低音炮.docx
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低音炮
黄冈师范学院
物理与电子信息学院
设计课题：
低音炮设计与制作
姓名：
林亮
班级：
电子信息工程1001班
学号：
201022240122
报告完成时间：
2012年6月8日
第一章绪论
随着科技的发展以及经济基础的发展，超重低音喇叭与宽频喇叭进入了音响世界。
超重低音喇叭就是把架构加强，宽频喇叭就是把声音差异更加明晰。
超重低音喇叭人耳的可闻是极其有限的，反而是人的其它感官会感受得到，这就是震撼的感觉！
就音响与家庭影院反映的音频节目源的需要来说，超重低音只是在特定的节目源存在并需要还原的，有它，可以使节目源的还原更加结实，无它，就给人缺乏力量、能量的感觉。
比如，在电影院或者在现实中，我们能够感受得到飞机起飞时那种力量与能量的震撼，但是如果我们的家庭影院没有配置超重低音喇叭音箱或者配置不合理，我们就无法感受这种震撼，但也仅此而已。
低音炮音响是虑出音频高低音信号,对低音信号进行前置放大,达到一定的强度后,再进行功率放大,对于高频信号直接进行放大.放大后输出的声音发生共振,达到重低音的效果.
整个电路主要由正负稳压电源,低频信号滤出电路,前置放大电路,功率放大器共四部分构成.设计的电路结构简洁,实用,充分利用到了集成功放的优良性能.实验结果表明该功率放大器在带宽,失真度,效率等方面具有较好的指标,较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路.
第二章系统电路设计
2.1系统总体设计架构
2.2各单元电路设计
（1）前置放大电路图：
音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。
声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。
一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。
所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。
对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。
前置放大器的主要功能：
一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。
由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。
如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。
对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。
前置放大电路可以采用集成运算放大器构成的前置放大器,也可以采用专用前置放大器IC构成的前置放大器电路,从经济方面考虑本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF347、LF353、LF357、LF356、0P-16、OP-37、NE5532、NE5534等。
主要考虑的技术指标是带宽、电压增益、转换速率、噪声和电流消耗等。
为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构。
为了尽能保证不失真放大,经济，噪声因素，最终选择选择具有运放之王的NE5532。
NE5532引脚图
特点：
•小信号带宽：
10MHZ7Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
•输出驱动能力：
600Ω，10V有效值7Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
•输入噪声电压：
5nV/√Hz（典型值）7Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
•直流电压增益：
500007Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
•交流电压增益：
2200-10KHZ7Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
•功率带宽：
140KHZ7Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸
7Z6838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸 •大的电源电压范围：
±3V-±20V
原理分析：
因为左右声道一致，所以只对左声道进行分析，信号进入之后通过C11，R11的低通滤波，在进行前置放大，R13是反馈电阻，可以通过调整R13的值来调整放大倍数！
（2）功率放大电路图
功率放大器的作用是给音响放大器的负载（一般是扬声器）提供所需要的输出功率。
功率放大器的主要性能指标有最大输出不失真功率、失真度、信噪比、频率响应和效率。
目前常见的电路结构有OTL型、OCL型、DC型和CL型。
有全部采用分立元件晶体管组成的功率放大器；也有采用集成运算放大器和大功率晶体管构成的功率放大器；随着集成电路的发展，全集成功率放大器应用越来越多。
由于集成功率放大器使用和调试方便、体积小、重量轻、成本低、温度稳定性好，功耗低，电源利用率高，失真小，具有过流保护、过热保护、过压保护及自启动、消噪等功能，所以使用非常广泛。
