音频功率放大器设计报告

1、如械战刘ANG UNIVERSITArFURWISSENOAFT UNDRCHNIK常用集成器件应用课程设计项目名 称2.1音响-音频功率放大器设计学院信息与电子工程学院专业 物联网工程班 级 121 班姓名、学号、指导教师二零一五一月目录摘要 错误！未定义书签。第一章 简介 错误！未定义书签。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章滤波器和音频功率放大器的分类 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 滤波器的分类 3 HYPERLINK l bookmark12 o

2、Current Document 高通滤波器 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 低通滤波器 3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 带通滤波器 3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 功率放大器的分类 3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 按器材分类 4按功能分类 4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 按用途分类 5 HYPERLINK l boo

3、kmark28 o Current Document 第三章音频功率放大器的设计 6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 设计要求 6设计思路 6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 方案选择 6 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 功放类型的选择 6 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 实现电路的选择 7 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第四章单元模块

4、设计 9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 前置放大模块 9 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 集成运放 9 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document LM324 简介 9输入放大电路 10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 音量控制模块 11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 音调控制模块 12 HYPERLINK l bookmark52 o Curr

5、ent Document 功率放大器模块 14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 重低音放大电路 14 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 有源低通滤波器（LPF） 15 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 左右声道放大电路 17 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document TDA2030 简介 17 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 电源模块 20 HYPER

6、LINK l bookmark66 o Current Document 电源电路的系统结构 20 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 电源电路 20第五章布线及布线时的注意事项 错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 信号线及焊盘 23 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 地线的设计 23 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 布线方法 23 HYPERLINK l bookmark78

7、o Current Document 总结 24 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 参考文献 25附录 音频功率放大器电路原理图 262.1音频功率放大器设计摘 要：设计了一个带音调控制的音频放大电路，该电路具有对音频信号 放大的功能。该电路主要由前置放大电路、音调控制电路及功率放大电路 三部分构成，其中，前置放大电路采用LM324的四运放集成电路来实现电压的放大；音调控制电路主要由负反馈高低音调节；重低音放大电路主要 由LM1875功率集成块及NE5532运放等元器件组成；左右声道放大电路主 要由TDA203时率集成电路组成，并应用了无源RC

8、滤波器作为通道的传输。关键词：前置放大电路；功率放大器；音调控制；TDA2030第一章简介2.1 音响是由一个低音音箱（一般称之低音炮）和一对低音较弱的全频音箱（一般 称之卫星箱）组成，少数2.1音箱的卫星箱会做成两分频的。“2.1 ”中的“2”是指标准双声道（立体声）；“2.1 ”中的“ .1 ”是指单独分频输出一股约100Hz以下的“低音”声道。2.1音箱的分频设计：如果是将卫星箱扬声器单元设计成一个全频带扬声器，那么 由于只有一个扬声器，理论上回放频率范围为 20Hz20kHz，但实际应用中是很难做到 的。有的卫星箱箱体体积和扬声器口径较小，这样可能会导致中音不够丰满，不过采用 这种设计

9、的卫星音箱外观多半做得小巧，且成本低廉。还有一种分频设计是在卫星音箱的扬声器上使用了高音扬声单元和一个中低音扬声 单元的搭配，这样能使低、中、高三部分都有较好的表现，但这类音箱的卫星箱普遍体 积较大。2.1音箱的声道设计。2.1音箱拥有两个独立的功放模块，一个为立体声负责卫星音 箱的模块，一个为重低音专门负责低音音箱的模块，立体声模块为独立的左（L）、右（R）声道功放块，重低音为左右声道联合过滤后的稍大功率功放块。因为重低声为联 合过滤，所以在输入的左右声道中有一条线断开，另一个对应的音箱也会发出轻微的声 音，这可以用于测试音箱品质上，可以只接一条左或右的音频输入线，听另一个卫星音 箱的音量相

10、对是大是小，越小越好，重低音在输入一条和两条间的变化，越小越好。第二章 滤波器和音频功率放大器的分类滤波器的分类高通滤波器高通滤波器是指功放中能够让中、高频信号通过而不让低频信号通过的电路，其作 用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱动扬声器的中音和高音单 元。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音 频率送到应该去的单元。低通滤波器低通滤波器是指功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作 用是滤去音频信号中的中音和高音成分，增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由于 功放大部分都是全频段功放，通常采用 AB类放大设计，功率损耗比较大

