电工高保真音频放大.docx
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电工高保真音频放大
题目______高保真音频放大
班级_______
学号____
姓名___________
指导_________
时间____2011年6月19日
景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名班级_指导老师
设计课题:
高保真音频功率放大器
设计任务与要求
1.1必备要求
输出功率10W/8Ω;
频率响应20~20KHZ;
效率>60﹪,失真小;
1.2自制拓展要求
接一个话筒,实现伴唱。
设计步骤
1、查阅相关资料,开始撰写设计说明书;
2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明;
3、依次对各部分分别给出单元电路,并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明;
4、列出标准的元件清单;
5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明;
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。
参考文献
1.王港元,电工电子实践指导,2007年,科学技术出版社
2.路勇,电子电路实验及仿真,2004,北京交通大学出版社,清华大学出版社
3.李士雄,数字集成电子技术教程,丁康源主编,1993年,北京高等教育出版社,
4.刘彩霞, 刘波粒主编,高频电子线路,2008年,科学技术出版社
5.杨茂宇赵永红主编,电工电子技术实验,2009年,华东理工大学出版社
6.华成英,模拟电子技术基本教程,2010年,清华大学出版社7.赵学良,张国华.电源电路[M].北京:
电子工业出版社,1995,
目录
1、总体方案与原理说明.................................1
2、电源电路...................3
3、运算放大电路........................................4
4、加法电路.......................................5
5、功率放大电路...........................8
6、总体电路原理相关说明.................................9
7、总体电路原理图......................................10
8、元件清单..........................................11
9、参考文献........................................12
10.设计心得体会..........................14
1.总体方案与原理说明
Ocl功率放大器是一种直接耦合的功率放大器,它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。
性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。
集成功率放大电路具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点,因此在音频放大电路中得到了广泛的应用。
本设计的主要内容为了实现声频信号的功率放大,我们通过讨论拓展添加一个话筒来实现伴唱效果。
其基本电路包括将交变电压源转变为直流稳压源的电源电路,为实现声频与话筒信号相叠加我们使用加法电路以及功率放大电路。
考虑到话筒的声频较小,我们考虑利用运算放大电路用于话筒声频放大。
该设计任务选择比较合适的功率放大器,只能满足以下几个要求:
输出功率10W/8Ω;
频率响应20~20KHZ;
效率>60﹪,失真小。
另外还加了一个自制要求,加一个话筒可以进行伴唱。
该方案框图如图01所示。
图01方案框图
该方案的功率放大器选择了TDA2003来实现音频功率放大,由于它具有电流输出功能强,谐波失真和交越失真小,个引脚都有交、直流短路保护的优点。
2.电源电路
在电子电路中,一般通用直流稳压电源供电。
由交流电压源转变为直流稳压电源通常要经过变压器、整流、滤波和稳压电路。
其流程图如图02所示。
图02电源电路流程图
电源变压器(TS_MISC_25_TO_1)是将220V的交变电压转变为我们所需的的电压值,然后通过全波镇流器(1B4B42)将转变后交流电压转变为直流电压,但整流过后的直流电压具有很大的的波纹,则需要滤波电路进行滤波得到较平滑的直流电压。
