音频放大器设计报告

常用集成器件应用课程设计项目名称2.1音响--音频功率放大器设计学院信息与电子工程学院专业物联网工程班级121班姓名、学号陈方杰、1120232021指导教师钟海伟二零一五一月目录摘要.........................................错误!未定义书签。第一章简介...................................错误!未定义书签。第二章滤波器和音频功率放大器的分类...........................32.1滤波器的分类.............................................32.1.1高通滤波器...........................................32.1.2低通滤波器...........................................32.1.3带通滤波器...........................................32.2功率放大器的分类.........................................32.2.1按器材分类...........................................42.2.2按功能分类...........................................42.2.3按用途分类...........................................5第三章音频功率放大器的设计..................................63.1设计要求.................................................63.2设计思路.................................................63.3方案选择.................................................63.3.1功放类型的选择.......................................63.3.2实现电路的选择.......................................7第四章单元模块设计..........................................94.1前置放大模块.............................................94.1.1集成运放.............................................94.1.2LM324简介...........................................94.1.3输入放大电路........................................104.2音量控制模块............................................114.3音调控制模块............................................124.4功率放大器模块..........................................144.4.1重低音放大电路......................................144.4.2有源低通滤波器（LPF）...............................154.4.3左右声道放大电路....................................174.4.4TDA2030简介.........................................174.5电源模块................................................204.5.1电源电路的系统结构..................................204.5.1电源电路............................................20第五章布线及布线时的注意事项.................错误!未定义书签。5.1信号线及焊盘............................................235.2地线的设计..............................................235.3布线方法................................................23总结........................................................24参考文献......................................................25附录音频功率放大器电路原理图................................26第1页2.1音频功率放大器设计摘要：设计了一个带音调控制的音频放大电路，该电路具有对音频信号放大的功能。该电路主要由前置放大电路、音调控制电路及功率放大电路三部分构成，其中，前置放大电路采用LM324的四运放集成电路来实现电压的放大；音调控制电路主要由负反馈高低音调节；重低音放大电路主要由LM1875功率集成块及NE5532运放等元器件组成；左右声道放大电路主要由TDA2030功率集成电路组成，并应用了无源RC滤波器作为通道的传输。关键词：前置放大电路；功率放大器；音调控制；TDA2030第2页第一章简介2.1音响是由一个低音音箱（一般称之低音炮）和一对低音较弱的全频音箱（一般称之卫星箱）组成，少数2.1音箱的卫星箱会做成两分频的。“2.1”中的“2”是指标准双声道（立体声）；“2.1”中的“.1”是指单独分频输出一般约100Hz以下的“低音”声道。