11、，所以滤除低 频段的信号，只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器 常常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音频率送到应该去的单 元。带通滤波器所谓带通就是让它们在规定频率范围内通过高通滤波器M氐通滤波器=带通滤波器。比如:600Hz-5KHz的带通滤波器先做一个600Hz的高通滤波器，再做一个5KHz的低通滤 波器，让通过的频率在高通滤波器中滤掉 600Hz以下的频率，然后经过低通滤波器滤波器 滤掉5KHz以上的频率，剩下的就是600Hz-5KHz的频率的了 ！”高阻滤波器+低阻滤波器= 带通滤波器的原理同理。功率放大器的分类功率放大器简称功放，可以说

12、是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是 将音源器材输入的较微弱信号进行放大后， 产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的 重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的 功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。在体育馆场、 影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般 说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。而用于家庭 的HiFi音乐欣赏，AV系统放音，以及卡拉OK娱乐的功放，通常我们称为家用功放。本期只介绍跟我们家庭息息相关

13、的家用功放按器材分类按电路所用的器材分类，功放可以分为电子管放大器、晶体放大器和集成电路放大 器。电子管放大器（俗称“胆机”）采用电子管作为放大器，其主要优点是动态范围大、 线性好、音色甜美悦耳。但电子管功放也存在两个问题，一是内阻大导致放大器阻尼系 数小，影响瞬态特性，二是电子管需高压供电，离不开变压器，变压器不仅功耗大、体 积大，还会导致失真。克服电子管功放的两个缺点，晶体管放大器阻尼系数可做得很高，有良好的瞬态特 性，在声音的节奏感、力度上要比胆机明快、爽朗、有力；而且无需变压器，不仅节省 成本，缩小体积，而且避免了由变压器所引起的失真。最后一种是集成电路放大器，它最突出的优点是可靠性高

14、、外围电路简单、组装方 便，不足之处是电声指标（功率、频响、失真度、信噪比等）和音质皆不如前两类放大器。 2.2.2按功能分类按照功能分类，功放可以分为前级功放、后级功放和合并式功放。1、前级功放主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级功放。它就像铁路岔道一样，控制切换哪一路音源信号接入功放，哪一路音源信号 与功放断开。2、后级功放后级功放是进行单纯功率放大的部分， 它的作用就是尽可能原原本本地放大来自于 前级的信号，我们对后级的要求是，放大倍数尽可能高，而放大后信号的失真程度应尽 可能低。除放大电路外，还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、

15、 过流保护等。这两类功放一般只在高档机采用。3、合并式放大器合并式放大器，将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能， 通常所说的放大器都是合并式的，应用的范围较广。一般来看，合并式功放的功率较前、 后级功放小，重放的效果也比前、后级功放差，但合并式功放价钱较便宜，且使用方便, 完全能够满足一般的家庭需要。按用途分类就功放的用途来区分，家用功放分为 Hi-Fi功放和AV功放。1、Hi-Fi 功放Hi-Fi是英语High-Fidelity 的缩写，意指高度保真，即纯音乐功放，是音乐 发烧友的最爱。Hi-Fi功放的输出功率大都在2X150瓦以下。Hi-Fi在设计上强调最 低的信号失真

16、，忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制的技巧等来满足人们对音 乐的最佳欣赏要求。一般用于 Hi-Fi的功放都是胆机。Hi-Fi功放就扩声形式而言， 只适用于两声道立体声的重播。2、AV功放AV功放是Audio&Video的缩写，即影音功放，它能同时连接56个音箱（左右主音 箱、中置音箱、左右环绕音箱、超重低音）并驱动它们发出声音。AV功放从诞生到现在， 经历了杜比环绕，杜比定向逻辑，AO 3, DTS是音频解码方式）的发展进程。AV功放 与普通功放的区别，在于AV功放有AV选择杜比定向逻辑解码器，AC 3, DTS解码器和 五声道功率放大器，以及画龙点睛的数字声场 DSPfe路。鉴于欣赏碟

