功放电路设计与制作.docx

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功放电路设计与制作

功放电路的设计和制作教程

一、学习目标

1、   学习功放电路的设计方法；

2、   研究功放系统的设计方案；

3、   掌握功放系统的各项指标和TEA2025B芯片使用方法。

二、设计要求和技术指标

1、   技术指标：

（1）额定输出功率：

PL≥4W

（2）频率响应：

20Hz-20kHz

（3）总谐波失真：

＜3%

（4）负载阻抗：

RL＝8Ω

（5）电源利用率：

η≥50％

2、   设计要求：

（1）设计制作一个如上技术指标所示的功率放大器；

（2）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；

（3）要求绘出原理图，并进行仿真；

（4）在万能板上制作一个功率放大器，采用TEA2025B芯片实现电路；

（5）采用9V电源供电，输入、输出采用标准音频接头；

（6）测量功放系统的各项指标，电路应具有足够的功率放大倍数，输出信号无失真；

（7）撰写报告。

三、    设计参考内容

1、设计电路框图

设计电路框图如图3-1所示，以TEA2025集成芯片作为功放的核心器件，TEA2025集成块内部主要由两路功能相同的音频预放、功放、去耦、驱动电路、供电电路等组成，加上对应的外围电路设计构成了如图3-1所示的双声道功放子系统应用电路。

图3-1功放系统整体设计框图

2、电路的工作原理

电源由J3插座输入，其提供的+9V给芯片TEA2025提供电源，其中插头３是正极，1、2短接接电源地。

两路语音信号（左声道,右声道）经J1插座输入，经LS1，D_POT，R1，R2调节后再经C1，C2滤波送入芯片TEA2025的IN1和IN2输入端口，IN1（左声道）信号经芯片放大后经C11送入LS2左音响，IN2（右声道）信号经芯片放大后经C12送入LS3右音响。

OUT1，OUT2要分别并上电容C9，C10进行滤波，并分别串上电容C7，C8接到芯片的BOOT1,BOOT2端子。

FEE1，FEE2，SVR端子分别串上电容C4，C5，C6后接地。

四、实训仪器设备

TEA2025集成芯片、直流稳压电源、低频信号发生器、数字万用表、示波器、电子毫伏表、失真度计、电容、喇叭、负载电阻

五、实训内容及步骤

1、电路设计及元器件选择

（1）集成芯片的确定

根据项目任务要求，输出功率不大，包括失真度、电源利用率等要求也不是很高，市面上大部分功放集成电路均能达到指标要求，而应用电子管和晶体管以及场效应管等方式构成的功率放大器，虽然指标上可以做得更好，但是电路设计、制作、调试等相对复杂，所以选择功放集成电路的方式来完成本制作，电路设计、制作简单，调试方便，性价比高。

TDA2822一般是小随身听上面用的功放，LM386也差不多，TEA2025是电脑有源音箱上常用的芯片，电路简单，容易自制，价格便宜。

LM1875基本上和TDA2030一样，音质稍好些，TDA7294就比较高级，不容易做。

最后确定应用TEA2025双声道方式进行设计。

以下图5-1是TEA2025芯片管脚图，图5-2是TEA2025芯片各个管脚功能。

同学科根据附录提供的TEA2025芯片资料进行学习，了解各个管脚的功能，最终掌握其使用方法。

图5-1TEA2025芯片管脚图

图5-2TEA2025各个管脚功能

（2）外围电路以及元器件的确定

TEA2025是欧洲生产的双声道功率放大集成电路，该电路具有声道分离度高、电源接通时冲击噪声小、外接元件少，最大电压增益可由外接电阻调节等特点，应用于袖珍式或便携式立体声音响系统中作功率放大。

TEA2025主要电参数如下：

（1）极限使用条件。

在T=25℃时，电源电压Vcc=15V，输出峰值电流10=1.5A。

（2）主要电参数。

TEA2025集成电路工作电源电压范围为3-12V。

典型工作电压6-9V。

在Vcc=9V，RL=8Ω，T=25℃条件下，有以下主要电参数。

静态电流ICQ：

最大值为50mA，典型值为40mA。

电压增益GV：

双声道时的最大值为47dB，最小值为43dB，典型值为45dB。

输出功率PO：

当THD=10%，P=1kHz时，双声道时的典型值为1.3W，BTL时的典型值为4.7W。

谐波失真THD：

当F=1kHz，Po=250mW，RL=4Ω时，双声道时的最大值为1.5%，典型值为0.3%。

TEA2025集成块内部主要由两路功能相同的音频预放、功放、去耦、驱动电路、供电电路等组成，TEA2025集成电路的输出功率由电源电压和负载阻抗大小决定。

既可以构成双声道功放，又可以组成BTL功放。

其集成块的双声道典型应用电路如图5-3所示。

图5-3TEA2025内电路方框图及双声道应用电路

以双声道电路为例，音频信号经电容祸合从TEA2025的⑦、⑩脚输入，先经预放大后加到功率放大器，放大后的音频信号从②、15脚输出，由输出祸合电容耦合去驱动喇叭发声。

TEA2025集成块的①脚专用于BTL方式时用，当采用双声道方式时，应将其悬空不接。

（这里并没有具体讲解出外围电路的各个元器件的参数确定过程，因为问过程智宾老师，他说他也是在TEA2025资料中找的外围电路设计方法，所以要求学生在设计过程中直接选择电路中对应参数的元器件。