功率放大电路可由分立元件组成也可以由集成功放组成。
分立元件组成的功率放大电路，如果电路选择得好，参数选择恰当，元件性能优良，设计和调试的好，则性能也很优良。
在分立元件组成功率放大电路中由三极管、二极管、电阻、电容等器件组成的核心电路，提供了自由调整的余地。
但分立元件组成的功率放大电路只要其中一个环节出现问题，则性能会低于一般集成功率放大电路。
而且为了不致过载、过流、过热等损坏元件，需要加以复杂的保护电路。
集成功率放大电路成熟，低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调整，信噪比较小，而且电路布局合理，外围电路简单，保护功能齐全，还可外加散热片解决散热问题。
采用集成功放设计功率放大器不仅设计简单，工作稳定，而且组装、调试方便，成本低廉，所以本设计选用集成功放实现。
目前常用的集成功放型号非常多，我们选用的是TDA1521集成功放，该器件具有输出功率大、谐波失真小、输出功率大、两声道增益差小、有过热过载短路保护等特点。
双电源供电时，省去两个音频输出电容高低音音质更佳
电器特性参数:
（Vcc=±16VRL=8Ωf=1KHzTa=25℃）
1、电源电压：
Vcc=±7.5--±20V推荐值：
±15V
2、输出功率：
Po=2×12W（THD=0.5%）BTL形式时Po=30W
3、电压增益：
Gv=30dB
4、通道隔离度：
CT=70dB
5、输出噪声电压：
Vno=70uV（Rg=2KΩ）
1脚：
11V——反向输入1（L声道信号输入）
2脚：
11V——正向输入1
3脚：
11V——参考1（OCL接法时为0V,OTL接法时为1/2Vcc）
4脚：
11V——输出1（L声道信号输出）
5脚：
0V——负电源输入（OTL接法时接地）
6脚：
11V——输出2（R声道信号输出）
7脚：
22V——正电源输入
8脚：
11V——正向输入2
9脚：
11V——反向输入2（R声道信号输入）
（2）正负稳压电源的电路图：
2.3系统硬件总电路
PCB板
实物图
元件列表
PartType
Designator
Footprint
Description
0.1uF
C14
805
Capacitor
0.1uF
C25
805
Capacitor
0.1uF
C39
805
Capacitor
0.1uF
C38
805
Capacitor
0.01uF
C36
805
Capacitor
0.22uF
C37
805
Capacitor
0.22uF
C35
805
Capacitor
0.22uF
C34
805
Capacitor
0.027uF
C31
805
Capacitor
0.068uF
C33
805
Capacitor
4-DIODE
D1
BRIDGE
DiodeBridge
4.7uF
C13
805
ElectrolyticCapacitor
4.7uF
C23
805
ElectrolyticCapacitor
8.2
R16
805
8.2
R26
805
8.2
R37
805
8.2
R136
805
10K
R25
805
10K
R15
805
10uF
C21
805
ElectrolyticCapacitor
10uF
C11
805
ElectrolyticCapacitor
022uF
C24
805
43K
R35
805
43K
R34
805
43K
R33
805
47
R2B
47
R1A
47
R1B
47
R2A
47K
R12
805
47K
R22
805
47K
R24
805
47K
R31
805
47K
R14
805
50K
RP2
805
Potentiometer
50K
RP1
805
Potentiometer
50K
RP3
805
Potentiometer
100K
R32
805
100K
R11
805
100K
R13
805
100K
R23
805
100K
R21
805
100uF/25V
C2A
Capacitor
100uF/25V
C4A
Capacitor
103
C44
Capacitor
103
C42
Capacitor
103
C43
Capacitor
103
C41
Capacitor
104
C3A
Capacitor
104
C1B
Capacitor
104
C3B
Capacitor
104
C1A
Capacitor
220/1550W
T1
SIP3
220uF/25V
C2B
Capacitor
220uF/25V
C4B
Capacitor
250PF
C22
805
Capacitor
250PF
C12
805
Capacitor
2200uF/25
C46
Capacitor
2200uF/25V
C45
Capacitor
3300PF
C32
805
Capacitor
NE5532A
IC2
NE5532A
IC1
TDA1521
IC3
805
TDA1521
IC4
805
第三章实验结果和分析
3.1实验使用的仪器设备
23v变压器，数字万用电表，pc机，负载
功率为20w和10w的音响，
3.2测试结果分析
1.检查焊接
（1）焊锡布满焊盘
（2）走线是否连通（3）走线是否短路（残铜）
（4）焊接的焊点间是否短路（5）跳线是否短路（6）引脚假焊
2.原件安装
（1）电阻阻值
（2）电解电容极性（3）二极管极性（4）IC的引脚顺序
3.不插IC通电检查
（1）注意随时断电,电容爆炸冒烟
（2）各元件温度无异常,若温度异常检查该元件或该支路
（3）测IC座上各脚电压:
TDA15215脚-23V左右,7脚+23V左右,
NE55324脚-23V左右,8脚+23V左右
其他引脚电压几乎为零.
