音箱放大器文档课程设计.docx
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音箱放大器文档课程设计
模拟电子技术课程设计说明书
音响放大器
院、部:
电气与信息工程学院
学生姓名:
谭一成
指导教师:
贾雅琼职称:
讲师
专业:
自动化
班级:
自本1001班
完成时间:
2012年6月1日
摘要
利用集成电路芯片UA741,TDA2030制作一个音响放大器,可以放大话筒信号或毫伏级音频信号。
主要内容如下:
1.利用3个ua741分别组成电路的话放级、混和级、音调级。
2.利用运放TDA2030构成电路功放部分。
3.此设计具有电子混响延时、音调输出控制、卡拉OK伴唱,并对话筒与放音机的信号进行扩音功能。
关键字:
芯片UA741;运放TDA2030;功率放大电路;音调电路;前置混和电路;前置放大电路
ABSTRACT
UseofintegratedcircuitchipUA741,TDA2030producedanaudioamplifier,canenlargethemicrophonesignaloraudiosignalmillivolt.Themaincontentsareasfollows:
Using3UA741compositioncircuitwords,mixedgrade,pitchlevel.
UsingTDA2030opampcircuitpoweramplifier.
Thisdesignhaselectronicreverbdelay,toneoutputcontrol,CaraOKaccompaniment,andthemicrophoneandrecordersignalamplifyingfunction.
Keywords:
chipUA741TDA2030;operationalamplifier;poweramplifier;tonecircuit;premixedcircuit;preamplifiercircuit
1设计要求和设计目的
1.1设计要求......................................................
1.2设计目的.....................................................
2设计总体简介
2.1音响模块流程图...............................................
2.2单元电路简介.................................................
3主要芯片介绍
3.1UA741的介绍..................................................
3.2TDA2030的介绍................................................
4单元电路设计及仿真结果
4.1话放级的设计及电路仿真.......................................
4.2前置放大电路的设计及仿真.....................................
4.3音调电路的设计及电路仿真.....................................
4.4功放电路的设计及电路仿真.....................................
参考文献............................................................
致谢................................................................
附录.................................................................
1设计要求和设计目的
1.1设计要求
1.1.1技术指标
设计一个音响放大器。
要求具有电子混响延时,音调输出控制、卡拉OK伴唱,并对话筒与放音机的信号进行扩音。
技术指标为:
额定功率
,负载阻抗为8
,频率响应
40Hz-10KHz;音调控制特性:
1KHz处增益为0dB,100Hz和10KHz处有
的调节范围,
,输入阻抗
。
1.1.2设计要求
(1)设计话音放大与混合前置放大器、音调控制级、功率放大级
(2)选定元器件和参数,并设计好电路原理图
(3)在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测
1.2设计目的
(1)了解集音响放大器内部电路工作原理
(2)掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法
(3)掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术
2设计总体简介
2.1音响模块流程图
图2.1音响模块流程图
2.1.1单元模块简介
音源取自收音机或者MP3或者直接取自电脑。
话放级、前置混和级、音调级,都采用了集成芯片UA741。
功放采用高性价比的TDA2030A。
考虑到TDA2030A采用了双电源+-12V多的电源供电,选用功率比较大的3W,8Ω扬声器。
3主要芯片介绍
3.1UA741介绍
uA741通用高增益运算通用放大器,早些年最常用的运放之一.应用非常广泛,双列直插8脚或圆筒8脚封装。
工作电压±22V,差分电压±30V,输入电压±18V,允许功耗500mW.其管脚与OP07(超低失调精密运放)完全一样,可以代换的其他运放有uA741,uA709,LM301,LM308.
以下为UA741的管脚图:
图3.1UA741管脚图
ua741运放,uA741在早期的音响中使用,它的AC特性和噪声特性较好。
但是741的输入级为双极晶体管,所以偏流大功耗大,这是它的缺点。
1.失调电压调整端
2.IN-反相输入端
3.IN+同向输入端
4.-Vcc负电源端
4.失调电压调整端
5.OUT输出端
6.+Vcc正电源端
7.空脚
3.2TDA2030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3.2.1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。
图3.2.1TDA2030A管脚图
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。
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
4单元电路设计及仿真结果
4.1话放级的设计及电路仿真
图4.1.1话放部分电路图
输入信号为正弦波,f=1kHz,振幅为5mv.
