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)應(yīng)注意：</p><p>　　負(fù)載電流

25、返回地、輸出補(bǔ)償?shù)睾腿蹼娏鞯匾珠_走線；大電流走線要盡可能遠(yuǎn)離輸入信號(hào)線，以防止高頻自激振蕩。通常容易出現(xiàn)輸出端電流產(chǎn)生電磁波經(jīng)過空間耦合到輸入端造成高頻自激振蕩，出現(xiàn)這種情況時(shí)可以用一個(gè)50～500pF的小電容跨接在輸出端即可消除自激。像大多數(shù)功率放大器一樣，LM1875也不能驅(qū)動(dòng)大電容負(fù)載。</p><p>　　一般負(fù)載電容典型值在2uF之內(nèi)不會(huì)發(fā)生自激振蕩；當(dāng)負(fù)載電容大于2uF時(shí)，可以在輸出端與負(fù)載之間串聯(lián)

26、一個(gè)電阻（至少10Ω）來防止自激，也可以在輸出端與負(fù)載之間串聯(lián)一個(gè)1Ω電阻與5uH電感并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來防止自激。</p><p><b>　　電路板的制作與調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1電路板的制作</b></p><p><b>　　制作PCB板：</b></p><

27、p>　　1.用卡尺測(cè)出每個(gè)元件實(shí)物圖的尺寸大?。ê更c(diǎn)2-3倍）。</p><p>　　2.在Protel99軟件里畫出元件及元件封裝。3.畫出電路原理圖。4.導(dǎo)入及手工布線。5.設(shè)置焊點(diǎn)和導(dǎo)線的大?。ㄔO(shè)置導(dǎo)線寬度D/R）。6.按T/E將線和焊點(diǎn)連結(jié)起來（內(nèi)部直徑和外部大?。?。7.設(shè)置禁止布線層：keep-out layer—PL。即可設(shè)置8.附銅。（大面積附銅和部分附銅。部分附銅：?jiǎn)螕舨糠指姐~再按TAB鍵可

28、改所要附的銅的屬性。大面積附銅：設(shè)置去掉死銅。9.對(duì)制好的PCB板進(jìn)行打印設(shè)置（如：打印時(shí)單擊右鍵點(diǎn)Configuration按部線的放位，去掉不必要的層；色彩設(shè)置，選取單色打印，即Mono；使板子出現(xiàn)小孔：打印設(shè)置—Configuration—Holes;在附銅時(shí)設(shè)定右邊參數(shù)為0.3mm 和0.2mm去掉死銅）。10.把PCB圖打印在油紙上。11.用傳熱機(jī)把原理圖壓到銅箔辦上。12.在氯化鐵溶液里腐蝕。</p><

29、p><b>　　焊接：</b></p><p>　　工具為20W普通內(nèi)熱式電烙鐵一把、鉗子、螺絲刀等等。經(jīng)過一系列的準(zhǔn)備就緒之后，焊接也是最麻煩的一關(guān)，焊接時(shí)首先焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，最后焊LM3886。焊接LM3886前須先把LM3886用螺絲固定在散熱片上，要不然的話會(huì)由于焊接時(shí)溫度過高導(dǎo)致芯片燒壞否則在最后裝散熱片時(shí)螺絲很難打進(jìn)去。LM3886與散熱片接觸的

30、部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時(shí)必須注意焊接質(zhì)量，避免虛焊，最后檢查一下，及時(shí)補(bǔ)焊。要不然會(huì)導(dǎo)致電路不通。</p><p>　　5.2 電路板的調(diào)試 </p><p>　　本功放板調(diào)試特別簡(jiǎn)單，電路板焊好電子元件后，要仔細(xì)檢查電路板有無焊錯(cuò)的地方，特別要注意有極性的電子元件 ，如電解電容，橋式整流堆，一旦焊反即有燒毀元器件之險(xiǎn)，請(qǐng)?zhí)貏e注意。起初第一次靜態(tài)調(diào)試的時(shí)候，就是由于