2.1音箱的分频设计：如果是将卫星箱扬声器单元设计成一个全频带扬声器，那么由于只有一个扬声器，理论上回放频率范围为20Hz～20kHz，但实际应用中是很难做到的。有的卫星箱箱体体积和扬声器口径较小，这样可能会导致中音不够丰满，不过采用这种设计的卫星音箱外观多半做得小巧，且成本低廉。还有一种分频设计是在卫星音箱的扬声器上使用了高音扬声单元和一个中低音扬声单元的搭配，这样能使低、中、高三部分都有较好的表现，但这类音箱的卫星箱普遍体积较大。2.1音箱的声道设计。2.1音箱拥有两个独立的功放模块，一个为立体声负责卫星音箱的模块，一个为重低音专门负责低音音箱的模块，立体声模块为独立的左（L）、右（R）声道功放块，重低音为左右声道联合过滤后的稍大功率功放块。因为重低声为联合过滤，所以在输入的左右声道中有一条线断开，另一个对应的音箱也会发出轻微的声音，这可以用于测试音箱品质上，可以只接一条左或右的音频输入线，听另一个卫星音箱的音量相对是大是小，越小越好，重低音在输入一条和两条间的变化，越小越好。第3页第二章滤波器和音频功率放大器的分类2.1滤波器的分类2.1.1高通滤波器高通滤波器是指功放中能够让中、高频信号通过而不让低频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的低音成分，增强中音和高音成分以驱动扬声器的中音和高音单元。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。2.1.2低通滤波器低通滤波器是指功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分，增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由于功放大部分都是全频段功放，通常采用AB类放大设计，功率损耗比较大，所以滤除低频段的信号，只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现，不论哪一种，都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。2.1.3带通滤波器所谓带通就是让它们在规定频率范围内通过高通滤波器+低通滤波器=带通滤波器。比如:600Hz-5KHz的带通滤波器先做一个600Hz的高通滤波器,再做一个5KHz的低通滤波器,让通过的频率在高通滤波器中滤掉600Hz以下的频率,然后经过低通滤波器滤波器滤掉5KHz以上的频率,剩下的就是600Hz-5KHz的频率的了!高阻滤波器+低阻滤波器=带通滤波器的原理同理。2.2功率放大器的分类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。以其主要用途来说，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，AV系统放音，以及卡拉OK娱乐的功放，通常我们称为家用功放。第4页本期只介绍跟我们家庭息息相关的家用功放。2.2.1按器材分类按电路所用的器材分类，功放可以分为电子管放大器、晶体放大器和集成电路放大器。电子管放大器(俗称“胆机”)采用电子管作为放大器，其主要优点是动态范围大、线性好、音色甜美悦耳。但电子管功放也存在两个问题，一是内阻大导致放大器阻尼系数小，影响瞬态特性，二是电子管需高压供电，离不开变压器，变压器不仅功耗大、体积大，还会导致失真。克服电子管功放的两个缺点，晶体管放大器阻尼系数可做得很高，有良好的瞬态特性，在声音的节奏感、力度上要比胆机明快、爽朗、有力；而且无需变压器，不仅节省成本，缩小体积，而且避免了由变压器所引起的失真。最后一种是集成电路放大器，它最突出的优点是可靠性高、外围电路简单、组装方便，不足之处是电声指标(功率、频响、失真度、信噪比等)和音质皆不如前两类放大器。2.2.2按功能分类按照功能分类，功放可以分为前级功放、后级功放和合并式功放。1、前级功放主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级功放。它就像铁路岔道一样，控制切换哪一路音源信号接入功放，哪一路音源信号与功放断开。2、后级功放后级功放是进行单纯功率放大的部分，它的作用就是尽可能原原本本地放大来自于前级的信号，我们对后级的要求是，放大倍数尽可能高，而放大后信号的失真程度应尽可能低。除放大电路外，还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。这两类功放一般只在高档机采用。3、合并式放大器合并式放大器，将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式的，应用的范围较广。一般来看，合并式功放的功率较前、后级功放小，重放的效果也比前、后级功放差，但合并式功放价钱较便宜，且使用方便，完全能够满足一般的家庭需要。第5页2.2.3按用途分类就功放的用途来区分，家用功放分为Hi－Fi功放和AV功放。1、Hi－Fi功放Hi－Fi是英语High－Fidelity的缩写，意指高度保真，即纯音乐功放，是音乐发烧友的最爱。Hi－Fi功放的输出功率大都在2×150瓦以下。Hi－Fi在设计上强调最低的信号失真，忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制的技巧等来满足人们对音乐的最佳欣赏要求。一般用于Hi－Fi的功放都是胆机。Hi－Fi功放就扩声形式而言，只适用于两声道立体声的重播。2、AV功放AV功放是Audio&Video的缩写，即影音功放，它能同时连接5－6个音箱(左右主音箱、中置音箱、左右环绕音箱、超重低音)并驱动它们发出声音。AV功放从诞生到现在，经历了杜比环绕，杜比定向逻辑，AC－3，DTS(均是音频解码方式)的发展进程。AV功放与普通功放的区别，在于AV功