设计报告设计报告模板

1、一、设计任务和要求设计一个集成电路音响放大器，设计要求如下：、输出功率Po=1W（r：3%）;、负载阻抗Rl=81；（3）、频率响应fLfH=40Hz10kHz、音调控制特性1kHz处增益为OdB,100Hz和10kHz处有12dB的调节范围。Aul=Auh_20dB；、输入阻抗20总。二、设计思路根据设计任务，集成电路音响放大器基本组成框图如图1-1和1-2所示，为音响效果更好，还可以加接电子混响。言堀控制器功率敢大器言堀控制器功率敢大器”图1集成音响放大器组成框图（一）、方案论证确定整机电路级数，分配各级电压增益电路系统总电压增益代=PoRl/Ui=566（55.6dB）。考虑到实际电路中

2、会有损耗，取代送=600（输入5m0输出功率最大为1V）o各级增益分配如下：Au4=30倍Aul=25Au4=30倍处1一PO图2集成电路音响放大器（参考）电路图处1一PO、音调控制级f=1kHz，增益为1（OdB），但实际电路有可能产生衰减，取Au2=0.8dB（-2dB）。、集成功放电路增益应较大，取Au3=30（29.5dB）。Au實、话筒放大级，采用集成运放电路构成，Au125=28dB。Au2Au3（二）、电路设计和电路参数的计算、功率放大电路根据额定输出功率PO、负载Rl的要求来选择集成块。OCL集成功率放大器的内阻较大，约为1，因此，若Rl选择太大，会增加功放内部功耗而烧坏集成块

3、。一般要求功放内阻&：Rl。假设我们选择TDA2030为例进行设计。集成电路手册中提供的在Rl负责下额定输出功率为P。，为了保证电路安全可靠的工作，一般要求P.5P。电源电压EC（在单电源供电时）应满足：EC_21.414U。_7.99V，考虑到功率管存在的饱和压降和反射极电阻的降压的作用，取EC=9.0V。1.直流偏置电路及偏置电阻的确定IN0图3TDA2030集成功率放大器电路IN0图1-3中TDA203嘅可用正负对称双电源供电，也可用单电源供电，本电路采用单电源供电，TDA2030输出端的直流电位为EC/2，通过反馈电阻R35使反向输入端的直流电位也为EC/2，为使同相端和反相端的直流电

4、位对称，采用R31和R32分压取得EC/2的电位经过R33加到同相端。偏置电阻通常为几几百k，阻值太小，电源能量损耗大，阻值太大，集成块的漂移电流的影响不可忽略。在此取R3仁R32=10k，R33=100k，C32为旁路电容。取值为22uF/16V。本级和前级之间采用电容耦合，以免前后级的直流工作状态彼此前后影响。2交流工作状态及元件参数计算本级电路采用同相输入，接入R33，保证有适当高的输入电阻。R34，R35，C33组成交流负反馈电路，为使反相端和同相端的直流电阻对称，应有R31R32R35二R33=105k，取R35=100k。R31+R32同相输入放大器的增益，代3“更5=30倍（根据

5、设计要求）。R34R35R343.45kAu3-1取R34=3.3k。隔直电容C33大小应该是在下限频率（二40Hz）上的容抗远小于R34。取C33=10uF/16V。输出耦合电容C35的容量应满足忙的要求。C35-12C35-12二fLRL=250uF取C35=470uF/25V。R36、C34、C30用来消除自激，同时TDA2030管脚和外电路的连接线应尽可能短，耦合电容C31满足1C31，取C31=10uF/25V。2兀fLR43、音调控制器电路音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如图、音调控制器电路音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线

6、如图、音调控制器电路音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如图图4音调控制曲线图中fg=1kHz中音频率，要求增益、音调控制器电路音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如图图4音调控制曲线fL1:低频转折频率;fL2=10fL1:中音频转折频率;fH1:中音频转折频率；fH2-10fH1:1高音频转折频率。音调控制器设计音调控制器如图1-2中由N2及外围电路组成。根据题意：100Hz和10kHz处有_12dB调节范围。即fLx=100Hz,X=12dB，代入仁=fLx2X/6得:fLx2X6fLx2X6100Hz2126=400HzR21Rp21

7、Ui二RC+9VR244LM324RDR23GND2NIC22R22C31UofL1=fL2/10=40HzfH2=1fH1=25kHzR21Rp21Ui二RC+9VR244LM324RDR23GND2NIC22R22C31Uo同理fHx-10kHz，X12dB得忖1=fHx2X/2.5kHzGNDRp22图5音调控制电路从图1-4中可见，音调控制器只对低音频或高音频进行提升或衰减，中音频增益保持不变。音调控制器是由低通滤波器和高通滤波器共同组成。实现此方案，可有两种形式。一种是专用集成电路，外接发光二极管频段显示，可看见各频段的增益提升和衰减的变化情况，在高中档收录机、汽车音响设备中，一般采

