模拟电子技术课程设计报告1.docx
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模拟电子技术课程设计报告1
摘要
本设计由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和TDA2030放大电路以及电源供电电路三大部分组成，它的作用是放大音频信号。
其中R03,R02,C01,C02,W02组成低音控制电路，C03,C04,W03组成高音控制电路，W01为音量控制部分，放大电路采用集成芯片TDA2030，因为它具有失真小、功率大、外围元件少、开机冲击小、内含各种保护电路和高保真的特点。
电源部分采用两个3300μF的电解电容并联，正负电源共用4个3300μF的电容，两个104的独石高频滤波电容，输出2*15V的电压。
功放输出功率大于10W，负载电阻为4-16Ω，输出信号失真小，传输效率高。
经测试，功放输出的音乐信号清晰，音量可调，且可以调节高低音。
关键词：
TDA2030，效率高，失真小
ABSTRACT
ThisdesignbyahighbassrespectivelycontrolattenuationtypetonecontrolcircuitandTDA2030amplifyingcircuitandpowersupplycircuitthreemajorcomponents,itsroleistoenlargetheaudiosignal.TheR03,R02,C01,C02,W02compositionbasscontrolcircuit,C03,C04W03composition,highcontrolcircuit,W01forvolumecontrolpart,amplifyingcircuitadoptsintegratedchipTDA2030,becauseithasthedistortionissmall,bigpower,peripheralcomponents,lessimpactonsmall,containingvariousprotectioncircuitandthecharacteristicsofthehighfidelity.Powersupplypartadoptstwo3300μFofelectrolyticcapacitorinparallel,positiveandnegativepowersharingfour3300μFcapacitance,two104monolithichighfrequencyfilteringcapacity,output2*15vvoltage.Thepoweroutputpowerismorethan10w,loadresistanceis4-16Ω,outputsignaldistortionissmall,hightransmissionefficiency.Accordingtothetest,thepoweroutputofthemusicsignalisclear,thevolumecanbeadjusted,andcanadjustthehighbass.
Keywords:
TDA2030,theefficiencyishigh,thedistortionissmall.
目 录
摘要Ⅱ
ABSTRACTⅡ
1概述1
1.1设计目的1
1.2基本功能1
2设计要求及方案选择1
1.1设计要求1
1.2方案选择1
3TDA2030的介绍3
3.1TDA2030实物3
3.2TDA2030管脚功能及图4
3.3TDA2030的工作4
3.4TDA2030的特点4
4理论分析与设计5
4.1电源电路的分析及设计5
4.2TDA2030功放电路的分析及设计5
5.系统测试6
5.1调试所用的基本仪器清单6
5.2调试结果6
5.3测试结果分析6
6总结6
参考文献8
1.概述
1.1设计目的
（1）掌握集成运算放大器的工作原理及其应用；
（2）通过实验总结回顾所学的模拟电子知识，掌握低频小信号放大电路和功率放大电路的设计方法；
（3）培养自主学习能力和实际动手能力。
1.2基本功能
采用集成功放TDA2030设计一个语音放大电路，将微弱的语音信号，经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。
以集成电路TDA2030为中心组成的功率放大器具有失真小、外围元件少、装配简单、功率大、保真度高等特点。
2.设计要求及方案选择
2.1设计要求
输出功率：
10W/8Ω；
频率响应：
20～20KHz；
效率：
>60﹪；
谐波失真：
≤1％（10W,30Hz~20kHz）；
电源电压：
