电子课程设计.docx

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电子课程设计

电子课程设计

题目：

基DTA2030功放电路设计

设计人：

xxx

班级：

xxx

指导教师：

xxxx

广西民族师范学院

二〇一一年六月十二日

目录

摘要…………………………………………………………………1

第一部分：

系统方案…………………………………………………1

第二部分：

电路设计思路……………………………………………2

第三部分：

硬件系统设计……………………………………………4第四部分：

测试结果及注意事项……………………………………6

总结体会………………………………………………………………6

附录

参考文献………………………………………………………………

元器件清单……………………………………………………………

摘要：

该电路以ＤＴＡ２０３０芯片为控制核心及一些分立元件构成的功放电路，其输出音频效果好、失真度少；电源提供主要以LM317可调电源提供，当电源供电达到峰值电压时，输出功率最高可达20W。

其中电源输出电压及输出音量都用电位器控制，电路控制简单方便，实用性强。

关键词：

DTA2030电位器LM317

一、系统方案

方案一：

LM386集成功率放大器的应用

1．外形、管脚排列及内电路

LM386是一种低电压通用型音频集成功率放大器，LM386的外形与管脚图如图5.3.3所示，它采用8脚双列直插式塑料封装。

图5.3.3LM386外形与管脚排列

a）外形图b）管脚排列图

LM386有两个信号输入端，

脚为反相输入端，

脚为同相输入端；每个输入端的输入阻抗均为50kΩ，而且输入端对地的直流电位接近于零，即使输入端对地短路，输出端直流电平也不会产生大的偏离。

LM386的内部原理电路如图5.3.4所示。

图5.3.4LM386内部电路图

2．主要性能指标

LM386-4的电源电压范围为5~18v。

当电源电压为6V时，静态工作电流为4mA。

当Vcc=16V，RL=32Ω时输出功率为1W。

①、⑧脚开路时带宽300kHZ，总谐波失真为0.2%,输入阻抗为50KΩ。

3．

估算

设引脚①、⑧脚间外接电阻R,则

≈

当引脚①、⑧之间对交流信号相当于短路时

≈

所以，当①、⑧脚外接不同阻值电阻时，Au的调节范围为20～200（26～46dB）。

4．LM386应用电路

用LM386组成的OTL功放电路如图5.3.5所示，信号从

脚同相输入端输入，从

脚经耦合电容（220μF）输出。

图5.3.5LM386应用电路

图中，

脚所接容量为20μF的电容为去耦滤波电容。

脚与

脚所接电容、电阻是用于调节电路的闭环电压增益，电容取值为10μF，电阻R在0～20kΩ范围内取值；改变电阻值，可使集成功放的电压放大倍数在20～200之间变化，R值越小，电压增益越大。

