现代音响的设计与制作报告

目录摘要二、任务与任务分析三、方案设计四、核心元器件介绍五、电路设计5.1扬声器系统(音箱)的设计原理5.11分频器的简单设计5.12分频器的类型5.13设计分频器时的注意事项5.2音频功率放大器5.21功率放大器的基本组成及作用5.22功率放大器的技术指标5.3恒流源电路制作与调试原理图八、元件清单九、总结十参考文献一、摘要随着科学技术的发展，模拟音响设备的性能日益改善，如立体声磁带录放设备、调频立体声广播系统等，都具有较高的保真度。但是，模拟音响设备在信号动态范围、信噪比、分离度、失真度等技术性能方面，已经很难进一步改善。本文介绍了音响的构成,功能,及工作原理,它由TDA2030芯片所组成的功放电路,LM324四运放大器为前置放大和音调放大构成,本身具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点.设计任务分析设计一款音响电路，要求具有高低音音调调节和音质补偿功能，电路简洁，制作方便，性能可靠。1、主要技术指标：输出功率：10~20W（额定功率）；频率响应：20Hz~20kHz（<=3dB）；输出阻抗：《=0.16欧姆；输入灵敏度：500mV（1000Hz，额定输出时）。2、音响电路的结构组成部分三、方案设计方案一:采用SL34集成功率放大器,SL34是低电压集成音频功放,功耗低,失真小,工作电压为6V,8负载时,输出功率在300mW以上.主要用于收音机及其它功放.方案二:LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低,电压增益可调整,电源电压范围大,外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中.LM386电源电压4--12V,音频功率0.5w.LM386音响功放是由NSC制造的,它的电源电压范围非常宽,最高可使用到15V,消耗静态电流为4mA,当电源电压为12V时,在8欧姆的负载情况下,可提供几百mW的功率.它的典型输入阻抗为50K.方案三:TDA2030芯片所组成的功放电路,它是一款输出功率大,最大功率到达35W左右,静态电流小,负载能力强,动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器,电路简洁,制作方便,性能可靠的高保真功放,并具有内部保护电路.方案选取:本课题要求音响放大器的输出功率在5W以上,然而LM386达不到这功率,故选用TDA2030.频率响应fL～fH=50Hz～20kHz;而单电源供电音频功率放大器已经达到所需要的目标.并且它较少元件组成单声道音频放大电路,装置调整方便,性能指标好等特点.而BTL电路虽然也有以上的功能,但制作复杂,不利于维修.核心元器件介绍（1）、LM324的介绍LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器.与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点.该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一.共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。如图：它有5个引出脚,其中"+","-"为两个信号输入端,"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.LM324的引脚实物图：LM324的特点:短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作:3V-32V4.低偏置电流:最大100nA5.每封装含四个运算放大器.6.具有内部补偿的功能.7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能（2）、TDA2030的介绍TDA2030A是德律风根生产的音频功放电路,采用V型5脚单列直插式塑料封装结构.如图1所示,电路特点:[1].外接元件非常少.[2].输出功率大,Po=18W(RL=4Ω).[3].采用超小型封装(TO-220),可提高组装密度.[4].开机冲击极小.[5].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,电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等.[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V,8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率,THD≤0.1%.