话放部分为话音放大部分,其中带有滤波部分输出与输入电压间的关系为:
U0=(1+R3/R1)Ui...........(公式4.1.1)
图4.1.2话放部分仿真
从仿真图上可以看出,放大倍数为10倍
4.2前置放大电路的设计及仿真
4.2.1前置放大电路图
图4.2.1混合前置放大电路
混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号进行混合放大。
其电路如图所示4.2.2,这是一个反相加法器电路,输出与输入电压间的关系为:
V0=-(R8U1/R7+R8U2/R9)..................(公式4.2.1)
上式中,U1为话筒放大器输电压,U2为录音机输出电压
图4.2.2混合前置放大电路仿真
4.3音调电路的设计及电路仿真
4.3.1音调电路的设计
音调控制器主要是控制、调节放大器的幅频特性,理想的控制曲线如图4.3.1所示.图中,f0(等于1kHz)表示中音频率,要求Av0=0dB;fL1表示低音频转折(或截止)频率,一般为几十赫兹;fL2(等于10fL1)表示低音频区的中音频转折频率;fH1表示高音频区的中音频转折频率;fH2(等于10fH1)表示高音频转折率,一般为几十千赫兹。
图4.3.1理想的控制曲线如图
由图可见,音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减,中音频的增益保持0dB不变,因此,音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。
由运算放大器构成的音调控制器,如图3-5所示。
这种电路调节方便,元器件较少,在一般收录音响放大器中应用较多。
图4.3.2音调部分电路图
下面分析该电路的:
设电容C8=C9>>C10,在中低音频区,C10可以视为开路,在中高音频区,C8,C9可视为短路。
(1).当f 分析表明,电路是一个一介有源低通滤波器, (2).当f (3)当f=fll时,因为fl2=10fl1故此时电压增益Av1相对下降3dB。 在f=fl2时,由 此时电压增益相对Avl下降17dB。 (4)当f>f0时,音调控制器为高频,由于此时可将C8,C9视为短路,R13与R11,R12组成星型连接 (5).f 在f=fH1时, Av3= Avo...........(公式4.3.1) 此时电压增益相对于AV3相对于AV0提升了3dB。 在f=fH2时 AV4=10/ AV0...........(公式4.3.2) 此时电压增益AV4相对于AV0提升17dB (6).当f>fH2时,C10视为短路,此时电压增益 AVH=(R11+R12)/R13........(公式4.3.3) 下面是对电路的仿真: 图4.3.3当RP2划到最左端时 图4.3.4当RP2划到最右端时 4.4功放电路的设计及电路仿真 4.4.1TDA2030A集成功放电路原理说明 图4.4.1功放部分原理图 图4.4.1是低频功率放大原理图。 反相放大器的音色受音源内阻和输入阻抗影响很大,不确定因素较多,同时在稳定性上也不如同相放大器(输入端开路自激,因此决定采用同相放大器。 接成用双电源OCL形式。 电压增益Av=R32/R33=100.......(4.4.1) C25是输入耦合电容,R33是TDA2030A反相输入端偏置电阻。 R33、R32决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益,C31起隔直流作用,以使电路直流为100%负反馈,静态工作点稳定性好。 C20、C38为电源高频旁路电容,防止电路产生自激振荡。 R34、C32消振电路,用以接有感性负载扬声器时,保证高频稳定性。 因扬声器呈感性,易引起高频自激,此容性网络并入可是等效负载呈阻性。 图4.4.2功放电路仿真 参考文献 [1]曹才开,电路与电子技术实验.[M].长沙.中南大学出版社.2009.125-128 [2]康华光,模拟电子技术基础.第五版.[M].北京.高等教育出版社.2006.1.22-37 致谢 这次模拟电路课程设计,让我受益匪浅。 我对电路系统的整个制作流程有了初步的了解: 由原理设计到仿真验证到制作PCB板到电路调试。 整个过程都充满乐趣,但对于从未做过电路系统的我来说整个过程也是充满挑战。 原理图的设计并不能仅仅用书上已有的原理来设计,虽然理论上可行,但是还要考虑到实际应用时的诸多因素。 这就迫使我去网上查找相关资料,迁移运用已经掌握的基础知识。 仿真分析的强大辅助作用在这次音响制作中体现的淋漓尽致,让我深刻的意识到掌握先进的工具软件对产品的设计开发是多么的重要。 制作PCB板更是一件非常有成就感的流程。 感谢所有支持和帮助过我的同学和老师! 谢谢你们的关照与宽容,与你们一起走过的缤纷时代,将会是我一生最珍贵的回忆。 此外,我还要感谢在我的课程设计中所有被援引过的文献的作者们,他们是我的知识之源! 最后,再次向所有给予我帮助和鼓励的同学和老师致以最诚挚的谢意! 附录 附录一音箱放大器整机原理图 附录二音响音响放大器PCB图 附录三原件清单及封装号 部件类型 型号 封装号 数量 电容 0.04n RB.2/.4 1个 电容 104u axial0.3 1个 电容 470pf axial0.3 1个 电容 0.01uf axial0.3 2个 极性电容 10uf RB.2/.4 10个 电位器 470K axial0.3 2个 电位器 10K axial0.3 2个 电阻 1K axial0.3 2个 电阻 13K axial0.3 1个 电阻 90K axial0.3 1个 电阻 47K axial0.3 4个 电阻 150K axial0.3 1个 电阻 39K axial0.3 2个 电阻 10K axial0.3 10个 运放 TDA2030 tda2030a 1个 运放 UA741 ua741a 3个
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