31、電解電容極性接反，而且電流偏高，電容被燒掉了，經(jīng)過失敗的教訓(xùn)后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，用萬用表仔細(xì)的檢查電路的每一個(gè)部分，然后進(jìn)行第二次的靜態(tài)調(diào)試，調(diào)試時(shí)首先輸入雙18VAC電源, 然后進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試,使輸入短路U1=0,輸出也要為U0=0， 接上變壓器，放大器的輸出端先不接揚(yáng)聲器，而是接萬用電表，最好是數(shù)顯的，萬用表置于DC*2V檔。功放板上電注意觀察萬用電表的讀數(shù)，在正常情況下，讀數(shù)應(yīng)在30mV以內(nèi)，否則應(yīng)立即斷電檢查電路板。若電表的讀數(shù)在正常

32、的范圍內(nèi)，則表明該功放板功能基本正常，第一步靜態(tài)調(diào)試成功。</p><p>　　第二步就是動(dòng)態(tài)調(diào)試,先輸入信號(hào)源1000Hz, 用示波器測(cè)到此時(shí)輸出波形電壓有效值為U=17V，看示波器上的波形是否失真,然后測(cè)失真度, 最后接上8Ω揚(yáng)聲器，CD機(jī)播放惠威測(cè)試音樂作為輸入信號(hào)，旋轉(zhuǎn)音量電位器，音量大小應(yīng)該有變化，當(dāng)旋轉(zhuǎn)音量電位器慢慢增大聽是否揚(yáng)聲器失真，旋轉(zhuǎn)音量電位器慢慢減小到最小聽揚(yáng)聲器是否有噪音有的話說明放大器音

33、質(zhì)不是很好，調(diào)節(jié)高低音旋鈕，就可以聽到各種頻率變化時(shí)，所輸出來的悅耳的聲音了，這就是音響的效果。 </p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過多才測(cè)試和改善，我們的家用功放取得了初步成功，我們的電路輸入電源電壓為±15V，電路調(diào)試所達(dá)到的試聽效果是所輸出的聲音悅耳動(dòng)聽，達(dá)到我們先前的預(yù)測(cè)，電路越是簡(jiǎn)潔，電信號(hào)在傳輸過程中的損失就越

34、小，電路對(duì)電信號(hào)的影響也就越小，失真也就越小，重放的音質(zhì)也就越好。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步鞏固了所學(xué)的知識(shí)，理論和實(shí)踐方面都有了很大的提高，也是對(duì)我們大學(xué)所學(xué)的東西的一次肯定，但由于時(shí)間短、經(jīng)驗(yàn)少、設(shè)備和資料缺乏，本次的設(shè)計(jì)還是存在一些不足之處。比如可以簡(jiǎn)化電路、美化外觀、信號(hào)干擾、散熱片整體性的設(shè)計(jì)等，還有布線這方面有待進(jìn)一步改進(jìn)，本放大器適用性強(qiáng)，可擴(kuò)展到±12V～±25V，10W～25W的功放

35、，并且用途廣泛，比如在商場(chǎng)、家里、KTV、學(xué)校等。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是在xx指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下進(jìn)行的，吳老師的幫助與關(guān)懷，從他的身上我們學(xué)到的不僅僅是知識(shí)，更多的是做人。x老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，為人謙遜，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與論文的寫作過程中，x老師沒有給我們?nèi)魏螇毫?，讓我們擁有了很大的發(fā)揮空間。 一日為師終身為父。在此，

36、我們也要向兩年來辛勤培養(yǎng)和教育，關(guān)心，幫助我們的恩師們表示我們最誠(chéng)摯的敬意和感謝！我們對(duì)于父母不能用感謝，更多的是愧疚。的確，每每想到我們的父母，眼底總是涌動(dòng)出愧疚的淚水，他們給了我們生命、思想和全部的愛，在我近二十年的讀書生涯中，他們用自己微薄的力量保護(hù)著我們，用自己辛勤的勞動(dòng)支持著我們，我們無以為報(bào)，只能讓自己在今后的道路上踏實(shí)向上，走好每一步。 </p><p><b>　　PCB圖&