双声道立体声有源音箱.doc

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郑州科技学院

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《模拟电子技术》课程设计

题目：

有源音箱

学生姓名：

专业班级：

学号：

院（系）:

指导教师：

完成时间：

2012年月日

目录

摘要 -2-

第1章前言 -3-

1.1本设计的意义 -3-

1.2有源音箱的认识 -4-

第2章有源音箱的系统介绍 -4-

2.1有源音箱的组成 -4-

2.2有源音箱的工作原理 -5-

2.3有源音箱的主要元件介绍 -7-

2.3.1TDA2822M的介绍及其应用电路 -7-

2.3.21N4007二极管参数及耐压 -8-

第3章有源音箱系统硬件设计 -9-

3.1稳压电源电路图的设计 -9-

3.2前置放大电路的设计 -10-

第4章PCB板的设计 -11-

4.1设计软件的介绍 -11-

4.2设计步骤 -11-

4.3PCB板图设计中应注意的要点 -12-

第5章电路故障及解决方法 14

第6章结束语 15

答谢辞 16

参考文献 17

摘要

有源音箱主要由功放组件和电源变压器组成。

功放组件主要是前置放大器和功率放大器组成，前置放大器主要负责信号的电压放大、音量控制、多路音源的切换、音调调整以及阻抗匹配等功能，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出，电源变压器则为功放组件提供电能。

通过对集成前置放大器，集成功率放大器的设计和集成稳压电源的设计完成有源音箱的设计。

第1章前言

1.1本设计的意义

有源音箱实际上就是功放机与音箱的结合体。

咱们过去在市场上见到的家庭影院组合，是把功放机与音箱分开的，而有源音箱就是把功放机放在了音箱里。

在多媒体应用丰富的今天，一套多媒体音箱基本上是每一套系统中的标准配置。

而大多数用户往往会忽视这方面的选择，为什么会存在这种现象呢？

消费者一般存在两个极端的心态:

1,本身对音频系统表现就没有过高要求,只要能发声就行了,装机商人送的音箱就能满足他们；2,本身对音频质量有着一定水准的要求,对电脑这方面能力不报什么希望,所以也就迁就了。

其实这些消费者对于有源多媒体音箱还是存在某些误解的,随着国内多媒体音箱产业在不断竞争中发展，也涌现出不少好产品,其实只要你明白自己需要什么,还是能有产品能满足你的需求的。

1.2有源音箱的认识

有源音箱（ActiveSpeaker）又称为“主动式音箱”。

通常是指带有功率放大器的音箱，如多媒体电脑音箱、有源超低音箱，以及一些新型的家庭影院有源音箱等。

有源音箱由于内置了功放电路，使用者不必考虑与放大器匹配的问题，同时也便于用较低电平的音频信号直接驱动。

有源音箱是指在音箱内部装有自配功放的一类音箱。

这些功放是专门用于推动音箱内的喇叭，由于进行了专门的匹配设计，所以这些功放都能较好地用于推动音箱内的喇叭，从而让使用者不需再去考虑功放的功率有多大以及阻抗是否匹配等问题。

另外，由于在音箱内还装有在放大器的前边便进行分频的电子分频器以及每台功放仅仅负责放大一段频率的声频信号，所以放大器的效率往往可以做得高些，失真也相对可以小些。

此外，还有一些专业用内置功放电路的录音监听音箱和采用内置电子分频电路和放大器的电子分频音箱也可归入有源音箱范畴。

所谓有源音箱就是指将功放做在音箱内部，可直接与音源连接并正常工作的音箱。

一些有源音箱不仅将功放集成到音箱内，还将解码器也集成到音箱内部，可以直接接受数字信号，这就是数字有源音箱。

虽然从字面上看，有源音箱可以认为是必须插电源的音箱，但严格地说这个“源”应理解为功放，而不是指电源，因为有不少需要插电源却仍需外部功放推动的音箱，这些音箱显然不属于有源音箱。

第2章有源音箱的系统介绍

2.1有源音箱的组成

有源音箱主要由功放组件和电源变压器组成。

功放组件主要是前置放大器和功率放大器组成，其功能是用来对音乐信号进行放大并实现各种操控功能，而电源变压器则为功放组件提供电能。

有源音箱组成结构（图2-1）

　　前置放大器

功率放大器

电源

图2-1有源音箱组成结构

2.2有源音箱的工作原理

从信号源得到信号经运放推动再送到后级放大推动扬声器

2.2.1电路原理图

2.2.2焊接板图

2.3有源音箱的主要元件介绍

2.3.1TDA2822M的介绍及其应用电路

TDA2822是一片内部集成了双路音频功率放大器的集成电路，其工作电压范围是

1.8—15V，2脚是电源输入端，4脚是公共接地端，7、8、1脚分别是其中一路放大器的正

向输入、反向输入、输出端，6、5、3脚别是另一路放大器的正向输入、反向输入、输出端，

芯片工作时两个输出端的电压约等于1/2电源电压，因此C2、C5作为输出电容隔开直流电

避免烧坏喇叭；C4、C6是用来调整输出信号相移的，避免功放电路产生自激振荡而损坏；

C1、C2为反向输入端信号耦合电容，R2、R5为输入电阻，它决定了放大器的输入阻抗。

TDA2822M是一片非常经典的优秀音频功率放大集成电路，20世纪90年代初曾经被国内外家电厂商广泛用于便携式收录机中，在一些功率稍大的，尤其是带有机身扬声器的随身听中也可以经常看到TDA2822M的身影。

