电子工艺报告.docx
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电子工艺报告
电子工艺课程设计总结
设计题目：
集成功率放大器电路设计
学院：
电子工程学院
专业：
应用电子技术
学号：
1
姓名：
陈璐芸
指导老师：
X迪迪
2010年12月27日
一、设计目的
1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。
2．学会集成功率放大器的设计方法和性能指标测试方法。
3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
二、设计任务及要求
1．设计并制作一个集成功率放大器，主要技术指标要求：
①额定功率Po=1W（THD<3％）；
②负载阻抗RL=8Ω；
③放大倍数K=1+R3/R2=1+15000/1000=16倍；
④频率响应fL～fH＝40Hz～10kHz
⑤音调控制器特性1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有±12dB的调节
X围，AuL=AuH为＋20dB；
2．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。
3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。
4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。
三、总体设计思路和原理电路图
1工作原理：
输入信号经电位器RP调节，C1耦合，进入LM1875芯片同相输入的第1脚，进过芯片内部电压和电流放大后，从第4脚输出，完成信号功率放大去推动喇叭。
2各元件作用：
C1为输入耦合电容，隔离前级或音源的信号中的直流分量对后级影响。
C3为交流负反馈网络的交流对地电容，与R2和R3组成的交流负反馈网络决定了放大倍数K=1+R3/R2=1+15000/1000=16倍。
C6和C8为电源低频滤波电容，防止由于左右两声道公用电源时，由于电源滤波电容对低频信号阻抗产生的压降对放大回路形成负反馈，造成低频寄生振荡而发出“卟、卟”的汽笛声。
C5和C7为电源高频滤波电容，防止由于左右两声道供用电源时，由于电源滤波电容对高频信号阻抗产生的压降对方大回路形成反馈，稳定高频放大倍数，消除振荡。
C4和R4组成茹贝尔网络，吸收由于喇叭线圈自感应产生高频尖峰电压击穿LM1875芯片内部末级输出管，起保护作用，茹贝尔网络，并联在低频喇叭上的一只电阻和电容的串联，使得低音喇叭在相当宽的频率X围内呈现近似纯阻，进而使分频点稳定，改善阻尼，改善相位失真。
D1和D2为保护二极管，对输入过大的限制作用，同时又有防止正负电源接反时保护LM1875芯片不受损坏。
3电路仿真
仿真元件清单：
序号
元件标号
元件名称
元件数量
元件库符号
元件库名称
仪器or元件
备注
1
V1，V2
电源
2
POWER_SOURCES
D_POWER
2
R1-R4，RL
电阻
5
RESISTOR
3
R5
电位器
1
POTENTIOMETER
4
U1
集成芯片
1
OPAMP
LM1875
5
C1,C3,C6,C8
电解电容
4
CAP_ELECTROLIT
6
C2,C4,C5,C7
无极电容
4
CAPACITOR
7
D1,D2
二极管
2
DIODE
IN4001
8
XMM1-2
数字万用表
2
instruments
Multimeter
9
GND
地（公共端）
POWER_SOURCES
GROUND
10
XFG1
函数信号源
1
instruments
Functionenerator
11
XSC1
双踪示波器
1
instruments
Oscilloscope
12
XBP1
扫频仪
1
instruments
BodePlotter
仿真电路图：
四、方案论证比较
一台多媒体有源音箱出了问题，打开后发现其核心功放模块TDA2030已烧坏，因手头一时半会找不到TDA2030，于是就用和它封装一样的LM1875替代。
并在原电路的基础上加上NE5532做前级音调电路推动该集成功放，获得了立竿见影的效果。
该lC最大优点是在小功率输出时的音质能直逼中高档音响的听音效果。
在标准工作电压下能获得30W的平均功率，这在一般家用情况下已经足够。
该电路采用电流负反馈电路，其增益随着末级输出电流的增大而增大，这样能使低频重放力度增强。
LM1875采用TO-220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。
由LM1875构成的集成音频功率放大器
由μPC1238构成的1OW音频功率放大器电路图
五、电路板设计制作过程
制版元件清单：
序号
元件标号
元件名称
规格参数
元件数量
备注
1
IC
集成芯片
LM1875
1
3
R1
1/4瓦电阻
22KO
1
4
R2
1/4瓦电阻
1KO
1
5
R3
1/4瓦电阻
15KO
1
6
R4
1/2瓦电阻
8.2O
1
7
C1
电解电容
2.2uF/50V
1
C2
无极电容
100Pf（101）
1
独石电容
C3
电解电容
10uF/50V
1
C4,C5,C7
无极电容
104（100nF）63V
3
聚丙烯电容
C6,C8
电解电容
100uF/50V
2
D1,D2
二极管
IN4001
2
8
J1，J2，J3引出端
排针
2根合为一
14
散热片
DSJ30（30×5×15）
