音频功率放大器课程设计.docx

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音频功率放大器课程设计

2.2方案的确定3

2.3方案的论证3

2.5电路分析4

2.6元器件简介4

2.6.1LM3864

2.6.2三极管90136

2.6.3扬声器6

2.6.4驻极体话筒7

第三章硬件电路安装与调试8

3.1电路安装与调试8

第四章总结10

第一章绪论

扬声器作为手机的重要零部件之一，生产过程中进行严格和精确的测试是不可缺少的环节。

为了提高国内在手机扬声器测试领域内的技术水平，同时从根本上改变传统测试方式中所存在的成本高、柔性差和效率低等弊端，作者设计并实现了基于虚拟仪器技术的手机扬声器测试系统。

并重点分析了几个关键技术问题及其解决方法。

通过自己设计功率放大电路，对所学的模拟电子技术基础理论进行实践应用，从而掌握功率放大电路的基本原理，以及其主要的元器件的应用和工作原理，参数的计算等内容。

课程设计内容要求由集成功率放大器电路LM386组成两极功率放大器，输入由驻极体话筒产生，输出由驱动扬声器进行输出。

课程设计过程中要求学生们能够发现问题并及时的解决问题，对由于元器件的参数选择不合理造成的不能正常功能工作能够找出原因并改。

随着时代的前进，人们对扬声设备的要求越来越高，这些要求不断推动新器件新电路的开发，并促进整个电声技术的发展，尽可能采用最新技术并与现代化技术结合起来，才能使得扬声设备不断发展和完善，才能有广泛的应用前景，才能在更多领域中发挥越来越大的作用。

但是设计采用的是独立元件，对于锻炼个人的动手能力和综合分析问题、解决问题的能力大有裨益

第二章设计原理及元器件介绍

2.1设计原理

集成功率放大器和分立元件功率放大器相比具有体积小、重量轻、调试简单、效率高、失真小、使用方便等优点，已经成为在音频领域中应用十分广泛的功率放大器。

当它外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。

为使外围元件最少，电压增益内置为20。

但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。

输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

特性（Features）:

*静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。

*工作电压范围宽，4-12Vor5-18V。

*外围元件少。

*电压增益可调，20-200。

*低失真度。

2.2.1LM386的引脚图

LM386的外形和引脚的排列如下图所示。

引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在

2.2方案的确定

由小组成员设计相应的功率放大电路的电路图如图2-1，其电压增益为20。

图2-1音频放大器原理电路图

2.3方案的论证

小组成员的设计方案得到了老师的认可和支持，本方案通过驻极体话筒将声音信号改为电信号后进入电路，后经过BJT9013对信号进行放大，再由LM386进行整理传送后由扬声器将电信号改成声音信号输出。

2.4整体电路工作原理

电路工作原理

通过驻极体话筒将声音信号改为电信号后进入电路，后经过BJT9013对信号进行放大，再由LM386进行整理传送后由扬声器将电信号改成声音信号输出。

2.5电路分析

2.6元器件简介

2.6.1LM386

LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。

与通用成集成运放相类似，是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路，第二级为共射放大电路，第三级为准互补输出级。

LM386的外形和引脚的排列如图2-2所示。

引脚1和8为电压增益设定端，引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端，引脚4为地，引脚5为输出端，引脚6为电源。

使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μf。

LM386的电源电压4-12V或5-18V，静态消耗电流为4mA，电压增益为20-200dB，在1、8脚开路时，带宽为300kHz，输入阻抗为50k,音频功率为0.5W。

尽管LM386的应用非常简单，但是稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间、甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频接头、旋音量调节钮），都会带来瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。

1、通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，断开时增益为20dB。

因此用不到大的增益，电容就不要接了，不光省了成本，还会带来好处--噪音减少，何乐而不为？

2、PCB设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386；地线尽可能粗一些；输入音频信号通路尽可能平行走线，输出亦如此。

