1电子技术课程设计-音箱系统放大器设计(A) (恢复)

1、目 录1、选题背景21.1指导思想21.2 方案论证21.3基本设计任务21.4发挥设计任务21.5电路特点22 电路设计32.1 总体方框图32.2工作原理33各主要电路及部件工作原理33.1 唱机放大电路33.2 话筒信号放大电路33.3 混频电路43.4音量音调调节器43.5后级放大电路54 原理总图65 元器件清单76 调试过程及测试数据（或者仿真结果）76.1通电前检查76.2通电检查86.2.1 话筒放大器86.2.2 唱机放大器86.2.3 混频电路86.3、结果分析97小结108 设计体会及今后的改进意见108.1体会108.2 本方案特点及存在的问题118.3改进意见11参考

2、文献11正 文1、选题背景随着电子设备的逐步更新，模拟电子技术在人们日常生活中起到的作用日渐调高，所以我们应对模拟电子技术有着更深刻的了解，以便在日后的发展过程当中能跟上时代的步伐。家庭影院成为家庭必备的娱乐设施，作为家庭影院的绝对主角，音响系统的优劣，将会影响到人们的精神生活，所以我们选择本题，目的是加深对基本模拟电路的理解以及了解家电性能的改善方法。1.1指导思想由题目要求可知，音乐需要高阻抗输入，所以采用同向放大；声音信号只有5mV，这里采用T型网络放大，前级放大电路使用运算放大器NE5532；经过混频电路就构成了前级放大电路，前级信号经过音量调节和音调调节电路后会有衰减，所以需经过后级

3、放大才能推动扬声器工作。后级放大使用高保真功放芯片TDA2030，此芯片可提供最大至14W的输出功率，最大承受电压为18V，宜采用双电源供电。1.2 方案论证方案一：大胆采用纯三极管放大电路，此方法能体现出模拟电路设计的宗旨，即以晶体管为基础进行复杂电路的搭建，成本也比较低；但设计过程过于复杂，短时间内很难实现题目要求指标。方案二：以运算放大器为基础，音乐信号采用同向放大，话筒信号采用反向放大，混频电路用一个电位器实现，初级信号经过音量音调调节电路后，由后级功率放大输出，整个系统采用双电源供电。方案比较：由于本系统是对输出功率稳定性要求较高，运算放大器和集成功放集成度较高，抗干扰能力较强，于是

4、采用运放NE5532和功放TDA2030作为主控芯片。1.3基本设计任务（）负载阻抗 =8 Rl ； （）额定功率 P W O = 2W ； （）带宽 BW 100Hz 10kHz ； （）输入阻抗 Ri500k；1.4发挥设计任务（1）整机效率 50%； （2）输入灵敏度 话筒输入端5mV； 1.5电路特点本系统主要由运算放大器NE5532、集成功率放大器TDA2030和外围电路组成，系统简介明了，原理较为简单，可读性强，适合仿真分析，制作PCB，方便调试。2 电路设计2.1 总体方框图2.2工作原理本系统分为唱机，话筒两个部分，唱机将音乐信号输入到音乐放大前级;话筒为普通柱体话筒，话筒感应

5、声音信号后，经过话筒放大电路，将声音信号转换为电信号，这样组成了前置放大器。两种音频信号经过混频电路，音量调节电路，单调控制放大器，组成了主控前置放大器。前置放大电路得到的信号功率十分弱小，不足够以推动扬声器这样低阻抗的器件，因此设计符合课题要求的功率放大器。3 各主要电路及部件工作原理3.1 唱机放大电路如图所示，唱机信号放大由NE5532运放构成的同相放大器组成。图中P1为信号输入端子，由题设要求4可知，输入阻抗大于500K，运放的内阻大于或等于1M，因此在信号的输入端接了一个阻值为1M的电阻(R21)到地，这样R21和运放内阻并联，符合输入阻抗大于500K。在同相放大器的反相输入端接入反

6、馈电路，使得运放的放大倍数为2,设运放的输入电压为Ui1，输出电压为Uo2，则:图3.1 唱机信号放大电路取R20=R22=10K，代入可得：Uo1 = 2Ui1。3.2 话筒信号放大电路图3.2 话筒信号放大电路本系统采用电容式柱体话筒作为拾音器，柱体话筒拥有频响宽、灵敏度高，非线性失真小，瞬态响应好等优点。电路中，话筒分别串接R1 R2,产生电信号，其中R4取5.1K，话筒的阻值为1.5K左右，则流过话筒的电流约为0.76mA，这个电流对于话筒来说是安全的。电信号经过电容C3偶合后，传递给运放的反相输入端，话筒信号的幅值约为5mV，根据本系统，设定运放的输出电压为1.5V左右，即 = 30

7、0。按图中名称进行参数计算:运放输入虚断，由结点1可以得到式子，同相输入端交流接地，运放虚短，因此对于结点2,R4和R5可视为并联，可得到式子。 由、两式可得:取R3=10K，R4=100K，R5=10K，R6=100K，代入得Uo2 = -300*Ui2。3.3 混频电路如右图所示，将电位器R3视为两个电阻，即R1,R2,U1为话筒的放大信号，U2为唱机的放大信号，U为混频后的信号，则可以计算:图3.3 混频电路; 。若R1=R2,则U=0.5*(U1+U2).3.4音量音调调节器如3.1，3.2可知，话筒(5mV)和唱机(700mV)信号可经过放大，可以得到大约为1.5V的音频信号。由混频

