数控音频功率放大器生产工艺设计报告书.docx

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数控音频功率放大器生产工艺设计报告书

“电子产品综合设计”课程

“数控音频功率放大器”生产工艺

设计报告书

1、绪论5

1.1课题背景5

1.2扩声系统5

1.3功率放大器的概念及类别5

1.4功率放大器技术特点6

1.5低频功率放大器的性能指标6

2、用LM1036设计数控双声道低频功率放大器6

2.1TDA2030电气性能参数如下：

6

2.2LM1036的简介7

（一）简介7

（二）LM1036的工作原理7

（三）LM1036的电路特点8

2.3生产技术文件9

设计电路图9

技术说明12

元器件明细表13

元器件明细表14

PCB板15

工艺流程图15

工艺流程图16

印制板装配图17

印制板工艺说明18

制造工艺19

焊接工艺说明20

工具明细表21

岗位操作指导书22

2.4、作业指导书23

人员分配23

安全职责规程24

设计总结25

1、绪论

1.1课题背景

电子信息技术几乎主宰了整个电器行业的发展，随着电子技术的进步发展在功率放大器的设计上功能也不断更新。

功率放大器在家电、数码产品中的应用也越来越广泛，与我们日常生活有着密切关系。

随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。

在大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。

音频功率放大器作为音响等电子设备的后级放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。

同时音频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。

    目前，音频功率放大器仍以模拟功放为主流产品，模拟功放经历了数十年的不断改进和完善，其技术已发展到了顶峰。

模拟类功放是以线性放大为基础，功率放大器件有电子管和晶体管两类。

按功放静态工作点的设置可分为Ａ类放大，Ａ/Ｂ类放大和C类放大三种。

晶体管功放的最大优点是电源转换效率高（C类功放最大可达55%）、体积小、重量轻、发热量不大、生产成本低。

缺点是转换速率低、偶次谐波失真较大。

音质和可靠性指标都略逊于电子管功放。

随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率、更小的体积、更轻的重量、更多的功能和智能化方向发展

1.2扩声系统

我设计的低频功率放大器主要是将电信号转换成原声音信号（如音乐），通过扬声器发出声音。

整个扩声过程中由第一部分音源，然后通过调音台，把迅号集合再发送到功放，在功放进行信号放大的处理，最后送到扬声器。

扩声系统就是这样把一些细小的声音提高至可以给成千上万的人士所听到。

1.3功率放大器的概念及类别

功率放大器是一种电子放大器，它能将输入电压转换为高功率输出，在扩声系统中用来推动扬声器。

它分为电子管式（胆机）和晶体管式（石机）两种。

现代功率放大器外形尺寸都采用国际标准，可装配在482.6mm（19英寸）标准支架上，组合成不同功率的大小立柜。

功率放大器功率从50W-1000W，有单声道和立体声之分。

按当前音响消费的需求，民用音响中的功放（功率放大器）已基本定型为两大类，即纯音乐功放和家庭影院AV功放。

功放一般分为前级功放、后级功放与合并级功放。

为适应各种不同的要求，人们设计出形形色色的功率放大器电路．按其工作状态来分，主要有下面三类。

1．甲类（A类）功率放大器

2．

甲类放大器的静态工作点一般选在负载线的中点，晶体管在输入信号的整个周期内均有集电极电流，处于线性工作状态。

常见的单管功率放大器都工作于甲类，采用双管互补或准互补结构的功率放大器，也可以工作于甲类状态。

A类功放是重播音乐的理想选择，但其发热量惊人，效率低，售价也较贵。

2．乙类（B类）功率放大器

乙类放大器的静态工作点选在晶体管基极电流接近于零处，只有在输入信号的半个周期内有集电极电流，而在另半个周期内截止。

因此，乙类放大器须采用两只晶体管，并使它们在两个半周内轮流工作，才可在输出端获得完整的交流信号波形。

在讯号非常低时失真十分严重，产生的热量较A类机低。

3．甲乙类（AB类）功率放大路

4．

甲乙类放大器的静态工作状态介于甲类、乙类之间，工作点选在临近截止区，晶体管有一定的静态电流，即在输入信号的半个多周期内有集电极电流，可基本避免纯乙类状态的交越失真，但仍须双管推挽工作才能获得正常的输出波形。