在通过滤波后的电压会随电网电压、负载、温度的变动而变化。
所以在滤波电路后可接上稳压电路(LM7809CT、LM7909CT),可以克服有电网电压的不稳定、负载的变化,以及波纹电压的的存在等因素所引起整流电压的不稳定,而输出稳定的直流电压。
所选方案:
选用LM7809CT、LM7909CT来构成直流稳压电路,得到稳定输出的+9V、—9V直流电压。
用来加法放大器和功放的工作供电。
以下图03与图04为所选的LM7809CT、LM7909CT的引脚图。
图03图04
电源电路图示如下图05:
图05电源电路电路图
T2为双输入电源电压变压器,D1为由四个二极管构成的桥式整流电路,1、2为由LM7809CT、LM7909CT组成的稳压电路提供+9V、—9V的工作电压。
3.运算放大电路
所选方案:
选用运算放大器OP07来构成同相放大电路,其电路如图06所示。
运算增益计算:
Vi=Vf=R2×Vo/(R1+R2);
Av=Vo/Vi=(R1+R2)/R2=16/1=16;
电压增益为16
OP07是高精度低失调电压的精密集成运放,具有低噪音运放的优点,常用于微弱信号的的放大,使用双电源放大效果加强,在本设计里则采用双电源差模放大。
其引脚图如图07所示
OP07部分参数:
关断功能:
No
工作电压Max.(V):
36图06OP07放大电路图
工作电压Min.(V):
6
每通道IQ(典型值)(mA):
5
带宽GBW(典型值)(MHz):
0.600
转换速率(典型值)(V/us):
0.300
输入失调电压(25℃)(Max.)(mV):
0.150
失调漂移(典型值)(uV/℃):
0.500
输入偏置电流(Max.)(pA):
700
共模抑制比(Min.)(dB):
100
噪声电压(典型值):
9.800
单电源供电:
No图07OP07运放引脚图
满幅:
No
封装/温度(℃):
PDIP-8/0~70
描述:
精密,低噪声运放
4.加法电路
运算放大器经常被用来实现运算电路,如比例常数四则运算,微分和积分运算。
运算放大器的一种主要运用就是实现加法运算。
选择方案:
选用运算放大器OP07来构成加法运算电路,将话筒信号通过放大电路放大后与原有的VCD、电视、录音机等信号通过加法电路进行叠加,从而实现伴随功能。
其电路原理图如图08所示:
图08加法原理图
算法:
Vo=(Ra/Rf×Va+Rb/Rf×Vb)
5.功率放大电路
所选方案:
选用集成功放TDA2003来实现输出功率10W的,选用8Ω的蜂鸣器SONALERT来实现。
TDA2003的引脚图说明如图01所示。
图09TDA2003的引脚图说明
TDA2003参数:
电源电压Vcc=9V;输出功率Pd=1.2V;输入电阻=150kΩ;开环电压增益=60dB;闭环电压增益=40dB;静态电流=44mA;谐波失真=0.15%;效率=68%,具体电特性参数见表一。
功率放大器TDA2003的工作特性具有电流输出功能强,谐波失真和交越失真小,个引脚都有交、直流短路保护。
功率放大电路原理图如下图10所示
表一TDA2003电特性参数
图10TDA2003功率放大电路
6、总体电路原理相关说明
本设计为一个音频功率放大器的设计,要求输出功率为10W/8Ω即要求扩音器负载为8Ω,要求效率>60%,失真小。
本电路原理是通过一电源电路将我们日常生活用的220V交流电源转换成音频放大所需的9V的直流电压。
因为要实现一个话筒伴唱,我使用了一个加法电路将声频和话筒信号叠加,加法电路选择了运算放大器OP07来构成加法运算电路,将话筒信号通过放大电路放大后与原有的VCD、电视、录音机等信号通过加法电路进行叠加。
但是因为话筒声频小,我用一运算放大电路来进行放大,选用运算放大器OP07来构成同相放大电路。
为了失真度小,选用了一功率放大电路达到目的。
每个电路的选择哪种元器件,具体的看各个电源电路。
7、总体电路原理图
8、元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
V1
交流电压源
220V,50Hz
1
T2
TS_MISC_25_TO_1
1
n1
LM7809CT
输出电压
1
n2
LM7909CT
1
D1
1B4B42
1
U1
TDA2030
1
U2
SONALERT
1
U3,U4
OP07OH
2
带座
C1,C4,
10uF电解电容
2
C2,C3
500uF电解电容
2
C5
2.2uF陶瓷电容
1
C6
470uF陶瓷电容
1
C7,C9
100nF陶瓷电容
2
C8
100uF陶瓷电容
1
C10
39nF陶瓷电容
1
C11
1000uF陶瓷电容
1
C12