（4）若正负23V异常,应检查相关支路或电源,若电压应低的引脚电路异常应检查是否短路,没电压看是否开路.
4.插IC通电检查
（1）注意随时断电并监视TDA1521的温升
（2）插电
位器并逆时针旋转
结束语
这次课程设计我选择制作低音炮，一方面制作过程并非很复杂，另一方面制作完成后我们可以用于平时娱乐生活中。
通过这次功放制作活动,我深深的体会到了电子制作的艰辛过程，这是我们以前在课本上体验不到了。
也通过这次学习，让我对电子行业有了一个全新的认识。
在理论与实践当中，最重要的是要把理论的东西与实践相结合。
脱离实践谈理论只是纸上谈兵。
在理论计算中，一是一，二就是二，但是要把他们运用到实践上还要通过实践验证——调试。
一件再好的作品，如果调试不成功，都等于白做了，这个道理我在这次活动中总算深深的体会到了。
也同时让我对功放电路有个进一步的了解。
我通过上网查资料，懂得了什么是甲类功放，什么是乙类功放等等。
在这次设计过程中，我们也遇到了不少问题，比如有些元件我要的找不到。
在焊接过程中，由于一时的疏乎大意，使得一条导线不通，或是由于虚焊，便使整个电路不能调试成功，这也是我在制作过程中常常遇到的问题。
在调试过程中，也因为芯片没接好，使整个芯片烧坏。
这些也是我常常在制作其它电路中遇到的问题。
我也想方设法来避免此类问题的再次发生。
当然，失败是成功之母。
有失败也是再所难免，但我会以此为戒。
通过这次活动，我觉得我成长的不少，。
但以此同时也学会了不少的东西，就比如焊接，在这个设计之前我焊接工夫很差的，手拿铬铁头都会不停抖，但这次设计活动中我的室友给我做了指导，让我把这个不好习惯改掉了。
在设计前为了得到充分的理论依据，大家认真的查阅之前学习过的模电、高频等专业学科的课本和相关的指导书；为了熟练掌握设计工具POTEL，大家到图书馆借了很多关于POTEL的书籍一边学习一边运用。
完成设计的电路图之后，我没有并没有沾沾自喜，而是不断对电路进行改进和更改。
经过不断改进，使功放的音色不断提高,同时也提高了功放的信噪比，使音色更加的完美。
我们由于是采用万能板焊接，在焊接过程中，因为相互提醒的缘故，整个过程避免了很多无谓的过失，使制作焊接得以顺利进行，并最终比其他人开始进行调试。
调试时我们得到了几天来努力的成果：
音色出乎我们的意料，可以跟一般的小型功放相媲美。
收获及体会：
1、在此次的功放设计过程中，更进一步地熟悉了乙类功放电路的放大原理及掌握了音频信号放大的过程。
2、在设计电路中，发现有些电路图上很简单，但实际布线却很复杂。
3、在我们一起的努力之下终于完成任务、我们认识到团队的力量，应该时刻保持团队合作精神。
4、综合涉及运用了课本的知识，使动手能力得到很大的提高。
参考文献
[1]康光华.电子技术基础模拟部分（第五版）.高等教育出版社，2005
[2]胡翔骏.电路分析（第二版）北京：
高等教育出版社，2007
[3]夏路易.电路原理图与电路板设计教程protel99SE北京希望电子出版社，2006
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