数字式音频功率放大器课程设计

1、电子课程设计设计题目：数字式音频功率放器班 级：2013级机械设计制造及其自动化一班姓 名：方璇 蒋礼明 姚伟 程欢指导老师：徐晓峰设计时间：2015年6月目 录摘要 .3，1概述 .32课程设计任务及其要求 .4 2.1设计任务 .42.2设计要求 .43理论设计 .4 3.1方案论证 .4 3.2系统设计 .4 3.2.1结构框图及说明 .4 3.2.2系统原理图及其工作原理 .5 3.3单元电路设计 .6 3.3.1单元电路工作原理 .6 3.3.2元件参数选择 .74安装及调试 .8 4.1安装及调试过程 .8 4.2故障分析 .85结论及其心得 .86使用仪器设备清单 .97 参考文

2、献 .9摘要音频功率放大器即被大家所熟知的功放，它是一种常用的模拟电路，在各种音响设备中有着广泛的应用。传统模拟控制音频功率放大器采用电位器控制，所以故障率高。因此采用数控电路。本电路采用的是前置放大电路和音频功率放大器相结合的形式。前者是对电压进行放大，后者是对电流和电压进行放大，给音频放大器的负载（扬声器）提供一额定的输出功率。本电路采用的是性能优良TDA2030进行音频功率放大。当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出的信号非线性失真尽可能的小，效率尽可能的高。本电路设计上添加了音量调节装置，这样音量就可控了。另外还独立设计了一个外接电源。采用变压器使得220v交流电压降至12v。通

3、过电路原理图以及设计的要求，便可进行焊接。关键词：TDA2030 性能优良 音量可调 变压器1 概述：音频功率放大器现今仍以模拟功放为主，这种模拟技术已经发展到极限，很难再有突破性进展，已无法满足现已进入数字音频网络扩声系统时代的要求。数字式音频功率放大器以其特有的许多优越性取代模拟功放是发展的必然趋势。功放按其静态工作点的设置可分为A类放大、A/B类放大和C类放大三种。A类放大失真最小，音质好，但电源转换效率低器件发热量大，生产成本高，一般用于输出功率较小的Hi-Fi发烧级功放。C类失真比A类大，尤其是小信号放大是失真比较明显，但是转换效率高，器件发热量少，性价比较高，一般用于输出功率大的专

4、业功放。A/B类是介于A类和C类之间的一类，多用于家庭影院的AV功放。另外一种是D类功放，D类功放与上述几类功放最大的区别在于不是以线性放大音频信号为基础，而是以放大数字信号为原理的一种数字信号放大技术。现在通过采用TDA2030进行设计一数字功放。2 课程设计任务及其要求：2.1 设计任务：设计并制作一个数字式音频功率放大器。2.2 设计要求：（1） 音频放大器必须为数字式音频放大器;（2） 音频放大器要由交流电源供电;（3） 音频放大器须有集成块做成；（4） 主要技术指标如下：a) 输出功率：P 25Kwb) 失真度：HD0.5c) 负载阻抗：48欧姆d) 输入电压：1215v3 理论设计

5、：3.1 方案论证： 根据设计要求，设计需要前置放大电路，电源电路和功率放大电路。前置放大电路实现对电压的放大，功率放大电路实现对电流和电压的放大。电源电路对功放板提供1215v的电压。3.2 系统设计： 3.2.1 结构框图及其说明扬声器功率放大音量调节前置放大音源图3-1图3-1为本电路的结构框图，其中的前置放大电路对弱信号电压进行放大，它处于功放电路的前端，它产生的失真信号将由功放放大电路放大，则会产生更大的失真，因此对前置放大电路的要求是失真度要小，低噪声，高增益，高阻抗的集成块构成。音量调节可以调节馈入功放的电平，从而来控制扬声器的音量。功放电路是由TDA2030集成芯片组成。扬声器

6、为功放的负载。3.2.2 系统原理图及说明图3-2图3-2为数字是功率放大器的电路原理图。其中使用了两个TDA2030芯片分别对左右声道实现放大。该电路由左右两个声道组成， 其中 W101 为音量调节电位器， W102低音调节电位器，W103 为高音调节电位器。输入的音频信号经音量和音调调节后由 C106 、C206 送到 TDA2030 集成音频功率放大器进行功率放大。该电路工作于双电源（OCL）状态 ，音频信号由 TDA2030 的 1 脚（同向输入端）输入，经功率放大后的信号从 4 脚输出，其中R108、C107、R109 组成负反馈电路，它可以让电路工作稳定，R108 和 R109 的