无疑,用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了..引脚情况：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.电路设计5.1扬声器系统(音箱)的设计原理对音箱的设计来说，其基本能完成的就是低频响应和分频器的设计，它需要一定的理论知识。就技术而言，理想的重放声系统应能完全再现其输入的时域波形5.11分频器的简单设计分频器的设计主要是确定分频点和衰减率5.12分频器的类型功率分频方式前级分频方式5.13设计分频器时的注意事项（1）相位纠正(2)阻抗补偿(3)扬声器极性的确定(4)分频器中的电感和电容5.2音频功率放大器音频功率放大器:(1)前级放大(前置放大).(2)后级放大(音频功率放大)5.21功率放大器的基本组成及作用输入级———中间级————放大级（1）功率放大器的输入级通常由双极型晶体管或场效应管差动放大电路（差分放大电路）组成。提供了较高的输入电阻和优秀的电源噪声抑制能力（2）中间级电路主要是为了推动输出级达到其设计的功率电平值，在有的电路中，采用了电流源电路作为有源负载来提高放大倍数。（3）放大级的电压和电流驱动可使用分立元件功率放大器的匹配主要是解决放大器的功率和阻抗匹配的问题。音箱的功率越小，RL值就越大，晶体管的集电极电流也就随之减小，管温也就不会太高，晶体管处在良好的放大特性范围之内，动态余量变大。扬声器的保护可采用无源保护和有源保护两种。5.22功率放大器的技术指标（1）静态技术指标:输出功率,.频率响应,信噪比输出功率最大不失真连续功率：功率放大器在配接8欧姆的负载RL时，在20HZ~20KHZ范围内，输出信号总谐波失真小于1%条件下，所能输出的最大功率信噪比是指放大器输出的有用信号与输出噪声的比值，常用符号S/N来表示，它等于输出信号电压与噪声电压之比，用dB表示，即其中Us表示信号电压，U无用信号电压，信噪比越大，表明混在信号里面的噪音越小，重放声音越干净，音质越好（2）动态技术指标：瞬态互调失真：瞬态互调失真是造成晶体管功率放大器音质不好的重要原因互调失真：放大器的互调失真越小越好，专业放大器的互调失真应小于0.5‰.削波失真：相位失真放大器因输入信号过强造成输出信号削波而引起的失真。克服削波失真的方法是让放大器在有足够的储备功率下放音转换速率：放大器在通过矩形波时引起前沿上升时间延迟，使输出信号产生失真的程度，通常用放大器的转换速率来描述。转换速率越高越好。增益：放大器的增益是放大器放大能力的重要指标，也称为放大倍数。其定义为放大器的输出量与输入量之比5.3恒流源（1）镜像恒流源计算：IR=（Vcc-VBE）=Ic+2IB=IC+2IC/βIB=IC/βIC1=IC0=ICIC=β/(2+β)/IR∵β》2极限定律：IC≈IR(2)比例恒流源IE=IC1+IB=IC1+IC1/β≈IC1IC0×RE0≈IC1×RE1IE1=IE0(REO/RE1)→IC1≈（RE0/RE1）TR(IEO≈IE1)其中：IR=(VCC-VBE)/(CR+RE0)(3)微变恒流源∵β》1IC1=IE1=(VBE0-VBE1)/REVBE0-VBE1只有几十毫伏，只要几千Ω，六、电路制作与调试（1）、电路板制作步骤：PCB的制作、原理图设计、布局,布线、PCB加工,、装配（2）、调试1、静态工作点调试接上电源(次级为12伏),不带负载情况下接通电源,按下电路板上电源开关,测试滤波电容两端输出电压应为14v左右.若出现异常应该立即断电.2、最大输出功率将负载接入功率输出端.再将信号源调至频率f=1000hz,输出电压为1V,接到音频放大器的声道输入端.将音调调节电位器调到最大.功率输出端接上示波器,毫伏表调节音量电位器,测量，计算放大器的最大输出功率.（3）、频率特性测试调节1000hz输入信号幅度(或调音量电位器),使输出信号为1V.测出电路输入信号的大小Vi的值.调节输入信号的频率,保持输入信号Vi的大小不变,测量输出信号的大小.找出上下限频率fL和fH,求出通频带BW=FH-f.七原理图八、元件清单电阻1.5Ω1k51k10k7.5k支数29486电解电容22U3300U100U4.7U支数2248电解电容0.027-0.068U0.01U0.1U4700P支数6242九总结通过这次实训的学习，我发现我比上一次更加熟练，这使我深刻地认识到了熟能生巧的寓意，理论和实践相结合固然重要，但不断地练习也非常重要。只有这样才能提高自己的实际操作能力，并且从中培养自己独立思考的能力。实训是培养我们动手能力的一个好机会，我们可以学会了基本的焊接技术，，知道了电子产品的装配过程，我们还学会了电子元器件的识别及质量检测，知道了整机的装配工艺十、参考文献[1]谢自美.电子电路设计.实验.测试.武昌:华中理工大学出版社,1994.[2]童诗白.模拟电