17、片中多声道录音效 果的需要，AV功放的每声道功率输出也会不同，一般来说主声道功率最大，中置次之， 环绕最小，这方面的代表是带有杜比定向逻辑环绕声放的功放。为了增加使用乐趣，大 多数AV功放都附有DSP为各种节目播放提供不同的声场效果。本次制作功放部分采用高保真集成块电路采用TDA203S LM1875该集成电路外围电路极其简洁，而且还有过热、静噪、短路等保护电路。第三章 音频功率放大器的设计设计要求本课程要求设计与制作一款适合电脑多媒体2.1音箱的有源功率放大器，系统包括重低音功率放大器、左右声道功率放大器、音量调节、电源等组成。性能主要指标：3.2额定输出功率：低音10W 中高音 2*5WA

18、扬声器Lin =|左司端于设计思路 一o高崎端 H 护湖率让尊= 羲整I叩募再滤波器，送至本系统为2.1声道电率按蝴打通版倒那触版率Ln蚪耳用各左右声道功率放大器,最后馈至左右声道扬声器；重低音通道由Lin和Rin混合至带通滤波器，皿经密朔迷送至重看通损滤器一方面魏a菊缸般 斑声器LinRn图3.1系统方案图方案选择功放类型的选择方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这几种放大电路的共同特点是晶体管 都工作在线性放大区中，它按输入音频信号的大小控制着输出信号，但自身也在消耗电 能。A类功率放大器的特点是线性好、失真小且失真成分以偶次谐波为主，通常需要偏 置电压才能工作，能量转换效率很低，输

19、出功率一般较小并且理论效率只有 50%所以不行。B类功率放大器虽然不需要偏置电压，靠信号本身来导通放大管，理论效率可达78.5%,但电路在小信号时失真严重。通常,在电路中略加一点偏置形成AB类功率放大器，虽然效率略有下降，但保真度高、小信号时失真减弱。方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器基本构成框图如 2-1所示，它是用 音频信号的幅度调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过 LC低通 滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率（理论上为100%实际电路可以达到80%-95%，但D类功放也有不足之处，就是保真度低、输出音质较差，所以一般应用于手持式设备

20、（如手机、PDA）。图3.2 D类音频功率放大器基本构成图以上两个方案中，D类音频功放虽然具有效率高、体积小、输出功率大、低EMI、具备多种工作模式等特点，但保真度不及传统功放。传统的模拟音频功放保真度高，但 效率低、能耗大，且要求有良好的散热设备。本设计选用第一种方案，以性价比较高、 音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的集成功放TDA203函核心设计相关硬件。3.2.2实现电路的选择首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前逐级计算。基于模拟功放TDA2030勺音频放大器如图2-2所示，主要由电源模块、前置放大

21、模块、音量控制模块及功率放大模 块和扬声器组成。电源模块图2-2基本组成框图各部分的基本功能如下：.前置放大模块前置放大模块是把音频信号放大至功率放大器所能接受的输入范围。它具有两个功能：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以 美化声音。其基本组成由音源选择、输入放大和音质控制等电路。.音量控制模块音量控制模块是将前置放大后的信号通过电位器来控制TDA2030As片的输入信号的大小，用来控制整个音量的大小。.音调控制模块音调控制电路用来对音频信号各频段内的信号进行提升或衰减，调节输入信号的低频、中频、高频成分的比例，改变前置放大器的频率特性，以补偿音频系统各环

22、节的频 率失真。.功率放大模块给音频放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出功 率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能大。第四章单元模块设计前置放大模块设计前置放大模块基本组成是有输入放大和音质控制等电路。具作用一是要选择所需要 的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。这里的前置 电路是由集成运放和外围元件组成的。集成运放集成运放的应用十分广泛，包括模拟信号的产生、放大、滤波以及进行各种线性和 非线性的处理。集成运放的种类很多，而且每块集成电路根据引脚的数量不同而集成的 运放的个数不同，有单片集成电路集成四个运放的，如LM32