8、可知，声音的平衡可通过调节电位器来实现，调节电位器R3可以改变声音的大小，调节电位器R9,R11可分别调节低音，高音。音调调节是通过使低音或高音成分衰减实现的。经调试，在音质较好的情况下，信号输出衰减至500mV左右。图3.4音量音调调节电路3.5后级放大电路后级放大电路的功能是增大电路的输出功率，题设要求输出功率不小于2W，负载阻抗为8W。由可得，图3.5 后级放大电路U=11.3V，可以知道电源电压不小于17V，本系统采用双电源供电，选择+9V。从图3.5可知，后级放大电路的输入信号先经过RC滤波后，输入到TDA2030，加上反馈电路，并且放大倍数约为30*(20K/1K)+1)=630。

9、 图中D1,D2作为反馈二极管的作用是，吸收扬声器振动产生的感应电流，还可防止电源接反。 R2和C17可以滤掉高频信号。4 原理总图5 元器件清单元件种类编号型号数量电阻R7、R8100K2R4、R2、R5、R13、R20、R22、R2310K7R211M1R6、R10、R14、R191K4R1720K1R1511电位器R3、R9、R1110K3R165K1瓷介电容C3、C4、C9、C16、C17、C19、C20、C26、C27、C22、C2310411C5、C81032C17220nF1电解电容C7、C111uF2C12、C13、C14、C15、C18C21、C24、C2510uF8运放U1

10、NE55321功放U2TDA20301二极管D1、D21N40072稳压芯片U3、U4L7805CV、L7905CV2LEDD3绿色(3mm)1喇叭Speaker1阻抗8欧，功率2W16 调试过程及测试数据（或者仿真结果） 6.1通电前检查通电前应先检查：（1）元件是否放置正确，包括检查型号，参数，极性，封装等。 （2）是否存在虚焊或短路情况，确保万物一失。（3）是否引出外接电源接线柱或接口。（4）电源是否连接正确，包括正负极，电压是否正常，有无跳变等。 6.2通电检查 6.2.1 话筒放大器从图6.1可知，输入5mV(Vpp)的信号，电路可以将其放大到1.3V(Vpp)左右，结果与理论基本相

11、符。图6.1 话筒放大仿真6.2.2 唱机放大器图6.2为仿真唱机结果，从图中波形可以看出，输出信号为输入信号的2倍，此外，信号的频带范围可达到100K以上，这足够满足要求。图6.2 唱机放大仿真6.2.3 混频电路图6.3 混频电路仿真图6.3为混频仿真图，输入信号均为正弦波，从波形可以看出，1000Hz的信号和500Hz的信号叠加了。6.3、结果分析 通频带的测量:频率(Hz)带负载输出(V)无负载输出(V)频率(Hz)带负载输出(V)无负载输出(V)10099.63.2K121320099.56.4K1212.44009.51012.8K1111.680010.61225.6K1010.

12、41.6K1213.4备注: 输入信号为0.7V(Vpp)的正弦波。从以上数据可以看出，本系统基本满足题设的通频带要求。效率的测量:空载电流50mA备注:输入信号为0.7V(Vpp)1KHz的正弦波。带负载电流220mA从频率测量可以得到，系统输出功率Po=2.64W，效率=Po/P=2.64/4.0=66.7.输入电阻的测量: 输入电阻采用比拟法测量，如图7.1,设信号源的内阻为Rx，则有R2/(Rx+R1+R2)=150/380;得 Rx=250K.图7.1输入电阻测量一再看图7.2,设系统的输入电阻为Ri，则有Ri/(Rx+R1+Ri)=190/380;计算得 Ri=720K.图7.2输

13、入电阻测量二由上面的计算可以看出，本系统的输入电阻为720K，满足题目要求。7小结本音响系统设计比较简单，并且基本能完成题设各项要求，从电路的构造来看，前级放大只用了一片5532运放，混频加音调调节只是用电阻和电容组成，后级功率放大采用音频专用高保真运放TDA2030。前级采用独立+5V电源供电，功率放大采用+9V供电，最终输出功率达到2.5W左右，整机效率约为66.7，并且静态工作功耗小。8 设计体会及今后的改进意见 8.1体会 课程设计结束了，值得祝贺的是，我们通过自己的努力完成了题设的各项要求。从选题，到构思，仿真，制作，调试，整个过程让我受益匪浅。制作过程中我们遇到了不少问题，这让我深

14、深感受到电子系统设计需要扎实的理论基础，更需要不断实践，不断积累经验。 选题，音响系统设计是一个模拟电路的课题，考虑到学习模拟电路需要实践的验证，并且模拟电路是整个电子技术的基础，因此我们选择了该题。 构思，在构思的过程中，我们考虑了多种方法，在最初的话筒放大部分，我考虑用三极管实现，在课堂上，学过共基极，共射极，共集电极三种方法设计放大电路，比较三种方法的特点，这里用共射极最好，在查阅资料的过程中，我懂得了单双电源供电的差异，如何设定静态工作点，如何设定三极管的放大倍数等知识，这种体会远远不同于课堂，此外，我还掌握了运放的各种接法，以及在使用过程中的注意事项。 仿真，选用软件Multisim

15、 11.0和Proteus，Multisim软件是NI公司最新推出的电子技术仿真软件，能简便地仿真电路的输出波形，Proteus能仿真出通频带，噪声频谱等，并且操作十分简便。 制作调试，在制作的过程中，我体会到焊接是电子制作的基础，如果没有很好的焊接技巧，在制作的过程中，将遇到很多问题，此外，在制作，应有整体的思想。调试电路有一定的难度，当电路出现某些问题时，如果没有一定的经验，调试将变得寸步难行。调试增长了我们分析问题的能力。8.2 本方案特点及存在的问题本方案具有稳定性好，音频信号输出失真度小, 效率高，8.3改进意见在实践过程中，发现电源对音频放大电路起到至关重要的作用，电源的功率要适当，过小不能达到最大输出功率