？

）

2、电路仿真与测试

（这个环节没做？

）

3、安装

因为学生未学过PCB课程，所以采用万能板安装，首先观察原理图，根据电气要求进行合理的整体布局，最大限度的减少叉线和飞线，降低干扰。

自己要形成一个大致的布局和接线方法，而且要尽量美观。

步骤如下：

a.用万用表检查万能板的内部结构，确定其内部的电气连接属性。

b.安装前先检查元器件的质量，安装时注意电解电容、集成芯片的引脚和极性。

c.合理布局，分级安装。

功率放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局.

d.安装一个元件，先要用尖嘴钳将其引脚成型，然后用镊子将其引脚放入万能板，高度要适中，符合电气标准

e.焊接，符合焊接工艺，焊点圆润，不虚焊。

4、调试

1）通电前检查

电子元件安装完毕，通常不宜急于通电，先要认真检查一下。

连线是否正确，可采用按线查找或者按照实际线路来对照原理图电路进行查线，防止错线、少线、多线以及接触不良的地方。

器件的安装情况，检查元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管的极性和集成元件的引脚是否连接有误；电源供电，信号源连接是否正确；电源端对地是否有短路的现象。

2）通电检查

把经过准确测量的电源接入电路。

观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否有异味，手摸器件是否发烫，电源是否有短路现象等。

如果出现异常，应立即断电源，待排除故障后才能再通电。

然后测量各路总电源电压和各器件的引脚的电源电压，以保证元器件正常工作。

TEA2025组成的电路出现的无声故障，应先检查外围电路，检查其⑥脚上的供电电源是否正常。

如偏低，可脱开该脚再测与该脚脱开的铜箔，如供电电压上升，则多为IC内局部有短路引起的。

如⑥脚供电正常，需检查IC外围电容有无失效，用万用表测量②、15电压是否为Va的一半。

如测得的电压为OV或接近VccI则多为IC内的功率管损坏引起的，应重换新件。

5、技术指标测量

本实验给出的电路测试参考框图如下：

在以上的参考框图中可知，直流稳压电源给整个电路供电，低频信号发生器作为信号的输入源，信号经过功率放大器A后实现放大。

通用示波器可以给出功放的频率范围。

电子毫伏表通过单刀双掷开关可分别测量出功放前后的电压值。

经过相应的参数计算便可得到功放的输出功率，电压增益，和电源利用率。

输出信号直接连入失真度计便可测出功放的失真度。

因此实验用到的仪器包括以下这些：

直流稳压电源一台；

直流电流表一台；

低频信号发生器一台；

电子毫伏表一台；

通用示波器一台；

失真度仪一台；

万用表一台；

滑线变阻器（20Ω/2A）两只。

（1）空载测试。

测试电路如下：

按测试参考电路图接好测试电路，未接负载RL，检查无误后，接上直流稳压电源。

从直流电流表测得空静态电流I静。

功放系统正常工作时I静＜50mA。

如果发现过大时，应立即关闭电源并查出原因，加以克服。

（2）满载条件下测试。

1）测量功率放大器的输出功率PL和电压增益Au

测试电路如下：

接入负载RL＝8Ω，用低频信号发生器产生频率f＝1KHZ的输入信号，用示波振荡，适当加大消振电容或反馈电阻来消除，若不存在自激振荡现象可逐渐增大输入信号，直至得到最大不失真输出电压波形，此时保持输出、输入信号大小不变，再用电子毫伏表分别测得功率放大器输入，输出电压Ui和Uo。

则功率放大器输出功率

和电压增益

2）测量电源利用率η

测试电路如下：

在测量功放最大不失真输出电压，计算功放输出功率的同时，用直流电流表测量稳压电源提供的满载条件下电流I动，然后将其与稳压电源UCC做乘积计算，就为电源提供的功率：

则电源利用率

。

3）测量功率放大器的频率范围

测试电路如下：

用低频信号发生器产生频率f＝lKHz的输入信号，用电子毫伏表测量功放输出电压，调节输入信号电压大小，让输出电压约等于最大不失真电压之一半，此时保持低频信号发生器的输出信号电压大小不变，让低频信号发生器输出信号频率上升，当输出电压下降至原来的

倍时，得上限截止频率fH，再让低频信号发生器输出信号频率下降，当输出电压也下降至原来的

倍时，得下限截止频率fL。

则功放的频率范围为fL～fH。

4）测量功放的失真度γ

测试电路如下：

用失真度计接在功率放大器的输出端就可以测得功率放大器的失真度了。

6、指标误差分析

额定输出功率：

PL≥4W

频率响应：

20Hz-20kHz

总谐波失真：

＜3%

负载阻抗：

RL＝8Ω

电源利用率：

η≥５０％

（1）额定输出功率的误差计算

对作出的实物进行通电，测量其额定输出功率，如其值PL≥4W，则满足设计要求，如其值PL=3.8W，则误差为

4W—3.8W=0.2W

频率响应、总谐波失真、其他指标、电源利用率等指标误差分析如上。

（2）误差分析

综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有:

元件本身存在误差；焊接时，焊接点存在微小电阻；万用表本身的准确度而造成的系统误差；读数误差；测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差；

电流表内阻串入回路造成的误差；示波器本身的准确度造成的误差等等。

六、实训报告要求

1、选定设计方案；

2、拟出设计步骤，画出电路、分析并计算主要元件参数值；

3、列出测试数据表格；

4、测试总结。

七、总结思考

1、总结功率放大器的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。

2、总结功放系统的主要指标的测试方法。

附件1功放系统总电路图