23、4TLC27M4UPC324CLF347N LM2902冷，也有单片集成电路集成一个运放的， 如UA741 UA709 LM301 LM308 TD07 LF35& OP07 OP37 MAX42将。集成运放可以用来组成对模拟量进行各种数学运算功能的电路，例如比例、加减、 积分和微分、对数和指数、乘除等运算电路。由于放大电路只限于放大音频输入信号， 且放大倍数也不高，因此采用单片集成电路集成四个运放的 LM32照为合适。LM324 简介LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装，具引脚图和实物图如图 4-1和引脚功能如表4-1所示。14 13 12 111098a)引脚图b)实物图

24、图4-1 LM324的引脚图和实物图表4-1 LM324引脚功能表引脚功能引脚功能1输出18输出32反向输入19反向输入33正向输入110正向输入34电源11接地5正向输入212正向输入46反向输入213反向输入47输出214输出4LM324内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，LM324工作电压范围宽，可用正电源330V,或正负双电源土 1.5V15V工作。它的输入电压可低到 地电位，而输出电压范围为O-Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有 5个引出脚，其中“ +”、“-”为两个信号输入

25、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 信号与该输入端的相位相反；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。LM124 LM22咻口 LM324弓唧功能及内部电路完全一致。LM124是军 品，LM224为工业品，而LM324为民品。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽， 静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点，因此它被非常广泛的应用在各种电路中。 4.1.3输入放大电路.电路原理图前置放大电路可以用晶体管也可采用集成运放来完成。本文中采用集成运放并采用双电源供电，

26、电路原理图如图 4-2所示。.参数计算与元件选择放大器电压放大倍数 Av仅由外接电阻R12、R11决定：Av=- R11/R12负号表示输 出信号与输入信号相位相反。按图4-2中所给数值，Av=-20此电路输入电阻为R12 般情况下先取R12与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数再选定 R11 0C16和C12 为级间耦合电容。集成运放交流放大器只放大交流信号，输出信号受运放本身的失调影第10页响较小，因此不需要调零。没有必要加接调零电路图4-2同相输入放大电路元件的选择：R12取10KQ,由Av=-R11/R12可知R11取100KQ , R13为平衡电阻， 根据平衡电阻的概念，R13=R

27、12/R11=1KD的电阻，C16一股取几微法，本文中取4.7 F/25V的电解电容。综上所述，四个前置放大器都用运放来完成，因此可用一个单片集成电路集成四个 运放的集成运放，这类型的常用四运放也很多，如 UPC324C TLC27M4 LF347N LM324 等，本文中就选取LM324（乍为前置放大器。音量控制模块音量控制模块作用是控制输入到功率放大器的信号幅度， 常用的音量控制电路有分 压式音量控制电路和电子音量控制电路两种。如图 4-3所示。图中只画出了一个声道的 分压式音量控制电路。第11页图4-3音量控制电路图4-3, W5是音量电位器，滑动端将 W砌为前后（R1、R2）两部分，输

28、入电压取 前部分R2的电压。调节W5骨动端的位置即可改变输入电压的大小。 W5滑动端滑到最下 端时，R1=W5 Uo=0,音量为零。W5J#动端滑到最上端时，Ui=Uo,输入电压全部输入到 功率放大器中，音量最大。音调控制模块负反馈式高低音调节的音调控制电路比较简单，图中只画出了一个声道的电路，如图4-4所示。不同电容量在低音、中音、高音时的容抗值如表 4-2所示。所谓音调控制就是人为地改变信号里高、低频成分的比重，以满足听者的爱好、渲 染某种气氛、达到某种效果或补偿扬声器系统及放音场所的音频不足。音调控制电路用 以改变放大器的频率特性，补偿整个放音系统频率特性的偏差，也用来满足听从对音色 的

29、不同需要。音调处理电路的基础是各种形式的滤波器。正是这些滤波器构成了音频电 路中的音调控制器。音频器件中无论是简单的单调处理电路还是复杂的均衡器，均由各 种有源或无源滤波器组成。利用这些滤波电路，可以组成各种高通、低通滤波器和带通 滤波器，以抑制电路中不需要的频率并通过所选择的频率。音调控制电路用来对音频信号各频段内的信号进行提升或衰减，调节输入信号的低频、中频、高频成分的比例，改变前置放大器的频率特性，以补偿音频系统各环节的频第12页率失真，或满足听者对音色的爱好和需求。图4-4负反馈高低音调节的音调控制电路表4-2不同电容量在低音、中音、高音时的容抗值音调频率F/(Hz)C21=0.015