当需要高增益时，可取R＝0，只将一只10μF电容接在

脚与

脚之间即可。

输出端

脚所接10Ω电阻和0.1μF电容组成阻抗校正网络，抵消负载中的感抗分量，防止电路自激，有时也可省去不用。

方案二：

集成功放2030及其应用

1．集成功放2030主要技术指标及引脚排列TDA2030与性能类似的其他产品相比，具有引脚数最少、外接元件很少的优点。

它的电气性能稳定、可靠、适应长时间连续工作，且芯片内部具有过载保护和热切断保护电路。

TDA2030主要技术指标、参数见表5.3.2。

表5.3.2TDA2030A主要技术指标参数表

参数

符号及单位

数值

测试条件

电源电压

VCC/V

—

静态电流

—

输出峰值电流

输出功率

输入阻抗

-3dB功率带宽

谐波失真THD

<0.5%

TDA2030引脚排列如图5.3.8所示。

图5.3.8TDA2030引脚排列

TDA2030市场上有一些伪品，可用以下方法判断芯片真伪及其性能参数是否正常。

（1）电阻法

正常情况下TDA2030各脚对③脚阻值见表5.3.3。

表5.3.3TDA2030各脚对③脚阻值

引脚

①

②

③

④

⑤

阻值

黑表笔接③脚

4kΩ

4kΩ

0

3kΩ

3kΩ

红表笔接③脚

∞

∞

0

18kΩ

3kΩ

以上数据是MF-500型万用表用R×1k档测得，不同表阻值会有区别，但趋势会一致。

（2）电压法

将TDA2030接成OTL电路，去掉负载，①脚用电容对地交流短路，然后将电源电压从0~36V逐渐升高，用万用表测电源电压和④脚对地电压，若TDA2030性能完好，④脚电压应始终为电源电压得一半。

否则说明该芯片为伪品或残次品。

说明电路内部对称性差，用作功率放大器将产生失真。

2．TDA2030实用电路

通过方案一和方案二的比较，方案一的设计达不到设计者所需输出的最大功率；而且LM386的指标达不到DTA2030的设计指标，所以本设计采用方案二。

二、电路设计思路

1、功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率，当RL一定是，希望输出功率尽可能大些，输出信号的非线性失真尽可能小，而且效率尽可能高。

由于ＯＣＬ电路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。

为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。

因此，性能良好的ＯＣＬ功率放大器应由输入级、推动极和输出级等部分构成。

２、输入级：

主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级送来信号作低失真、低噪声放大。

为此，采用带恒流源的、有复合管组成的差动放大电路，而且设置的静态偏置电流较小。

３、推动极：

作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出及提供足够大的驱动电流，为此，采用带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。

４、输出极：

主要作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用由复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。

５、ＤＴＡ２０３０电路的优点：

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.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。

TDA2030在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。

该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。

该电路可供低频课程设计选用。

输出功率：

10~20W（额定功率）；

频率响应：

20Hz~100kHz（≤3dB）

谐波失真：

≤1％（10W,30Hz~20kHz）；

输出阻抗：

≤0.16Ω;

输入灵敏度：

600mV（1000Hz，额定输出时）

三、硬件系统设计

1、protel99软件绘制原理图功放模块电路图部分：

在功放电路中反馈回路是有Ｒ６和Ｒ７构成，Ａｕ＝Ｒ６／Ｒ７＝１５０Ｋ／４．７Ｋ≈３０；第四脚输出电压控制在１／２Ｖｃｃ，Ｄ２其放电保护；Ｊ１视音频输入，Ｊ２视音频输出。

2、ＬＭ３１７电源电路图部分：

上图D3为整流桥起整流作用，C1起滤波作用，而D1起保护稳压块LM317作用；通过R2电位器与R1的阻值大少来控制输出电压大少。

为了保证LM317可靠工作。

Rl的阻值一般取120Ω（或240Ω）。

输出电压Vo表达式为：

Vo=1.25×（1+R2／Rp）V。

当要输出电压1.25~37V时，Ｒ１可取值２４０欧，Ｒ２的值为６．８Ｋ，算出最大Ｕｏ≈３７Ｖ

３、完整的功放ＰＣＢ电路图部分如下：

四、测试结果及注意事项

一、将电源、接地、输入与输出线分别接在TPR3002直流电源及负载的相应连线上。

第1次调试：

接通+10V电源，在输入音频信号后放大电路没有效果。

对TDA2030放大电路进行测试，发现TDA2030没有工作。

检查TDA2030放大电路的连接线路后发现TDA2030的3号管脚与电解电容E2的负极未接地。

第2次调试：

经过改善后进行第二次调试，调试成功。

TDA2030功能放大电路放大倍数约为33.3倍，放大倍数偏小，输出的信号放大效果不明显。

因此，在TDA2030功能放大电路基础上与前置放大电路相连接（反相比例）实现音频信号的放大。

第3次调试：

接通+10V电源，输入音频信号，输出的放大信号比较明显。

但电路工作较短时间后，TDA2030发热。

调节电源电压，在输入+5V电压、放大电路正常工作及输出放大信号较为稳定时TDA2030器件正常运行，调试成功。

二、注意事项：

1.TDA2030具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V的话，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。