7、比值决定了TDA2030 的交流放大倍数，R110、C108 和 R210、C208 组成高频移相消振电路，以抑制可能出现的高频自激振荡。图3-3为电源电路，该电路由一变压器、四个二极管和一个电容组成。其中变压器输入是220v50Hz，输出是双15v30w。 图3-3 图3-43.3 单元电路设计： 3.3.1 单元电路工作原理（1） 电源电路原理图即图3-3所示。其中为一变压器和四个二极管加上一个电解电容。二极管的为肖特基二极管，型号是SR560 60v/5A。电解电容的规格是3300f/35v。通过该电路为功放电路提供15v的交流电压。（2） 功放电路图3-4为功放电路的电路原理图。TDA

8、2030 是许多音频功放产品所采用的 Hi-Fi 功放集成块。它接法简单，价格实惠，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个引脚， 外型如同塑封大功率管，给使用带来不少方便。TDA2030 在电源电压±14v，负载电阻为 4欧时输出 14w功率（失真度05） ；在电源电压 ±16v，负载电阻为 4欧姆时输出18w功率（失真度05） 。电源电压为±6v±18v。输出电流大，谐波失真和交越失真小（THD=0.5%） 。具有优良的短路和过热保护电路。TDA2030管脚功能（图3-5）：1脚是正相输入端、2脚是反向输入端、3脚是负

9、电源输入端、4脚是功率输出端、5脚是正电源输入端。TDA2030特点 1.开机冲击极小。2.外接元件非常少。3.TDA2030输出功率大，Po=18W(RL=4)。采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。5.TDA2030A能在最低±6v最高±22v的电压下工作在±19V、8阻抗时能够输出16W的有效功率，THD0.1%。 6.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反（Vsmax=12v）以及负载泄放电压反冲等。 图3-5（3） 音量控制电路 图3-6 图3-7 其作用是调节馈入功放

10、的信号电平，以控制扬声器的输出音量。包括电位器音量控制和电子式音量控制电路两种形式，如图 3-6和3-7。电位器音量控制电路（图3-6）采用指数型电位器构成分压电路， 直接控制信号电平。 电子音量控制电路采用间接方式控制音量大小 ，可以克服电位器音量控制电路的缺点。偏流调节型音量控制电路如图3-7所示。 3.3.2 元件参数的选择 电源电路中由图3-3可知，变压器输入是220v50Hz，输出是双15v30w。 二极管v1,v2,v3和v4规格是一样的，均采用肖特基二极管（SR560）60v/5A。 电解电容c1规格是3300f/35v。功率放大电路部分采用集成芯片进行制作，选用两个TDA203

11、0芯片。输出功率P0=2*18w=36w，满足设计要求。扬声器选择阻抗为48欧姆，扬声器可驱动1545w。4 安装及调试： 4.1 安装调试过程 4.1.1 安装（1） 选择合适的元件（2） 焊接准备好电烙铁，锡丝，以及松香。左手拿锡丝，右手握电烙铁进行焊接。掌握好焊接的温度和时间。在焊接时要有足够高的温度。焊接完成后，剪去多余的引线。注意不要对焊接点施加除剪切力以外的力。检查所有元器件上引线的焊点，修补缺陷。4.1.2 调试将电源电路接入220v的交流电，再将电源电路的输出接入功放板，并保证接线正确。通过音频线将音乐输入功放板，功放板的输出端接上两个扬声器。接线完毕后，打开电源开关和音乐，看

12、是否有声音。通过旋转音量调节旋钮，不断地调试，检测声音的变化。 4.2 故障分析 电路焊接过后进行调试所检测的结果不如预期，或是音量调节旋钮无法调节音量。这些故障可能原因是焊接电路时，元件焊接不充分，导致元件与电路接触不良。也有可能由于在焊接元件时没有注意到元件的正负极从而焊错。 解决办法：对照电路图检测每一个有正负极元件是否有焊错的地方。用万用表逐一检查每个元件，看是否是接触不良。5 结论与心得: 本系统为数字式音频功率放大器的制作，我们组经过查阅治疗以及购买元器件，通过焊接后调试，最终完成了电路的设计，并达到了设计的要求。除此之外，我们还扩展了视野，但是我们设计的还不够完善。我们日后一定会继续努力，使得我们的系统更完善。这次课程设计我们对自己有以下几点认识。首先，我们对技术要求指标方面未能准确理解，例如要求额定功率为25w，我们在选用集成块是就感到有点苦恼；其次我们在选择方案时意见不能一致，走了不少冤枉路。在采购元件时也没计算清楚，导致花了冤枉钱。但是最终还是收益匪浅。6 使用仪器设备清单： 电烙铁一个，锡丝若干，松香，TDA2030功放板一个，变压器一个，电容一个，二极管四个，万用电路板一个，扬声器，音频