30、p F 时的Xc1C30=1500pFM的 Xc2100Hz106KQ1600KQ中音1kHz10.6KQ106KQ_K10kKHz1.06KQ10.6KQ音调控制是指调节反馈网络的频率特性，使它对音频信号的高、低频率成分产生不 同程度的反馈或衰减网络的频率特性，从而达到改变电路频率响应特性之目的。常用的 音调控制电路只有高音和低音频段两个控制电路，可以对高、低频成分进行提升或衰减 的控制。.低音控制电路的工作原理W1滑臂到右端图中C21、C30的容量大于C24,对于低音信号C21与C30可视为开路，而对于高音 信号C24可视为短路。低音调节时，当 W1滑臂到左端时，C21被短路，C30对低音

31、信号 容抗很大，可视为开路；低音信号经过 R23直接送入运放，输入量最大；而低音输出则 经过R19 W1负反馈送入运放，负反馈量最小，因而低音提升最大；当第13页时，则刚好与上述情形相反，因而低音衰减最大。不论W1的滑臂怎样?t动，因为C21、C30对高音信号可视为是短路的，所以此时对高音信号无任何影响。.高音控制电路的工作原理高音调节时，当 W2滑臂到左端时，因C24对高音信号可视为短路，高音信号经过 W2 C24直接送入运放，输入量最大；而高音输出则经过 W2 C24负反馈送入运放，负 反馈量最小，因而高音提升最大；当 W2滑臂到右端时，则刚好相反，因而高音衰减最 大。不论W2的滑臂怎样滑

32、动，因为 C24对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中 低音信号无任何影响。4.4功率放大器模块重低音放大电路重低音放大电路主要由LM187皿率集成块及NE55321放等元器件组成，电路原理 如图4.5所示1、LM1875音频功率放大器LM1875是单片功率放大器，LM1875采用TO-220封装结构，形如一只中功率管，体 积小巧，外围电路简单，且输出功率较大，为消费者在音频应用场合提供非常低失真度 和高品质的性能。LM187睬用25V电源供电，能够输出20W功率，驱动4或8欧姆负 载，采用土 30V电源供电时，能够输出30W功率，驱动8欧姆负载。放大器具有最少的 外围元件，保护电路包括内部

33、电流限制和热关断，该集成电路内部设有过载过热及感性 负载反向电势安全工作保护。LM187冰用先进的电路设计技术，可达到极小的失真度， 即使在大输出功率电平时也是如此。LM1875还具有高增益、快速转速率、宽功率带宽、 大输出电压摆幅、大电流能力和非常宽的电源范围等特性，放大器采用内部补偿，使之 在增益10或更高时均能稳定。LM1875M用于高品质音频系统、电桥放大器、立体声唱 机、伺服系统放大器、仪器放大器等。LM1875主要参数：典型工作电压： 25V静态电流：50mA输出功率：25W谐波失真： 0.02%,当 f=1kHz, RL=8Q, P0=20W寸转换速率：18V/仙S第14页图4.

34、5 LM1875音频功率放大器电路图2、NE5532引脚功能1通道1输出2通道1倒相输入3通道1非倒相输入4地5通道2非倒相输入6通道2倒相输入7通道2输出8电源电压NE5532 8765VCC+OUTIN-IN+NE5532有源低通滤波器(LPF)1、低通滤波器的主要技术指标通带增益Avp通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数 线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。引脚功能定义图性能良好的LPF通带内的幅频特性曲通带截止频率fp其定义与放大电路的上限截止频率相同。见图自明。通带与阻带之间称为过渡带，过渡 带越窄，说明滤波器的选择性越好。第15页2、有源滤波器运算放大器的应用有源滤波器

