河北工程大学二级项目

1、科信学院电子信息工程CDIO二级项目（2013/2014学年第二学期） 2014年 7 月9日目录一 引言.3二 设计总体方案.31.实验目的.3 2.设计思路.3 3.选择器件及参数.4(1)选择器件. .4（2）元器件功能及说明.4（3）LM386的引脚图. .5（4）注意事项.64.语音放大电路应用.65.电路设计.7三 电路安装、调试及测试.81.焊接.8 2.电路调试.9四 实物图.9五 小组分工.9六 设计总结.10 (1)对设计的小结.10 (2)心得体会.10七 参考文献.10 一、引言本次课程设计和制备的题目为单管音频功率放大电路，简称音频功放，音频功率放大器可以供多媒体音箱

2、使用，主要用于推动扬声器发声，实验中重点要求复习和掌握运算放大器的基本使用方法。二、设计总体方案1实验目的1）了解音频功率放大器的电路组成，熟悉焊接工艺和仪器的使用；2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。2设计思路放大电路的作用就是将小的或微弱的电信号（电压、电流、电功率）转换

3、成较大的电信号。设计中的音频功率放大器主要由音频信号源，负载电路，音频功率放大电路，输出电路构成。根据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成，由分立元件组成的功效，如果电路选择的好，参数恰当，原件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功效。许多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能好的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、LM386等。集成功放具有功放可靠，外围电路简单，保护功能完善，易制作调试等优点。本电

4、路中LM386是一种音频集成功放，是具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。它静态功耗低，约为4mA,可用电池供电。其特点是工作电压范围宽，4-12v或者5-18v，外围元件少，电压增益可调，20-200，低失真度，符合本电路的设计要求。电路原理图如下： 电路原理图 3选择器件及参数（1）选择器件序号元器件代号名称参数 1 C32电容器0.1uF 2 C41电容器0.1uF 3 C31电容器10uF 4 C33电容器4.7uF 5 C30电容器220uF 6R28滑动变阻器7U7音频集成功放LM3868+vc

5、c直流电源9P12 扬声器8（2）元器件功能及说明1) LM386：是一个集成功率放大器，和相应的元器件组成功率放大电路，对经前一级放大后的信号进行功率放大，根据需要，可在引脚1和8之间接入相应的元器件来调节放大倍数。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。是专为低损耗电源所设计的、功率放大器集成电路。它的内建增益为20，透过pin1和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低。极限

6、参数：电源电压（LM386N-1，-3，LM386M-1）15V电源电压（LM386N-4）22V封装耗散（LM386N）1.25W（LM386M）0.73W（LM386MM-1）0.595W输入电压±0.4V储存温度-65至+150操作温度0至+70结温+1502) P12：是一个扬声器，负载为8，对输入的信号以较为直观的声音形式输出。3）LM386的引脚图LM386的外形和引脚的排列如图所示。引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10F。查LM386的datasheet，电

7、源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200；在1、8脚开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W（4）注意事项1）、通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，断开时增益为20dB。因此用不到大的增益，电容就不要接了. 2)、选好调节音量的电位器。质量太差的不要，否则受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质。 3)、尽可能采用双音频输入/输出。好处是：“+”、“”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。 4)、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实

8、际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。 5)、减少输出耦合电容。此电容的作用有二：隔直+耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率（fc=1/(2*RL*Cout)）提高。分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适。 6)、电源的处理，也很关键。由于电压不同、负载不同以及并联的去耦电容不同，每组电

9、源的上升、下降时间必有差异。非常可行的方法：将上电、掉电时间短的电源放到+12V处，选择上升相对较慢的电源作为LM386的Vs，但不要低于4V。4语音放大电路应用 语音放大电路如图所示，我们采用小功率音频放大集成电路LM386来实现音频放大。这个音频放大电路中，输出信号的放大倍数由LM386的引脚和的外接情况决定。一般，这两个引脚通过串联一个电阻R和一个电容C连接起来，这个RC网络正决定了电路的增益。当脚和脚开路时，比如我们此次设计的电路（如图1），电路电压增益为20；如果仅用C=10UF时（如图2），增益为200；用R=1.2K和C=10UF串接时（如图3），增益为50。5 内部电

10、路分析LM386内部电路原理图如图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。 第一级为差分放大电路，V1和V2、V4和V6分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；V3和V5组成镜像电流源作为V2和V4的有源负载；V1和V6信号从管的基极输入，从V4管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。 使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。 第二级为共发放大电路，V7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。 第三级中的V8和V10管复合成PNP型管，与NPN型管V9构成准互补输出级。二极管V12和V11为输出级提供合适的偏置电压，可以消

11、除交越失真。 引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。 电阻R5从输出端连接到V4的发射极，形成反馈通路，并与R4和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。6 电路设计 a设计功能要求 当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高，并以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。b设计步骤 第一， 依据功能想芯片，从而设计电路    第二，

12、对芯片的性质，特性进行了解。第三， 利用画电路图。7仿真本仿真本应采用Multisim进行仿真，由于Multisim软件中找不到LM386，所以只要扬声器能发出较大较理想的声音即可。三、电路安装、调试及测试1、焊接1）焊接技术的要领和步骤 电烙铁预热，大概7分钟左右。然后把锡条的一端放到要焊接的芯片的脚上，用电烙铁把它融化，形成一个类似于圆锥的焊点。但要注意的是，不要把焊点焊点粘在一起，不然会让粘在一起的脚形成短路的，从而不可以正常的完成电路要实现的目标。焊接时还要注意接线的时候要先把线两头剥开大约0.8厘米，并将裸露在外的金属线镀锡以免线头和别的地方相连造成短路。 2）本

13、次焊接电路板过程的经验教训，心得体会。     要仔细查看焊点，看是否有虚焊现象。我检测电路时，发现我的电路有些地方是测不到电压的，后来问同学才知道，原来是自己焊板子的时候，不小心把两个临近的焊点焊在一起了，形成短路，故测不到电压。2、电路调试利用 V直流电源进行调试，将电路板和电源箱正确连线，确保没接反，在确认正常无误后，在线路输入端加入一音源信号，检查并试听各项功能，将音频信号接入到音频功率放大器，调节音量控制电位器，应能改变音量的大小。调节高、低音控制电位器，应能明显听出高、低音调的变化，如达到这些要求，则设计成功。四、实物图五、小组分工

14、姓名分工何雪娇收集资料，设计电路，电路安装调试，总结性报告支丽云设计电路，焊接，电路安装调试，总结性报告辛艳娜收集资料，设计电路，整理文档，组织书面材料和总结性报告 吴泽敏收集资料，设计电路，整理文档，组织书面材料和总结性报告 六、设计总结（1）对设计的小结：优点：本次实验元件和电路简单，电路原理容易理解。只运用一集成芯片LM386串，并联电容就可实现要求。直流电压只需512v，再加上信号源便可使集成芯片的增益达到20以上，制作时容易操作。缺点：使用手工焊接，虽然达到了放大的效果，但接线很多，显得有些乱。（2）心得体会：通过此次的课程设计，掌握了音频功率放大器的基本设计方法和一些常用器件的使用方法。对电子线路这门学科有了更加深刻的认识，电子设计需要扎实的基本功，同时也需要有一定的动手能力。理论加实践才能做的更好。 从接到项目到着手去做，才发现自己的电子线路知识已经忘得差不多了。本来想着只用三极管就可以做好，后来考虑到三极管放大倍数有限，很难达到设计要求。于是考虑到用集成芯片来做，在网上搜了一些ML386的相关