大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。

可以获得优良的音质并提高效率减少热量。

上述三种类型的功率放大器，每种类型还可按电路结构分成若干种形式，如变压器耦合、滑动甲类、超甲类、数码甲类、0TL、OCL及BTL型等。

此外，功率放大器还有丙（C）类或乙十丙（BC）类及丁（D，脉冲型）类等。

C类功放失真非常高，只适合在通讯用途上。

D类功放效率最高，几乎不产生热量，理论上失真低、线性佳，但其工作复杂，增加的线路本身亦难免有偏差，所以真正成功的产品甚少，售价也不便宜。

有一些D类功放集成块音色音质很好，不过它们现在还只应用在汽车音响中。

1.4功率放大器技术特点

1．要求输出功率增大。

一方面是由于在扩声系统中使用的扬声器数量俞来俞多，因而要求放大器功率输出增加。

另一方面是要求增加功率储备量，以确保音乐信号峰值不过载，保证音质良好。

2．电路常采用直接耦合直流放大器，即尽量不用和少用电容，可进一步展宽放声带，减少相移，便于采用深反馈提高失真度和信噪比。

3．采用能减少瞬态互调失真的电路。

常选用的有准对称互补型和全互补型电路，来改善功率放大器开环技术指标。

4．极好的可靠性，功率放大器在使用中常常遇到各种恶劣环境，如负载短路和过压等，必须有设计很好的电路。

1.5低频功率放大器的性能指标

1、输出功率大；需要有足够大的功率驱动扬声器。

2、噪声要小；

3、电压增益大；

4、失真度要小。

2、用LM1036设计数控双声道低频功率放大器

2.1TDA2030电气性能参数如下：

电源电压Vcc

±6V～±18V

输出峰值电流

3.5A

功率带宽（-3dB）BW

10Hz～140KHz

静态电流Icco（电源电流）

＜60μA

谐波失真度

＜0.5%

①输出功率大:

在±12V的电源电压下，该电路能在4Ω负载上输出每路不少于15W的不失真功率，或在8Ω负载上输出每路不少于10W的不失真功率，其相对应的音乐功率分别为30W和20W。

②失真小：

放大器在输出上述功率时，最大非线性失真系数小于1%，而频宽却能达到14kHz以上，音域范围内的频率失真很小，具备高传真重放的基本条件。

③噪音低：

若把输入端短路，在扬声器1米外基本上听不到噪音，放送高传真节目时有一种宁静、舒适的感觉；另外由于使用性能优异的功率集成块，放大器的开机冲击声也很小。

该电路所采用的高传真功率集成块TDA2030是意大利SGS公司的产品，是目前音质较好的一种集成块,其电气性能稳定、可靠，能适应常时间连续工作，集成块内具有过载保护和热切断保护电路。

2.2LM1036的简介

（一）简介

     LM1036采用DIP20封装结构，形如一只中功率管，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。

该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。

LM1036主要参数：

电压范围：

 9～16V

静态电流：

 50mA

输出功率：

 25W

谐波失真：

＜0.02%，当f=1kHz，

RL=8Ω，P0=20W时

大容量控制范围，75分贝典型

音调控制，±15分贝典型

通道隔离，75分贝典型

失真，0.06％，为0.3Vrms的输入电平典型

高信噪比，80分贝的典型为0.3Vrms的输入电平需要很少的外部元件

工作电压：

 ±25V

转换速率：

 18V/μS

注为：

Vcc可以9V至16V和输出电容器的东西均 10uF/25V电解。

（二）LM1036的工作原理

LM1036功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和LM1036放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W02组成低音控制电路；C03，C04，W03组成高音控制电路；R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。

放大电路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C06等组成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10的作用是防止放大器产生低频自激。

本放大器的负载阻抗为4→16Ω。

为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，滤波电容采用2个2200UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。

（三）LM1036的电路特点

4个控制输入提供从远程控制系统的低音，高音，平衡和音量控制功能 ， 或通过直流电压的应用，或者，从4个可从规范了供电电路提供偏置电位齐纳。

每个音反应的定义是选择放弃理想的特征单个电容。

 低失真，0.06％，为0.3Vrms的输入电平典型 高信噪比，80分贝的典型为0.3Vrms的输入电平需要很少的外部元件 。

2.3生产技术文件

广东机电职业技术学

院电子有限公司

文件号

产品名称

设计电路图

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

电路原理图

PR-01

工作电路原理图

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广东机电职业技术学

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产品名称

技术说明

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

技术指导1

PR-01

电路分析

数控音功率放大器由控制板和功率放大器组成

控制板采用以stc89c52为核心的控制系统，利用单片机的PWM技术产生三路可调频率的方波信号。

再经过RC电路，使其变为相应的稳定的直流电压。

再通过LM324组成的跟随器，使之有足够的功率控制音调芯片LM1036的控制端口。

通过控制LM1036的4脚、12脚、14脚的偏置电压从而控制器音量、高音、低音。

LM1036功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和LM1036放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W02组成低音控制电路；C03，C04，W03组成高音控制电路；R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。