35、是由RM件及运算放大器组成，本课题选用了 NE5532运算放大器及RC 网络组成有源滤波器,NE55321算放大器具有优良的性能,主要指标如下：(1)等效输入噪声电压 5nV/根号Hz典型值 1kHz(2)单位增益带宽10 MHz 典型值(3)共模抑制比100 dB 典型值(4)高dc电压增益100V/mV 典型值(5)峰峰电压波动32 V 典型值，VCCt = 18V和RL= 600欧姆(6)高转换速度 9V/us 典型值(7)电源电压范围宽3V至20V 3、简单一阶低通有源滤波器一阶低通滤波器的电路如图4.6所示，其幅频特性见图4.7 ,图中虚线为理想的情况，实线为实际的情况。特点是电路简

36、单,阻带衰减太慢，选择性较差。*2 啕% Aba印-O%10-3十倍频叫也图4.6 一阶低通滤波器电路4、简单二阶低通有源滤波器图4.7 一阶低通滤波器电路幅频特性1二阶低通滤波器的电路如图4.8所示，其幅频特性见图4.9为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。图4.8 二阶LPF的电路图图4.9二阶LPF的幅频特性曲线第16页左右声道放大电路功率放大器是音频系统中一个不可缺少的重要部分，其主要任务是将音频信号放大 到足以推动外接负载如扬声器、音箱等。不同于前置放大器的功率放大器不仅对音频电 压信

37、号进行放大，而且放大了音频电流信号，以满足外接负载的功率需求。音频功率放 大器的类型很多，根据使用的器件不同，为纯电子管、晶体管、集成电路、场效应管功 率放大器。一般认为电子管功率放大器（俗称胆机）的音色优于晶体管功率放大器音色。 晶体管放大器的频响宽，低频可延伸至直流，是目前输出功率最大的功率放大器。场效 应管功率放大器的音色是晶体管机中音色最好的一种。集成电路功率放大器则以其制作 简单、性能稳定、功能齐全、价格低廉而使其成为数量最多的一种。TDA203C成音频功率放大器就是其中的一种。本文中就选取TDA203睬成音频功率放大器做为左右声道 放大电路。TDA2030 简介.引脚排列（如图4-

38、10所示）叫+ 呼-1.JIE OUT +C图4-10 TDA2030弓I脚图图中，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。TDA203比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。瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，在目前流行的数十种功率 放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括 TDA203m内的几种该集成功放。TDA2030集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。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

39、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。第17页TDA2030勺电气性能稳定、可靠、能适用长时间连续工作，集成块内部具有过载保 护和热切断保护电路，不会损坏器件。在单电源使用时，散热片可直接固定在金属板上 与地线相通，无需绝缘，使用十分方便。是目前音质较好、价格较低、外围元件较少、 应用较方便的一款性价比较高的集成功放。.主要参数表4-3 TDA2030主要参数参数名称符号单位参数最小典型最大测试条件电源电压VccV士 6士 1418静态电流IccmA4060Vcc= 18V, RL=4欧输出功率PoW1214RL=4 THD=0.5%W89RL=8 THD=0.5%频响BWH

40、z10140KQPo=12w RL=4,输入阻抗RiM0.55开环，？ =1KQ Hz谐波失真THD%0.20.5Po=0.1-12W, RL=43.TDA2030 应用电路由设计的框图可知，本级的放大倍数为 4V/100mv=40倍，相应的电压增益为44dB。 为了提高电路的稳定性，电路的反馈采用电压串联负反馈。负回馈之所以能够改善放大 电路的多方面性能，归根结底是由将电路的输出量引回到输入端与输入量进行比较，从 而随时对输出量进行调整。反馈愈深，即I 1+AFI的值愈大，这种作用愈强，对电路性 能的改善愈为有益。但是I 1+AFI的值愈大，增益下降愈多。由此可见，负反馈对放大 电路性能的改

41、善是以牺牲增益为代价的。该电路闭环增益可由下式估算：Au=1+R6/R7由上式可知：Au=1+R6/R7=40根据设计任务本次TDA203原用正负双电源供电，画出相应的电路图，如图 4-11所示。第18页图4-11功放电路基本原理R7一股取几百欧到几千欧，本次R7取标称值为1KQ ,则R6为39KQ ,取标称值为 39KQ的电阻。C5的作用使电路的直流工作状态采用100%勺负反馈，即直流增益为1,所以工作点 非常稳定。C5一般取几十微法，本文中取为22 pF、耐压为50v的铝电解电容。R9和C7组成阻容吸收网络，用以避免电感性负载产生过电压击穿芯片内功率管， 同时具有改善扬声响应，消除自激振荡

