电子技术课程设计报告2009(音响放大器)

湖州师范学院求真学院课程设计总结报告课程名称电子技术课程设计设计题目音响放大器专业班级姓名学号指导教师报告成绩求真学院信息与工程系二〇一〇年十二月二十九日《电子技术课程设计》任务书一、课题名称音响放大器设计二、设计任务1、设计一个音响放大器，要求具有音调控制、音量控制等功能，可接入电脑音频信号、录音机线路输出信号等扩音，或作为有源音箱等；2、电路基本要求内含前置放大、音调控制、功率放大等；3、画出音响放大器的电路原理图，分析各部分电路的工作原理；4、电路制作与调试，测试直流工作点，关键点的波形；5、简易故障的判定及排除。

三、技术指标a)要求输出额定功率为≥1W，无明显失真，音调调节与音量调节作用明显；b)负载阻抗（扬声器阻抗）4-8欧，输入信号约为几十mV至100mV；四、设计报告根据要求撰写设计报告《音响放大器的设计》课程设计总结报告目录一、引言二、任务分析2.1 放大器的发展2.2放大器的分类2.2.1甲类放大器2.2.2乙类放大器2.2.3甲一名类放大器三、设计方案3.1工作原理3.2不同方案的比较：3.3 TDA2030参数,特点及典型应用3.3.1引脚情况：3.3.2电路特点：3.3.3极限参数3.3.4主要性能指标3.3.5 注意事项3.3.6．理想运算放大器特性3.3.7．理想运放在线性应用时的两个重要特性：四、电路设计及元器件清单4.1主体OTL功率放大器图4.2、手持式扩音器附加图4.3在protel 99 SE中作出相关的原理图4.4在protel 99 SE中作出相关的PCB图4.5元器件清单五、焊接及调试5.1 焊接5.1.1焊接技术5.1.2焊接的注意事项5.2焊后处理5.3导线焊接5.4常用连接导线5.5调试5.5.1主体OTL功率放大器调试5.5.2手持式扩音器调试六、展望七、感想八、参考文献附：电源电路图《音响放大器的设计》摘要：利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。

因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。

经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

一、引言伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。

音频是多媒体中的一种重要媒体。

人能够听见的音频信号的频率范围大约是60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。

本文基于所学知识模拟制作音响功率放大器，践实所学知识掌握程度，并通过对所学知识来制造和改进相关产品，实际动手的过程中遇见了很多问题，但是在老师的指导和帮助下解决相应的问题。

同时在与同学的讨论学习过程中加强意识的培养，加强了相互间协调合作的能力，从而高质、高效的完成本次的设计任务。

二、任务分析2.1 放大器的发展音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。

1906年美国的德福雷斯特发明了真空三极管，开创了揉电声技术的先河。

1927年贝尔实验室发明了负反馈NFB（Negative feedback）技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如“威廉逊”放大器，而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi（High Fidelity）放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术，成为了Hi-Fi 史上一个重要的里程碑。

60年代由于晶体管的出现，使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。

晶体管放大器细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，，各种电路也相应产生，如：“OTL （Output Transformer Less）” 无输出放大器、“OCL（Output Capacitor Less）”放大器等。

直至70年代，晶体管放大技术的应用已相当成熟，各种新型电路不断出现，如：较成功地解决了负反馈电路的瞬态失真和高频相位反转问题的无负反馈放大电路；成功地将甲、乙放大器的优点结合在一起的超甲类放大电路；具有输出功率大、失真小的电流倾注式放大电路等等。

从而使晶体管放大器成为音响技术发展中的主流。

在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员——集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。

发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。

功率放大器简称功放，可以说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。

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Hi－Fi音乐欣赏，A V系统放音，以及卡拉OK娱乐的功放，通常我们称为家用功放。

2.2放大器的分类根据三极管在放大信号时的信号工作和三极管静态电流大小划分，放大器电路主要有3种放大器类型：一是甲类放大器电路，二是乙类放大器电路，三是甲乙类放大器电路。

但在音响系统中不允许存在信号的非线性失真，只用甲类放大器电路和甲乙类放大器电路。

2.2.1甲类放大器甲类放大器就是给放大管加入合适的静态偏置电流，这样用一只三极管放大信号的正、负半周。

在功率放大器电路中，功放输出级中的信号幅度已经很大，如果仍然让信号的正、负半周同时用一只三极管来放大，这种电路称之为甲类放大器。

2.2.2乙类放大器所谓乙类放大器就是不给三极管加静态偏置电流，且用两只性能对称的三极管来分别放大信号的正半周和负半周，正、负半周再在放大器的负载上将正、负半周信号合成一个完整的周期信号。

