音响放大器课程设计与制作.docx
《音响放大器课程设计与制作.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《音响放大器课程设计与制作.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
音响放大器课程设计与制作
课程设计任务书
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
工作单位：
信息工程学院
题目:
音响放大电路的设计仿真与实现
初始条件：
可选元件：
集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。
可用仪器：
示波器，万用表等。
要求完成的主要任务:
（1）设计任务
根据技术指标和已知条件，完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。
（2）设计要求
①设计一个失真小，具有话筒放大，电子混响、混合前置放大、音调控制、功率放大的音响放大电路；输出功率1W左右，负载电阻8Ω；频率响应20~20KHz以内，输入阻抗大于20kΩ。
②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。
④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
⑤选做：
利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排：
1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。
2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
摘要3
Abstract3
1设计要求4
1.1设计任务4
1.2设计要求和技术指标4
1.3发挥部分4
2设计总体方案5
2.1音响模块流图5
2.2电路方案的比较与论证5
3核心元器件介绍7
3.1集成功放TDA2030A简介7
3.2LM324的介绍8
4各模块电路原理与总电路图10
4.1话音放大器10
4.2电子混响器11
4.3混合前置放大器12
4.4音调控制器13
4.5功率放大器17
4.6总电路图18
5音响放大器的技术指标及测试方法19
5.1额定功率19
5.2音调控制曲线19
5.3输入阻抗19
5.4噪声电压19
5.5整机效率20
附元件清单21
总结（心得体会）22
参考文献23
摘要
本文介绍了音响的构成、功能、及工作原理，它由TDA2030芯片所组成的功放电路，LM324四运放大器为前置放大和音调放大构成，本身具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。
而TDA2030一款输出功率大，最大功率到达35W左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。
本设计的功能是将输入音频信号进行放大，是一种可普遍用于家庭音响系统、立体声唱机等电子系统中，便于携带，适用性强。
关键词：
TDA2030OTL输出功率LM324
1设计要求
1.1设计任务
利用分离元件或集成电路制作一个音响放大器，可以放大话筒信号或毫伏级音频信号。
1.2设计要求和技术指标
1.技术指标如下：
a．输出功率：
0.5W；
b．负载阻抗：
4欧姆；
c．频率响应：
fL~fH=50Hz~20KHz；
d．输入阻抗：
>20K欧姆；
e．整机电压增益：
>50dB；
2.电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）;
3.电路要求有独立的功率放大级。
1.3发挥部分
在话筒放大级和功放级之间利用模拟延时器件实现电子混响，以模拟声音多次反射的效果！
2设计总体方案
2.1音响模块流图
图2－1电路整体框图
话音放大器：
话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。
电子混响器：
电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。
混合前置放大器：
混合前置放大器的作用是将音乐信号和电子混响后的声音信号混合放大。
音调控制器：
音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。
功率放大器：
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率。
2.2电路方案的比较与论证
2.2.1放大电路的比较与论证
1.采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插8脚或圆筒8脚封装。
工作电压±22V，差分电压±30V，输入电压±18V，允许功耗500mW。
2.采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
方案选取：
uA741是通用放大器，性能不是很好，满足一般需求，而LM324四运放大器具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。
本设计放大倍数不高，LM324能达到频响要求，故选用LM324四运放大器。
2.2.2音频功率放大电路的比较与论证
1.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。
LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。
LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。
它的典型输入阻抗为50K。
2.TDA2030芯片所组成的功放电路，它是一款输出功率大，最大功率到达35W左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。
方案选取：
本课题要求音响放大器的输出功率在5W以上，然而LM386达不到这功率，故选用TDA2030。
频率响应fL～fH＝50Hz～20kHz；而单电源供电音频功率放大器已经达到所需要的目标。
并且它较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等特点。
而BTL电路虽然也有以上的功能，但制作复杂，不利于维修。
3核心元器件介绍
3.1集成功放TDA2030A简介
TDA2030A是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。
根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。
TDA2030集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。
在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。
且其价格低廉、性能良好，在上世纪80年代即被广泛应用于收录机、有源音箱，为广大音频爱好者所熟知和喜爱。
图3-1TDA2030A引脚图
TDA2030管脚功能：
1.脚是正相输入端
2.脚是反向输入端
3.脚是负电源输入端
4.脚是功率输出端
5.脚是正电源输入端
表3-1TDA2030A主要性能参数
参量符号
参数
数值
单位
VS
最大供电电压
±22
V
Vi
输入
VS
Vi
差分输入
±15
V
IO
最大输出电流
3。
5
A
PTOT
最大功耗
20
W
TSTG，TJ
存储和结点的温度
-40to+150
℃
VS
最大供电电压
±22
V
S/R
转换速率
9V
uS
THD
总谐波失真
Po=0.1to9W,RL=8Ω
f=40to15kHz
0.05
%
BW
功率宽度
100
KHz
TR
热阻
3
℃/W
3.2LM324的介绍
LM324引脚图简介：
LM324系列器件为价格便宜的带
有真差动输入的四运算放大器。
与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
实物如图3-2，LM324的引脚排列见图3-1。
图3-2LM324实物图
LM324的特点：
1.短跑保护输出
2.真差动输入级
3.可单电源工作：
3V-32V
4.低偏置电流：
最大100nA
5.每封装含四个运算放大器。
6.具有内部补偿的功能。
7.共模范围扩展到负电源
8.行业标准的引脚排列
9.输入端具有静电保护功能
图3-3引脚排列图
LM324的内部结构如图3-4：
图3-4LM324的内部结构
LM324系列采用两个内部补偿，二级运算放大器，每个运放的第一级由带输入缓冲晶体管Q21和Q17的差动输入器件Q20和Q18，以及差动到单端转换器Q3和Q4。
第一级不仅完成第一级增益的功能，而且要完成电平移动和减小跨导的功能。
由于跨导的减小，仅需使用一个较小的补偿电容（仅0.5pF），从而就可以减小芯片尺寸，跨导的减小可由将Q20和Q18的极电集分离而实现。
该输入级的另一特征是，在单电源工作模式下，输入共模范围包含负输入和地，无论是输入器件或者差动到单端变换器都不会
饱和，第二级含标准电流源负载放大器级。
4各模块电路原理与总电路图
4.1话音放大器
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20K亦有低输出阻抗的话筒如（20欧，200欧等），所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（最高频率达到10KHz）。
其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
图4-1话音放大器
放大倍数：
160/20=8倍
电路图中A1组成同向放大器，具有很高的输出阻抗，能与高阻话筒配接作为话音放大器电路，其放大倍数Av=1+R12/R11=8.5倍（18.5dB），与仿真结果相似。
四运放LM324的频带虽然很窄（增益为1时，带宽为1MHz）,但这里放大倍数不高，故能达到fH=10kHzd的频响要求。
4.2电子混响器
电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，是声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。
在“卡拉OK”伴唱机中，都带有电子混响器，如下图，其中集成电路BBD称为模拟延时器，其内部有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。
在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样、保持并向后级传递，从而使BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。
BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延迟时间越长。
BBD配有专用时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。
电子混响器的实验电路如图，其中两级二阶低通滤波器（MFB）A1、A2滤去4kHz（语音）以上的高频成分，反相器A3用于隔离混响器的输出与输入间的相互影响。
RP1
调节混响器的输入电压，RP2调节MN3207的平衡输出以减小失真，RP3调节时钟频率，RP4控制混响器的输出电压。
途中MN3207与MN3102各引脚的电压如下：
引脚12345678
MN3207的电压0.03.20.05.66.03.22.
升级会员 