100uF电解电容
2
C13
100nF电解电容
1
R1
15kΩ电阻
1
R2,R6,R7,R9,R4,R5
1kΩ电阻
5
R3,R11
2kΩ变电阻
2
R8
10kΩ变电阻
1
R10
220Ω电阻
1
R12
2.2Ω电阻
1
R13
1Ω电阻
1
9.参考文献
1.王港元,电工电子实践指导,2007年,科学技术出版社
2.路勇,电子电路实验及仿真,2004,北京交通大学出版社,清华大学出版社
3.李士雄,数字集成电子技术教程,丁康源主编,1993年,北京高等教育出版社,
4.刘彩霞, 刘波粒主编,高频电子线路,2008年,科学技术出版社
5.杨茂宇赵永红主编,电工电子技术实验,2009年,华东理工大学出版社
6.华成英,模拟电子技术基本教程,2010年,清华大学出版社
7.赵学良,张国华.电源电路[M].北京:
电子工业出版社,1995,
8.张义申,陆坤等.电子设计技术[M].西安:
电子科技大学出版.1996,
9.李景宏,马学文.电子技术实验教程[M].沈阳:
东北大学出版社.2000,
10.王永军,李景华编著.数字逻辑与数字系统[M].北京:
电子工业出版社,2002,
11.吉祥,易凡编著.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:
电子工业出版社,2002,
12.陈大钦编著.电子技术基础实验[M].北京:
高等教育出版社,2000,
13.李晶皎,李景宏,曹阳编著.逻辑与数字系统设计[M].北京:
清华大学出版社,2009。
10.设计心得体会
本次课程设计通过自己选题,设计,自己通过计算查阅资料组织元件让我受益颇多。
通过本次设计让我深刻的了解到当前电子产品市场以及电子产品的发展与创新的重要性。
在这次设计过程中所得到的体会,在过去是没有过的,在书本是也是无法找到的。
一开始拿到这次任务的时候,真的觉得无从下手,觉得好像有很多东西可以写,但是又不知道写什么,原本一开始是写数字电子钟的设计,可是写到中间发现那些图用CAD画的画太麻烦,所耗时间太久,时间不允许,最后决定写这个音频功率放大器,其实在这个设计中也遇到了很多问题和困难,尤其是在画电路图方面,现在大概总结如下:
1.电路图真的是个问题,因为以我现在所学的软件没有一个可以轻而易举的画出电路图,主要学的是CAD,但是如果画的话,工作量太大,而且标注会很麻烦,再黏贴到word里必须缩小,一旦缩小就看不清那些标注了,所以又学了一个比较简单的软件---Mutisim电子电路绘图软件。
开始本想利用ptotel99来绘制PCB电子印刷电路板,但是由于刚接触此类电路绘图软件,设计时间较短,所以我就利用Mutisim仿真软件来完成总电路图的绘制。
2.在绘图的过程中还是遇到了问题,因为初次学习这个软件,所以很多东西不是很懂,花了很多时间去画,工作量也很大,一开始忘了输自己的信息到电路图,最后还是加了进去。
还有就是Mutisim电子电路绘图软件不可以画框图和流程图,我就用了CAD去画,但是有个问题就是只能截屏。
3.把电路图黏贴到word里时又有点问题,因为图形比较大,就把图进行了倒置,还有排版中也有了很多问题。
4.一开始在功率放大电路中,打算用的TDA2030,后来发现好像功率大了,改用了TDA2003,才可以完成那些要求。
5.就是有些单元电路里的那些元器件参数的参数指标我是直接用的数据,没有输入,因为工作量真的很大,时间也比较紧迫,所以很多东西做的比较粗糙,不怎么完善。
不过在这次设计中还有很多不足,比如没有左声道和右声道的设置,没有那些一般的音频放大多的功能,但是因为时间和能力有限,只能做到这步。
我在这次的设计里的收获和体会是比较多的,大致总结如下:
1.要学会搜集和查阅资料。
对于我们接触的许多东西,我们可能是没有学过的,甚至没有见过的,我们要学会从各种渠道去搜集关于这个方面的知识,去学习它,知道可以应用它。
2.如何完成一个任务。
对于我们接触到一个任务时,我们要学会将这个任务进行转化,也就是尽量转化到我们熟悉的知识上来。
当我们完成任务的转化后,还要学会分解任务,也就是要清楚,我们要完成这个任务要分为那几个部分,就象这次的设计要分解为标准秒振荡器、计数器、译码驱动器和显示器四个小任务,然后再各个任务击破。
3.对于我们在做事过程中发现的问题要冷静的思考,不要盲目的进行。
有一些问题当你好好思考一下时,就会发现是一个很好解决的问题。
盲目的进行,只会是浪费时间没有效果。
4.在一些实际的操作过程中,要学会去尝试自己的想法,不要局限于书本。
也就是学会一点创新精神。
5.做事情,需要细心,耐心和用心!
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