8、用音调控制集成电路电路；另一种是采用集成运放构成音调控制器电路，如图1-5所示。设：C21二C22-C23，在中音频区，C23可视开路。在高音频区，C21，C22可视短路。2、低频（fkHz）时情况由于电容C23的容量较小，在低频时可视为开路。图1-6a为Rpr的滑臂在最左端，对应于低音频提升最大的情况；图1-6b为+9V+9V+9VRp2i的滑臂在最右端，对应于低音频衰减最大的情况。+9V1dC22|1iFir-Rp211R24R21Ui口GNDGNDGNDGND4LM324GNDGND图6a音调控制器（低音频提升最大情况）R21UiC22|R22Rp21R24+9V门GNDTR21UiC2

9、2|R22Rp21R24+9V门GNDTGND4LM324D图6b音调控制器（低音频衰减最大情况）GN当f：fo时，电路是一阶有源低通滤波器，图1-6a幅频特性表达式为:AuLr21AuLr211jrRP21C22RP21R22Rp21R22C22当f:：:f_i时，C22可视为开路，运放输入端为虚地，输入电流1=0,R24忽略，从表达式(1)中可得：RP21-R22470k47kR2147k=10当f=RP21-R22470k47kR2147k=10当f=fL1时，-I，-210I，代入得:-(Rp2iR22)(10.1j)R21(1j)也竺=0.707代L=17dB1.414R21电压增益

10、Aul相对下降了3dB当f=fL2时，=-2，；：2=10；*1时-(Rp21R22)(1j)R21(110j)10R21电压增益AuL-(Rp21R22)(1j)R21(110j)10R21当fL1”：fLx：fL2，电压增益衰减速率-20dB/10倍频程。对应1-6b，低频衰减最大的情况R22R21RP21/(1/jC21)12二RP21C21R21Rp212二C21RP21R22R221j/十R21Rp211j/2和低频提升电路同样的分析方法，对于低频衰减电路，在中频区增益为0dB，f=fL2时，增益为-3dB，f=fL1时，增益为-17dB，f:fL1时，最大衰减为-20dB。2.高频

11、(f1kHz)时的情况当ffo时，C21、C22短路，音频控制器高频等效电路如图1-7。R24和R21、R22组成星形联接，转成三角形联接。Rb=R22R24R22R24/R21RRcRc=Rc=R21R22R21R22/R24当R2仁R22二R24当R2仁R22二R24RaRc=3R21=3R22=3R24当R2仁R22二R24RaRc=3R21=3R22=3R24Uo图1-8a电路为Rp22滑臂在最左端时情况，对应于高频提升最大的情况，相当于一阶高通滤波器。幅频特性表达式:=1j/3Ra1jA4AuHUi心GND4LM324GNDGND图8a音调控制器（高频提升最大情况）UiRaC22R2

12、3Rb+9V4LM324UiRaC22R23Rb+9V4LM3244LM324X4LM324GNDGND图8b音调控制器（高频衰减最大情况）(RaR23)C23R23C23Rc和Rp22可视为负载，比上一级电路输出电阻大得多，故对第二级输入电压数影响可以忽略通过分析可得:f：:：fH1，C23开路，Auo=1(0dB)，Ra=Rb，=3f：:：fH1，AuHi-1.414Auo=1.4(2.9dB)AuH2=10/1.414Au0=7.1(17dB)f-fH2时，C23视为开路，电压增益为AuH=Rb/（R33Ra）=20dB。H1:fHx：fH2，电压提升速率为20dB/10倍频程。同理，可

13、得出高频衰减最大的情况，请大家继续推导。在电路设计中设定R21R21二R22二R24二R21二R21二R22二R24二RP22L1Rp21=Rp22=9RC21=C22=2竈RP22fL1C23二2二C23二2二R23fH2R23二f邑_1fH1Ra=3RC4（3TO）2ifL1R31、话筒放大器设计话筒放大电路由N1及外围电路组成，耦合隔直电容C1仁C12取1OuF,Rpn为话筒放大器音量调节电位器，取10ko根据级间增益分配Am=25，该电路设计为同相输入放大器A,R12cAu1=125oR11根据增益分配，采用集成运放电路改变外接电阻可方便实现增益调整。和音调控制器共采用一块LM324即

14、可满足除功放外的所有电路功能。可使电路简单，价格低廉。虽然LM324的频带很窄（增益为1时，带宽1MHz），因放大倍数不，计算满足，计算满足fH-10kHz的要求。取R11=10k，代，计算满足fH-10kHz的要求。取R11=10k，代大，代入公式GB=Aod-fH入上式算得R12=240k，取标称值270k1，这时Au，计算满足fH-10kHz的要求。取R11=10k，代三、电路实现在通用板安装电路，电路安装和调试过程如下：（一）、电路安装合理布局，分级安装音响放大器，音响放大器是一个小型电路系统，安装前要将各级合理进行布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，功放电路要远离输入极，每一级的

15、地线尽量接在一起，连线尽可能短，否则很容易出现自激。安装要特别注意功放集成电路、运算放大器、电解电容等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安置，也可以从功放开始向前级开始逐级安置。图9电路实物图（二）、电路调试电路的调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后整机调试并对电路进行性能指标测试。分级调试又分为静态调试和动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测出该级输出端对地的直流电压。输入级、混合级、音调控制电路都由运算放大器组成，其静态直流电压均为EC/2，功放级的输出也为EC/2。动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该极输出波形，并测量各项性能指标是否满足要求，如果相差很大，则应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求。（第一级：频率1k;Vp-p=0.1V;正