。
2.2方案选择
功率放大器的作用是将来自前置放大器的信号进行功率放大，以推动相应的扬声器系统，其结构图如图所示：
图2-1功率放大器的结构图
输入级主要起缓冲作用。
输入阻抗较高，通常引入一定量的负反馈，来增加整个功放电路的稳定性并降低噪音。
前置激励级的作用是控制其后的激励级和功放输出级，推动管的直流平衡，并提供足够的电压增益。
激励级给功放输出级提供足够大的激励电流及稳定的静态偏置电压使功放输出级向扬声器提供足够的激励电流，以保证扬声器正常放音。
此外，功率输出级还向保护电路，指示电路提供控制信号并向输入级提供负反馈信号。
方案一：
TDA2030A的BTL电路
TDA2030A的BTL电路的特点是在相同的电源供电条件下可以得到较普通功放两倍以上的功率。
在±12V供电时输出功率可达到20W以上，想获得更大的输出功率可提高输入电压，最大不超过±22V，其内部电路包括输入电路，中间级，输出电路，电路图如下：
图2-2功放TDA2030A的BTL电路
方案二：
TDA2030A的OCL电路
下图为TDA2030A的OCL电路，其中TDA2030A是高保真集成放大器芯片，其功率为10W以上，功率频率响应为20—20KHz，输出电流峰值最大可达3.5A,原理图：
图2-3功放TDA2030A的OCL电路
方案三：
TDA2030A的OTL电路
功放TDA2030A的OTL电路的输出级和音箱之间采用电容耦合的方式。
它克服了频率失真和非线性失真两大缺点，传输效率高，输出功率大。
电路图如下：
图2-4功放TDA2030A的OTL电路
TDA2030A使用方便，外围元件少，一般不需要调试即可成功，比较三种方案，都有很多优缺点。
OTL，无变压器功放电路，优点是可以使用单电源供电，是电池供电的首选电路。
缺点是需要通过体积较大的电解电容作为输出耦合。
OCL，无输出电容功放电路，优点是省去体积较大的输出电容，频率特性好，缺点是需要双电源供电，对电源的要求稍高。
BTL，由两个相同的OCL电路组成一个功率更大的功放电路，无论使用单电源还是双电源供电都不需要输出电容，理想输出功率是单个OCL电路的4倍。
优点是功率做得更大，缺点是电路比较复杂。
相比之下方案一一般用于功率较大的功率放大器中，且由两个芯片组成，电路图理解方面较复杂；方案二功放的缺点是使用过程中很容易烧坏音箱中的扬声器。
方案三为双电源，对电源利用率较高，功率较高，传输效率高，输出功率大，所以我选择了方案三。
3.TDA2030A介绍
3.1TDA2030实物
TDA2030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。
实物如下图：
图3-1TDA2030实物图
3.2TDA2030的管脚功能及图
（1）脚是正相输入端
（2）脚是反相输入端
（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
图3-2TDA2030的管脚
3.3TDA2030的工作
TDA2030A功率放大管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。
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%。
3.4TDA2030的特点
（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.理论分析与设计
4.1电源电路的分析及设计
TDA2030功放板电源电路如下图所示，为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于60W，输出电压为2*15V，滤波电容采用两个3300UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个3300UF/25V的电解电容，两个104独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。
图4-1功放电源电路
4.2 TDA2030功放电路的分析及设计
TDA2030功放电路如下图所示，TDA2030功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和TDA2030放大电路以及电路供电电路三大部分组成音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02,R03,C02,C01,W02组成低音控制电路；C03,C04,W03组成高音控制电路；R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的TDA2030直流电位对前级音调电路的影响。