2.热保护：

限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载（甚至是长时间的），或者环境温度超过时均起保护作用。

3.与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。

万一结温超过时，也不会对器件有所损害，如果发生这种情况，Po=（当然还有Ptot）和Io就被减少。

4.印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流通过。

5.装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过260℃，12秒。

6.虽然TDA2030所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。

五、总结体会

1、ＤＴＡ２０３０功放电路设计过程中,更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法,要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能,那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了.在设计电路中,往往是先仿真后连接实物图,但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的。

2、对该设计的建议：

此次的ＤＴＡ２０３０功放电路设计重在于仿真和接线,虽然能把电路图接出来,并能正常显示,但对于电路本身的原理并不是十分熟悉.总的来说,通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力.。

在试验过程中遇到意想不到的问题，有时很苦恼，经过很久的测试计算才得到现在设计的结果。

经过了一段时间的努力我终于完成了ＤＴＡ２０３０功放电路图的设计，从芯片的选择，再到设计与实现。

在这个过程中我学习到了很多在课本上不能学习到的知识，对一个产品也有了一个新的认识，以前我都很简单的认为一个产品很容易就做出来了，现在我知道了每一个产品都需要很复杂的工序。

通过这次的课程设计我学到了主要有如下几点：

3、工作前，认清元件：

提前做好准备工作在开始动手之前，我们要把各芯片件的功能弄清楚，以及如何拓展，只有把这些真正的搞懂之后才能顺利完成设计。

才能少走弯路，从而使自己更懂电子方面的知识。

4、提出问题，解决问题：

设计与实现的过程中我们会遇到一些困难这是很正常的事，但是不能一遇到问题就慌了，要耐心的分析问题并解决，刚开始自己乱换元器件，用万用表慢慢检测有针对性的检查元器件引脚的电压，这次课程设计的时候我就遇到了这样的情况。

5、虚心下问，不懂请教

这次课程设计培养了同学合作，有些时候我们也需要别人的帮助，比如说当我们把元器件连接错的时候，自己一个人很难找到错误，就需要别人帮忙，无形中培养了团队合作的精神。

有的时候可能遇到一些问题自己不能解决，这时我们应该虚心像同学请教，只能这样才能更好的解决问题。

课程设计虽然结束了，但是我们还有很多的事情要做，对仍然不熟悉或不了解的知识点我们要尽快的去学习了解，对课程设计中出现的问题我们还要去认真的分析研究。

还有我们还需要去增强自己的动手能力，去不断的锻炼，只有这样该课程设计才能发挥最大的作用。

参考文献

（1）清华大学电子学教研组编，童诗白、华成英。

模拟电子技术基础.第四版.北京：

高等教育出版社.2010

（2）清华大学电子学教研组编，阎石主编。

数字电子技术基础。

第5版，北京：

高等教育出版社，2010

（3）湖南大学组编。

彭介华　主编。

电子技术课程设计指导.北京：

高等教育出版社，１９９７（２０１０重印）

（4）刘天旺主编.protel99se电路设计应用教程。

北京：

电子工业出版社，2007

（5）XX搜索，XX文库

电子元器件

元件

名称

元件类型

数量：

个

元件名称

元件类型

数量：

个

集成

运放

DTA2030

1

变压器

220V/12V

1

电解

电容

2fu/50V

1

二极管

IN4007

4

100fu/50V

1

排针

5MM

2

22fu/50V

2

插孔

5脚

1

2200fu/50V

1

电位器

22K

1

3300fu/50V

1

4.7K

1

220fu/50V

2

电阻

100K

3

瓷片

电容

0.01

1

4.7K

1

0.1

2

150K

1

0.33

1

1欧

1

稳压块

LM317

1

240欧

1

整流桥

4A

1