放大电路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C06等组成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10的作用是防止放大器产生低频自激。

本放大器的负载阻抗为4→16Ω。

为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，滤波电容采用2个2200UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。

输出级是功率放大器，它由集成运放TDA2030和桥式整流电路组成，其中组件C8、R9为电源退耦电路。

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产品名称

技术说明

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

技术指导2

PR-01

元器件选择要求：

在购买元器件时，应注意各元器件的参数，电解电容的耐电压值要比正常时大，电位器的阻值尽量大一点，普通电阻采用五色环进口优质金属膜电阻。

电解电容使用进口优质,聚丙烯材料，普通的使用涤纶电容。

外观检验标准：

A、元器件的封装、外形尺寸、电极引线的位置和直径应该符合产品标准外形图的规定。

B、外观应该完好无损、其表面无凹陷、划痕、裂口、污垢和锈斑；外部涂层不能有起泡，脱落的擦伤现象。

C、电极引线应该镀层光洁、无压折或扭曲，没有影响焊接的氧化层、污垢、伤痕很焊接痕迹。

D、各种型号、规格标志应该完整、清晰、牢固；特别是元器件参数的分档标志、极性符号和集成电路的种类型号，其标志、字符不能模糊不清。

脱落或有摩擦痕迹。

E、对于电位器、可变电容或可调电感等元器件、在其调节范围内应该活动平顺、灵活、无机械杂音；开关类元件应该保证接触良好，动作迅速。

各种元器件用在不同的电子产品中，都有自身的特点和要求，除上述共同点以外，往往还有特殊要求，应当根据具体的应用条件区别对待。

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产品名称

元器件明细表

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

选料

GY-P-01

序号|图号||名称||型号与规格|备注

1VR3稳压管7805

2VR2稳压管7912

3VR1稳压管7812

4VD二极管1N4007

5RP电位器47K

6R23电阻2K1W

7R19电阻100K

8R9电阻47K

9R8电阻2.2k

10R7电阻22k

11R3电阻10

12R2电阻22k

13R1电阻10k

14P排针Header4

15C36电容器104

16C35电容器4700uF/50V

17C34电容器220uF/50V

18C27电容器0.01u

19C20电容器0.39u

20C19电容器47u

21C18电容器0.22u

22C17电容器10n

23C14电容器0.47u

24C10电容器0.22u

25C9电容器10u

26C6电容器473

27C5电容器4.7u

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文件号

产品名称

元器件明细表

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

选料

GY-P-01

序号|图号||名称||型号与规格|备注

1U1STC89C52

2U224c02

3U3LM324AJ

4Y1XTAL12M

5SW-PB微动开关6*6*5

6ICTDA2030A

7N1LM1036N

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文件号

产品名称

PCB板

工艺流程图

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

流程

GY-P-01

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标准化

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文件号

产品名称

工艺流程图

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

流程

GY-P-01

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日期

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标准化

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文件号

产品名称

印制板装配图

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

GY-P-01

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文件号

产品名称

印制板工艺说明

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

制板