放大电路主要采用TDA2030，由TDA2030，R08,R09,C06等组成，电路的放大倍数由，R08与R09的比值决定，C06用于稳定TDA2030的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07,R10的作用是防止放大器产生低频自激。
TDA2030的5，3脚分别是正负电源供电端，如果电源到放大器的引线较长，则靠近5，3脚必须再接滤波电容，消除因电源引线电阻引起的耦合而产生的自激，即退耦作用，所以在设计电路时应在电源输入端并上两个滤波电容。
本放大器的负载阻抗为4-16欧。
图4-2TDA2030功放电路
5系统测试
5.1调试所用的基本仪器清单
万用表，音源线，MP3播放器，喇叭，导线，变压器，直流电源，电烙铁，焊锡。
5.2调试结果
刚开始调试时没有声音，后来经检查发现电位器和集成芯片的管脚接错了，于是我把一些导线割断后再按正确的方法接上，再调试时才有声音，但声音的噪音大，于是我在电源输入那里并上两个电容，声音就变清晰了。
5.3测试结果分析
TDA2030的5，3脚分别是正负电源供电端，如果电源到放大器的引线较长，则靠近5，3脚必须再接滤波电容，消除因电源引线电阻引起的耦合而产生的自激，即退耦作用，否则，输出信号失真就很大。
所以在设计电路时应在电源输入端并上两个滤波电容。
6.总结
在这次设计中，我们遇到了很多难以解决的问题，同时也学到了很多知识。
掌握了功率放大器的设计与制作，掌握了TDA2030集成芯片的原理与作用以及各种电子元器件识别和极性判断，学会了如何去检查电路中的错误与线路是否导通，进一步熟练了万能表的使用，也进一步掌握了用protel画电路板和PCB图的布线技巧以及印制电路板的制作流程。
在设计中也让我明白了团队精神的重要性。
同时也接触到了相关的专业知识，感觉到所学的东西还是很有用的，通过实践不但巩固了学到的知识，而且对所学知识进行了实践论证，并及时地发现了存在的不足。
在用protel画电路板时，应先了解元器件的管脚距离和管脚标号。
在本设计中，集成芯片TDA2030是一个五个管脚的芯片，所以在画电路图前应先上网查TDA2030管脚距离和管脚标号。
还有在画电路图时一定要注意画对管脚，我在画电路图时，电位器的管脚画错了，集成芯片的管脚画反了，结果在调试时没有声音，后来我把线割断再按错开重新接上，把集成芯片反过来接上，再调试时才有声音。
还有，自动布线完毕后还要通过手工调整，线路宽度的设置（地线与信号线等）还有焊盘和焊孔的设置。
连接电路时一定要细仔细，要确保每条线路接触性良好。
为保证接出的电路不出现错误，在接线时不能只看着电路原理图去接，应该先把电路图中的每个元件的原理和用途搞清楚，明白每个元件的各个管脚与它哪里相对应，最主要的是搞清楚元件与元件之间的联系，它们在一起有怎样的作用，它们接在一起可以实现那些功能，它们之间有什么相互的影响，好几个元件在一起又能有怎样的功能，弄明白了这些过后，就可以接电路了。
在进行实物焊接前，应先检查线路有没有短路，还要对元件进行检查，在确认无损坏的情况下再进行焊接，焊接后要检查元件与线路接通没有。
在焊接时还可以多增加几级滤波电路来滤除波纹，特别是我在调试功放时发现噪音有点大，于是我在电源输入那里并上两个电容，再调试时噪音没有了。
此外还可以通过改进元器件的性能来减少噪音，这些改进会在一定程度上提高语音放大电路的性能。
在检查错误时要更耐心，当出现错误时，首先检查线接对了没有，如果没有错误就看是不是元件存在问题，遇见错误要一步一步的来，不要这里弄一下那里弄一下，这样是不行的。
总之检测电路是要有耐心的慢慢的检查。
虽然本次设计做出的实物并不是很美观，但确实有一种成就感。
参考文献
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清华大学出版社，2008.
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机械工业出版社，2002.
[5]张才华.《模拟电子器件与应用》[M].上海:
华东师范大学出版社，2008.4.
附录1元器件清单及相关参数
名称
参数
数量
电阻
1KΩ
3
1.5KΩ
1
4.7KΩ
1
10KΩ
1
33KΩ
1
47KΩ
1
5.6Ω
1
330Ω
1
电位器
50KΩ
3
电解电容
2.2uF
1
47uF
1
集成芯片
TDA2030
1
无极电容
104
1
222
1
333
3
排针
3
附录2PCB图
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