这是死理，不用多说了吧。

3、选好调节音量的电位器。

质量太差的不要，否则受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质，转那么多圈圈，不烦那！

4、尽可能采用双音频输入/输出。

好处是：

“＋”、“－”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。

4、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！

实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。

工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。

增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。

在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致，这个电容可千万别省啊！

5、减少输出耦合电容。

此电容的作用有二：

隔直+耦合。

隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。

它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。

减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率（fc＝1/（2π*RL*Cout））提高。

分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适，这是我的经验值。

6、电源的处理，也很关键。

如果系统中有多组电源，太好了！

由于电压不同、负载不同以及并联的去耦电容不同，每组电源的上升、下降时间必有差异。

非常可行的方法：

将上电、掉电时间短的电源放到+12V处，选择上升相对较慢的电源作为LM386的Vs，但不要低于4V，效果确实不错

图2-2LM386的外形和引脚的排列

2.6.2三极管9013

　9013，如图2-3所示。

是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广,它是NPN型小功率三极管。

参数：

集电极电流Ic：

Max500mA

工作温度：

-55℃to+150℃

集电极-基极电压Vcbo：

40V

主要用途：

放大电路

图2-3三极管9013

2.6.3扬声器

扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，而对于音响效果而言，它又是一个最重要的部件。

扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。

音频电能通过电磁，压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振（共鸣）而发出声音。

按换能机理和结构分动圈式（电动式）、电容式（静电式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电离子式和气动式扬声器等，电动式扬声器具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点，应用广泛；按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式；按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环；按工作频率分低音、中音、高音，有的还分成录音机专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等；按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗；按效果分直辐和环境声等。

2.6.4驻极体话筒

驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。

属于最常用的电容话筒。

由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。

工作原理：

高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷（Q），由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。

电容上电荷的公式是Q＝C×V，反之V＝Q/C也是成立的。

驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。

最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。

由于场效应管时有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体话筒都要加一个直流偏置才能

图2-4LM386工作原理图

第三章硬件电路安装与调试

3.1电路安装与调试

首先，对看懂安装电路图。

将电路图中的元件与实物件进行对照，对号入座。

再对元件进行检测，确保每一个元件都是完好无损，可以正常工作的，排除有故障的元件。

其次，对元件的引脚进行预成型处理。

安装是注意：

先小后大，先里后外，先低后高，先清后重的原则。

最后，用电烙铁和焊锡进行焊接工作。

焊接时注意事项如下：

（1）从烙铁架上拿出电烙铁，以45度靠紧焊接面进行预热；

（2）然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；

（3）焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝（应控制焊锡丝的熔化量不能过多，以免造成浪费；

（4）在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。

如焊锡过多，可把烙铁头上的焊锡甩干净，然后不用焊锡丝或极少量的焊锡丝重焊一遍，移去时正好吸去多余的焊锡；

（5）如果焊点有连焊，也应将焊锡线（其中有助焊剂）与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下移走，吸去多余的焊锡；

（6）如果要用电烙铁去除焊盘孔中的锡（即挑孔），应该将印制板拿高，把烙铁头置于比印制板低的位置，将烙铁头在焊盘孔上擦几下，可以将焊盘孔中的焊锡吸流到烙铁头上去。

如果印制板较小，可以用烙铁将焊盘上的锡熔化，然后迅速开烙铁，将印制板在工作台上轻敲一下，使焊盘上的熔锡振落；

（7）将烙铁头上的多余焊锡甩在废锡盒中，再将电烙铁插入烙铁筒中。

（8）正常焊接时，电烙铁与平面应保持角度是45度。

（9）手拿锡线时，锡线头长度应留出3-5CM。

（10）焊点的标准是：

焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。

（11）常见的不良焊点有：

虚焊，假焊，漏焊，锡球，锡尖等。

（12）烙铁尖上有锡渣时在焊锡棉上擦掉，焊锡棉要清洗干净，使用时要保持湿润。

（13）烙铁使用后必须放在烙铁架上，不充许传递，防止意外烫伤。

（14）组件脚突出线路板太短会导致锡球脱焊。

（15）排焊时，要把握用锡量，速度要快，拖到最后点应还有助焊剂。

所有插件装配美观、均匀、端正、整齐、不能歪斜、高矮有序、剪脚留头哎面上1±0.5mm，焊点要求圆滑，光亮，防止虚焊，搭焊和散焊。

所有元器件安装位置，记性等检查无误后，即可通电调试。

第四章总结

通过这次课程设计即加强了模拟电子技术基础理论知识的了解，同时又体会了分析问题的方法，了解了许多从前没有涉及的知识，知道了LM386的工作原理,驻极体话筒和扬声器的工作过程，以及BJT9013的相关知识。

本次课程设计让我们通过小组合作的方式来完成老师布置的设计任务，不仅提高了我们的团队合作意识，更使我们的动手能力得到了进一步的加强，所以课程设计是一门有趣而又丰富多彩的课程。

附录

参考文献

1、段九洲主编，《电源电路——实用设计手册》，辽宁科学