1
1875用
螺钉
3mm×10mm
1
固定1875
9
电路板
约8cm×5cm
1
10
焊锡
1
11
细砂纸
1
1、PCB图设计要求和注意事项
①PCB图尺寸大小要适中，过大时印刷连线过长，降低了抗噪声能力；过小时元器件过于密集，各元器件以及连线间会互相干扰、散热效果也不好。
②熟悉每个元器件实物，掌握元器件的外形尺寸、封装形式、引线方式、排列顺序。
围绕核心元件来布局，所有元件按水平或垂直方向布置。
③确定每个元件在板上的位置，位置合理，均匀紧凑，排列美观、整齐，充分利用空间，应把相互有关的器件尽量放得靠近些。
④对于带散热片的发热的元件，布局时应放在PCB板边缘，并预留散热片所占的空间面积，而且散热片要朝外放置。
⑤可调元件应布置在易于可调位置，带调节杆的元件，调节杆朝外放置，便于调节。
⑥输入端、输出端、电源端等引出端布置在PCB板边沿，便于测试。
⑦焊盘的形状和尺寸大小合适，初学者，一般焊盘外径要大于80mil，空间允许尽量大。
⑧连线的宽度一般要大于60mil，空间允许尽可能大，注意连线之间的距离不能靠得太近，容易短路。
而且连线尽可能短，以免产生干扰。
连线的拐弯处应取圆弧形，避免用直角。
⑨在连线无法排列或只有绕大圈才能走通的情况下，干脆用“飞线”连接，注意不能与元件交叉或靠元件太近。
一般单面板情况下处理较多。
⑩在PCB板布线面空白处添加学号、XX、日期等信息，注意要镜像。
2、PCB板制作过程
3、设计制作结果：
PCB图
实物图正面实物图背面
5测试内容方法、步骤和结果：
1、测试仪器：
万用电表，信号发生器、模拟示波器，直流稳压电源
2、测试内容方法和步骤
认真检查安装好后的电路板，电阻阻值是否对，芯片安装有无错误，连线有没有短路，有没有虚焊，整体布线是否完整。
检查无误后，可以进行测试。
先调节直流稳压电源输出电压为：
一路为15V，另一路也是15V，调好后，先关掉直流稳压电源，然后按下图连线接入测试版。
测量静态值。
在输出端接入负载电阻RL，打开直流稳压电源，用万用表测量输出端到公共端的直流电压VDo，正常值较小，约为0，如果较大，说明电路板有问题，需重新检查，如果正常，纪录以下测量值：
供电电压+VC和，工作直流电流，输出端直流电压，填入下表。
参数
+VC
-VC
IC
VDo
计算消耗功率：
PC=2VC*IC
测量值
15V
15V
-3.81.A
-9.646mV
114.4W
先关掉直流稳压电源，然后按下图连线，要接入负载RL。
测量电压放大倍数。
将信号发生器频率调为fi=1kHZ,幅度为Vi=300mVpp。
将电位器调到最大，打开直流稳压电源，调节示波器，如果波形无失真，用毫伏表分别测量输入和输出电压Vi和Vo。
Au=
=
=15.8≈16
测量最大不失真功率。
在测量放大倍数的基础上，逐渐增加信号发生器的幅度，使输出端出现最大不是真波形，读出并记录此时毫伏表的数值Vom，计算最大不失真功率。
Pom=
=
=11.78其中负载RL=8
测量上限频率和下限频率。
将信号发生器频率调为fi=1KHZ，幅度为Vi=300mVpp，用毫伏表测量此时的输出电压Vo=3.375V，并记录下来：
Vop=0.7
测量上限频率fH。
逐渐增大信号发生器频率，是输出端电压Vo下降到Vop，此时信号发生器频率就是所测量的上限频率fH。
测量下限频率fL。
逐渐减小信号发生器频率，是输出频率Vo下降到Vop此时信号发生器频率就是所测量的下限频率fL。
，fH=37.4kHZ.fL.=16.1HZ
测量残留噪声电压。
将电位器调到最小，用毫伏表测量此时的输出交流电压Vs=745.662mV。
六、误差分析：
①示波器,万用表本身的准确度而造成的系统误差;
②电流表内阻串入回路造成的误差;
③测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差
④测得纹波电压时示波器造成的误差;
七、心得体会：
通过电子工艺设计这一课程，我比较系统的学习掌握电子线路设计、电路板制作、安装、调试全过程，进一步掌握了电子线路课程知识和电子线路设计的方法。
以下几点是我在此过程中的小小体会：
1、在这一过程中，我比较深入的学习了Multisim、AltiumDesigner等软件的使用，为以后电子线路设计过程中电路仿真和PCB制图打下了坚实的基础。
在运用这些软件的过程中，必须清楚的了解其功能，认清每个按钮的作用和电子元件的符号，一边用时得心应手。
2、在制板过程中，我了解了许多细节：
如PCB板的打印、元件的封装与实物一致、电路板如何巧妙布线等。
制作的过程讲求耐心和技巧，许多问题也在同学的帮助下得以解决。
3在焊接过程中，必须具备熟练地焊接技术，否则容易出现虚焊、电路短路等问题。
再者就是电烙铁的使用要了解清楚，并注意安全使用。
我在这一方面并不熟练，多亏了同学的帮忙，才能完成。
4、调试测试过程中，我们必须严格按照讲义上的测试步骤进行测试，有不懂的可及时寻求老师帮助，另外注意真确使用测试仪器，注意安全。
七、注意事项
1．焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。
2．测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。
3.按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。
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