由于这种放大器没有给功放输出管加入静态电流，它会产生交越失真，这种失真是非线性失真的一种，对声音的音质破坏严重。

所以，乙类放大器电路是不能用于音频放大器电路中的。

2.2.3甲乙类放大器为了克服交越失真，必须使输入信号避开三极管的截止区，给三极管加入很小的静态偏置电流，以使输入信号“骑”在很小的静态偏置电流上，这样可以避开了三极管的截止区，使输出信号不失真。

甲乙类放大器电路的主要特点如下-所述：(a).这种放大器同乙类放大器电路一样，也是用两只三极管分别放大输入信号的正、负半周，但给两只三极管加入了很小的静态偏置电流，以使三极管刚刚进入放大区。

(b). 由于给三极管所加的静态直流偏置电流很小，在没有输入信号时放大器对直流电源的消耗比较小(比起甲类放大器要小得多)，这样具有乙类放大器的省电优点，同时因加入的偏置电流克服了三极管的截止区，对信号不存在失真，又具有甲类放大器无非线性失真的优点。

所以，甲乙放大器具有甲类和乙类放大器的优点，克服了这两种放大器的缺点。

正是由于甲乙类放大器无交越失真，又具有输出功率大和省电的优点，所以被广泛地应用于音频功率放大器电路中。

当这种放大电路中的三极管静态直流偏置电流太小或没有时，就成了乙类放大器，将产生交越失真。

2.3设计任务：1、设计一个音响放大器，要求具有音调控制、音量控制等功能，可接入电脑音频信号、录音机线路输出信号等扩音，或作为有源音箱等；2、电路基本要求内含前置放大、音调控制、功率放大等；3、画出音响放大器的电路原理图，分析各部分电路的工作原理；4、电路制作与调试，测试直流工作点，关键点的波形；简易故障的判定及排除。

三、设计方案3.1工作原理其工作原理如下：当语音信号由话筒输出后，进入语音放大器放大并传入混合前置放大器，并进行放大。

放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。

3.2不同方案的比较：方案一：采用锁环频率相合成技术外加音响放大器采用锁相环频率合成技术，先用锁相环频率合成产生一定范围的频率，在通过传感器把接收到的频率信号转化音频信号。

在通过低通滤波器把频率控制在音频所需要的频率范围。

它的优点就是工作频率可调也可以达到很高的频率分辨率；缺点是要求使用的滤波器通带可变，实现很困难。

具体方案如图3.1.1所示：图3.1.1 锁环频率相合成技术框图方案二：采用直接数字式频率合成器DDS技术外加音响放大器采用直接数字式频率合成器(DDS)，是用RAM存储所需波形的量化信息，按照不同频率要求以频率控制字K为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在内存里。

DDS具有相对带宽很宽、频率转换时间极短、频率分辨率高等优点；另外，全数字化结构便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度也可实现程控。

但在方案中需要一块FPGA,一块双口RAM,那么设计的成本较高。

同时电路也不好仿真。

实现起来也比较困难。

方案三：采用直接给定的音频信号外加音响放大器采用直接所定的音频信号，是由MP3现代音频信号设备，直接给音响放大器。

此电路简单，其优点是：在音频信号具有直接给定的音频频率，在频率方面没有失真效果，而且具有混响器的效果。

图3.1.2直接给定的音频信号外加音响放大器通过对方案的比较和选择，选择第三个方案有三个原因：首先这个方案它设计简单可靠，软硬可相互补充各自的缺点。

同时音响效果也比较好。

音响放大电路设计由三部分组成:混合前置放大模块，音调输出控制模块，功率放大模块。

混合前置放大模块作用是将磁带放音机输出的音乐信号混合放大。

音调输出控制模块作用是主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。

功率放大模块作用是给音响放大的负载L R （扬声器）提供一定的输出功率；其次这方案能很好的进行模拟仿真能够完成计算机调试的过程，减少我们在制作过程中的麻烦；也是我觉得最合适的方案，便宜且方便。

3.3 TDA2030参数,特点及典型应用TDA2006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，按引脚的形状引可分为H 型和V 型。

该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。

并具有内部保护电路。

意大利SGS 公司、美国RCA 公司、日本日立公司、NEC 公司等均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引出脚位置及功能均相同，可以互换。

实物图图13.3.1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。