TDA2822M是为便携式录放音设备开发的双声道音频功放集成电路，具有低交越失真和低静态电流的特点，可工作于双声道立体声或单声道桥式放大（BTL）模式。

TDA2822M工作电压范围很宽，在1.8V-15V范围内均可正常工作。

TDA2822M的标称输出功率（1KHz,8Ω,9V,10%总失真）立体声方式时可以达到1W，桥接方式时可以达到2W。

TDA2822M的其他技术指标如下：

最大峰值电流（PeakOutputCurrent）：

1A；

静态电流（QuiescentDrainCurrent）：

≤9mAVCC=3V）；

总谐波失真（1kHz，8Ω～32Ω，典型值）：

0.2%；

闭环增益（典型值）：

39dB；

声道不平衡度（立体声状态，最大值）：

±1dB!

声道分离度（1kHz，立体声状态，典型值）：

50dB；

输入阻抗（1kHz，最小值）：

100kΩ；

负载范围：

≥4Ω。

TDA2822M价格便宜，不过购买时最好是买TDA开头的，最好是意法半导体原装的，不要买D开头的，也不要买TDA2822（即结尾没有“M”的）。

前者音质不好，后者供电电压范围窄，有DIP16封装的，比较少见，音质未见评论。

实际制作中多采用桥接方式，可以省去两个容易影响音质的输出电容，图1是一个声道的电路图，实际制作中需要两套这样的电路。

TDA2822M可以采用直耦方式工作，前提是输入信号不能带直流成分，否则在音源输入端应加上耦合电容。

在第一次上电时先不要接扬声器，用万用表测一下输出端（1脚与3脚之间），如果在毫伏级别就可以放心使用了，否则最好在输入端（7脚）接入一个1uF的高品质电容，如CBB电容，当然，电解电容也可以。

测量的时候注意万用表的挡位应该由大向小调，不要一下子放在最低挡以免烧坏仪表

2.3.21N4007二极管参数及耐压

较强的正向浪涌承受能力：

30A

最大正向平均整流电流：

1A

最高反向耐压：

1000V

低的反向漏电流：

5uA（最大值）

正向压降：

1.0V

最大反向峰值电流：

30uA

典型热阻：

65℃/W

典型结电容：

15pF

第3章有源音箱系统硬件设计

3.1稳压电源电路图的设计

直流稳压电源由电源变压器T、整流、滤波和稳压电路四部分组成，电网供给的交流电压u1（220V,50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压。

但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。

如图3-1所示。

图3-1直流稳压电源框图

有源音箱系统的稳压电源电路图如图3-2所示

图3-2稳压电源图

3.2前置放大电路的设计

TDA2822M构成的前置放大电路如图3-3所示

图3-3TDA2822M构成的前置放大电路

第4章PCB板的设计

4.1设计软件的介绍

Protel是电路设计软件，可以实现原理图设计、元件库设计、PCB板设计、以及相关的工业文件。

Protel99SE具有丰富的设计功能，能进行原理图的设计、印制电路板的设计、PCB板的设计等功能，现对其进行介绍：

Protel99SE采用数据库的管理方式。

Protel99SE软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel99大体相同，新增加了一些功能模块，功能更加强大。

新增的层堆栈管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。

4.2设计步骤

1.制作原理图

上一章已经描述过，这里不再赘述。

2.产生网络表

在原理图编译通过后，就可以产生相应的网络表了，这是原理图到PCB重要的一个环节，如果原理图存在错误，网络表是无法生成导入PCB中的。

3.制作物理边框（KeepoutLayer）

封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台，也对自动布局起着约束作用，否则，从原理图过来的元件会不知所措的。

但这里一定要注意精确，否则以后出现安装问题麻烦可就大了。

本设计制作的物理边框为99mmХ95mm.

4.元件的布局

元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方。

一般来说应该有以下一些原则：

（1）放置顺序:

先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的ＬＯＣＫ功能将其锁定，使之以后不会被误移动。

再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等。

最后放置小器件

（2）注意散热:

元件布局还要特别注意散热问题。

对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要高电容太近以免使电解液过早老化。

5.布线

走线的学问是非常高深的，每人都会有自己的体会，原则上是以最短的距离和最少的板层来走线，禁止走线交叉，少用过孔甚至盲孔或埋孔。

6.调整完善

完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜（这项工作不宜太早，否则会影响速度，又给布线带来麻烦），同样是为了便于进行生产、调试、维修。

敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺ＧＮＤ的铜箔，也可以铺ＶＣＣ的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好