42、的功效。R9一股取几欧到几十欧，本次取1.5 Q的碳膜电阻。C7一股取零点零几微法到零点几微法本次取容量为0.1仙F耐压63V的涤纶电容。C6为耦合电容，取容量为2.2仙F耐压50V的铝电解电容。R8为芯片输入级偏置电阻，为输入端提供直流通路，一般取几十千欧，本次取阻值 为39KQ的碳膜电阻。为了使运放电路更稳定的工作，还需要在运放的正负电源端与地 之间分别接几十到上百微法的电解电容和 0.01-0.1 f F的电容用来旁路非直流信号。但 由于在后面要设计的电源电路中有了这样的旁路电容，所以在集成运放的电源输入端就不需要这类的电容了。第19页4.5电源模块电源电路的系统结构图4-12电源电路组

43、成框图很多常见的电子设备中都需要直流电源供电，小功率不间断时可以用电池供电，而 在很多很多场合电池就无法满足供电需求，此时就要用直流电源来供电。直流稳压电源 一般由电源变压器、整流电路、滤波电路等构成，具结构框图如图 4-12所示。本文中设计的电源为土 12V双电源输出，最大输出电流为1.5A。滤波电路通常由电容、电感等电抗性元件组成。利用电容两端不能突变和流过电感 的电流不能突变的特点，把电容和负载并联或电感和负载串联都可以实现滤波，使输出 的电压纹波变得平滑。电容组成的滤波器电路简单、输出直流电压较高、纹波较小，作 为小功率直流电源。电感带负载能力强，但成本高、易引起电磁干扰等，适用于低电

44、压、 大电流场合。因此本文中选用电容作为电源滤波器。整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流电路等几类。整流电路是根据二极管的 意向导电性来实现的。本文中就选取桥式整流电路作为电源的整流电路。电源指示电路是由一个LED丁和一个限流电阻构成的，具作用就是通过LED丁来判 断电源电路的好坏。电源电路根据要求使输出的电压值为12V,电流值为最大1.5A,其参数为Uo=11.5V12.5V, Iomax=1.5Ao电源电路如图4-13所示。第20页图4-13电源电路整流电路选取两两并联的二极管桥式整流电路，取IN4007,其参数为耐压为1000V,整流电路为1A,电路如图4-14所示。图4-14整流电路

45、变压器的选取：估算由于滤波后的电压为滤波前的1.2倍，因此变压器的输出范围应为14/1.235/1.2V=1230V,不忽略整流二极管的管压降时，输入电压约为1331V。 由于电容滤波后的电压为滤波前的确 1.2倍，加上整流管的压降，综合上述考滤，输入 电压约为：14/1.2+0.7 35/1.2+0.7=13 31V故本文中选取的电源变压器为中间带有抽头的变压器。如图4-15所示第21页图4-15电源变压器其参数为输入电压为220V/50Hz,两端的任何一端和中间抽头之间的电压为 12V, 两端的端电压为12V/1.5A,功率为12X 1.5=18W勺变压器。若效率为70%则功率应这 25.

46、7W的铁芯变压器。滤波电容的选取：滤波电容可由下式估算8(3 5)T/(2RL)式中，T为市电周期，T=0.02s 0电容耐压值的估算：UCn = (1.5-2) U2, U2为变压器的二次电压。根据公式UCn (1.5 2)U2本文中选取1000仙F由于变压器的输出电压为 25.7V,每个电容两端的电压约为 12V,则C10的耐压应为(1.52) U2, UCn =22.530V,故本文中的 C10 C11应选取 容量为1000pF,耐压为35V的铝电解电容。C& C9一般用高频特性较好的磁介电容，一般取 0.1 pF。第22页第五章 布线及布线时的注意事项.信号线及焊盘信号线不能设置的太细，应不低于2cm, 一般取2cm即可。若太细，在后面的工序中， 在刻字机上不容易刻出很细的线条以及腐刻覆铜板时导线的机械强度不够， 易造