GY-P-01

印制电路板的工艺性

1.设计的工艺性

1）元器件排列：

整齐、疏密均匀、恰当的间距

2）装配孔径：

引线外径与装配孔径之间的配合应保证有恰当的间隙。

手插为0.2～0.3毫米；机插为0.3～0.4毫米

3）引线跨距：

2.5的整数倍

4）元器件的排列：

可实现连焊

5）专用测试点：

印制板上应单独设计专用测试点、作为调试、检测时触针的触点，而不要借用元器件引线的焊点来测试，以免造成对焊点的损伤

6）安装或支撑孔：

孔的四角必须有弧度,以免冲模的冲击引起裂缝

7）拼板法：

将印制板合理的拼接，适应机械自动焊的要求

2．加工的工艺性

1）引线孔的加工要求：

印制板上的所有孔眼及外形，必须一次冲制成型。

2）引线孔偏移量：

引线孔与焊盘应该是一个同心圆，焊盘环宽最窄处不得小于其标称环宽的1/5，否则容易造成焊接缺陷

3）可焊性要求：

试验方法：

采用中性助焊剂，焊料温度235℃，浸焊时间为2秒

质量要求：

润湿在焊盘上的焊料应平滑、光亮、无针孔及不润湿或半润湿等现象，缺陷的面积不应超过焊盘面积的5%并且这些缺陷不应集中在一个区域内

4）耐焊性要求：

印制板要在高温状态下进行焊接，所以，要求印制板基材和涂覆在铜箔面上的阻焊剂和字型符号应具有耐高温性能

试验方法：

将印制板铜箔面浸浮在260℃的焊料上，浸浮时间每次5秒,重复二次。

质量要求：

基板不应分层，铜箔、阻焊剂和字符不能起泡、龟裂和脱落

（5）翘曲度要求：

翘曲度是指印制板放在标准平面上板面弓起的高度与其长度之比,通孔插装为小于1%。

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制造工艺

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

插件线装配工艺

GY-P-01

插件线是将整形的元器件按要求插装到印制板上，经焊接固定插好的元器件。

在安排插线件插装前，先要熟悉产品对象（需生产的电路板），了解产品的构成、复杂程度、印制板的尺寸形状、使用哪些元器件等。

然后根据插件线人数的多少、员工的操作技能与熟练程度和生产量多少，确定每个员工的插装数量。

在安排各个工位插装的元器件时，要遵守下列原则：

1、安排插装的顺序时，先安排体积较小的跳线、电阻、瓷片电容等，后安排体积较大的继电器、电解电容、安规电容（一种大容量、高耐压的电容器）、电感线圈等。

2、插装印制板上元器件的位置，应安排先插装上方、后插装下方，以免前道工序已经插装的元器件妨碍后道工序的插装。

3、带极性的元器件如二极管、三极管、集成电路、电解电容等，要特别注意明确标志方向，以免插装错误。

4、要用波峰焊或浸焊炉焊接的，要考虑到240C度以上的焊接温度对元器件的损伤。

因此，如果电路板上有怕高温、助焊剂容易浸入的元器件，要格外小心。

可以安排对特殊元器件进行手工插装并补焊。

5、有容易被电击穿的集成电路时，要采取措施防止元器件损坏。

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产品名称

焊接工艺说明

Q/TAN3.848.004MX

数控音功率放大器

工序名称

产品型号

焊接

GY-P-01

（一）在印制电路板的装联焊接中，常用的机械自动焊接方式有三种形式：

浸焊、波峰焊及再流焊。

波峰焊工艺流程：

（本功放板采用短插/一次焊接，考虑到对元器件的损伤度和能耗问题）

插件前元器件必须预先成型切短，焊接期间不需再切脚，所以只需一次焊接完成。

步骤：

加共晶焊料，涂敷助焊剂（免清洗、无铅），添防氧化剂预热焊接冷却

（二）人工的烙铁焊方法：

1.焊前准备:

烙铁头部的预处理（搪锡）：

应在烙铁架的小盒内准备松香及清洁块（用水浸透），（如果不是长寿命烙铁头，需要用锉刀将头部的氧化层清除），接通电源后片刻，待烙铁头部温度达到松香的熔解温度（约150℃）时，将烙铁头插入松香，使其表面涂敷上一层松香,脱离松香与锡丝接触，使烙铁头表面涂敷一层光亮的焊锡，长度约5-10mm。

2.焊接步骤

烙铁头接触工件送上焊锡丝焊锡丝脱离焊点烙铁头脱离焊点

3.焊接要领

（1）烙铁头与被焊工件的接触方式

接触位置：

烙铁头应同时接触需要互相连接的两个工件，烙铁一般倾斜45;

接触压力：

烙铁头与工件接触时应略施压力，以对工件表面不造成损伤为原则。

（2）焊锡的供给方法

供给时间：

工件升温达到焊料的熔解温度时立即送上焊锡；

供给位置：

送锡时焊锡丝应接触在烙铁头的对侧或旁侧，而不应与烙铁头直接接触。

；

供给数量：

锡量要适中。

主要衡量标准为：

润湿角为15<θ<45；不能呈“馒头”状，否则会掩盖假焊点。

（3）烙铁头的脱离方法

脱离时间：

观察焊锡已充分润湿焊接部位，而焊剂尚未完全挥发，形成光亮的焊点时立即脱离，若焊点表面变得无光泽而粗糙，则说明脱离时间太晚了。

脱离动作：

脱离时动作要迅速，一般沿焊点的切线方向拉出或沿引线的轴向拉出，即将脱离时又快速的向回带一下，然后快速的脱离，以免焊点表面拉出毛刺。

最容易出现的2种违反操作步骤的做法：

其一：

烙铁头不是先与工件接触，而是先与锡丝接触，熔化的焊锡滴落在尚未预热的焊接部位，这样很容易导致虚假焊点的产生。

其二：

更为严重的是有的操作者用烙铁头沾一点焊锡带到焊接部位，这时助焊剂已全部挥发或焦化，失去了助焊作用，焊接质量极差。

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