1 緒論
1.1 課題背景功放全稱(chēng)為功率放大電路，在我們的日常生活中會(huì )遇到許許多多的功放（擴
音機），比如我們常用的電腦、手機、收音機、 MP3、音響、擴音器等上面都會(huì )有功放，可以說(shuō)在我們生活中遇到的凡是能發(fā)出聲音的儀器設備上面都會(huì )有功放，可見(jiàn)功放和我們的生活聯(lián)系的是多么的緊密。在我們學(xué)習《模擬電子技術(shù)》時(shí)知道，功放的種類(lèi)有很多，按功放中功放管的導電方式不同，可以分為甲類(lèi)功放、乙類(lèi)功放、甲乙類(lèi)功放和丁類(lèi)功放；按電路所用的器材分類(lèi)， 功放可以分為電子管放大器、 晶體放大器和集成電路放大器； 按照功能分類(lèi)，功放可以分為前級功放、后級功放和合并式功放；按用途不同，可以分為 AV 功放， Hi-Fi 功放；其中甲乙類(lèi)是我們比較熟悉的功放?；诠Ψ诺膶?shí)用性與可操作性，這次我們小組選取《功放電路設計》作為設計題目，采用集成功放芯片 TDA2030 為核心 ,設計一個(gè)帶音量控制、 高音控制、低音控制、左右聲道均衡控制的功率放大器。 由此能更加的熟悉功放以及在設計與制作過(guò)程中體會(huì )設計電子器件的樂(lè )趣。
1.2 課題目標
（1）．學(xué)習綜合性電路設計和電子系統設計、電路裝配、指標調測、故障處
理、設計報告的撰寫(xiě)等方法。
（2）．學(xué)習電路焊接的基本技巧，熟練使用電烙鐵、剪鉗、萬(wàn)用表等電子工
具，以及焊接完成后的電路調試、故障處理的能力。
（3）．以小組的方式完成，鍛煉我們的團隊協(xié)作能力，為以后做別的課題打
下基礎。
（4）．學(xué)習先進(jìn)的電子電路設計理念，綜合應用電子電路的基本知識，采用
EDA 技術(shù)獨立設計電子電路的方法，（5）．了解 Multisim 的使用方法，學(xué)會(huì )使用 Multisim 進(jìn)行模擬電路的設
計、調試，為以后自己能獨立設計電路打下基礎。（6）．培養理論聯(lián)系實(shí)際的正確設計思路，訓練綜合應用所學(xué)電子電路的理
論知識去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，培養創(chuàng )新能力。
1.3 TDA2030 的介紹TDA2030A是電話(huà)機根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用 V型 5 腳單列直插式塑料封裝結構。如下圖所示，按引腳的形狀引可分為 H型和 V型。該集成電路廣泛應用于汽車(chē)立體聲收錄音機、中功率音響設備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內部保護電路。 意大利 SGS公司、美國 RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。
內部結構圖
2
1腳是正向輸入端2腳是反向輸入端3腳是負電源輸入端4腳是功率輸出端5腳是正電源輸入端
3
TDA2030 特點(diǎn)：
（1）.外接元件非常少。（2）.輸出功率大， Po=18W(RL=4Ω)。（3）.采用超小型封裝（ TO-220）,可提高組裝密度。（4）.開(kāi)機沖擊極小。（5）.內含各種保護電路，因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路保護、熱保護、地線(xiàn)偶然開(kāi)路、電源極性反接（ Vsmax=12V）以及負載泄放電壓反沖等。（6）TDA2030A能在最低± 6V最高±22V的電壓下工作在± 19V、8Ω阻抗時(shí)能夠輸出 16W的有效功率， THD≤0.1%。無(wú)疑，用它來(lái)做電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過(guò)了。
1.4 雙聯(lián)電位器簡(jiǎn)介電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規律調節的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。 當電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)， 在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。 電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。 而雙聯(lián)電位器簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是有兩個(gè)三腳電位器構成。
1.5 Multisim 軟件簡(jiǎn)介Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬 /數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim 的具體功能為：構建仿真電路、仿真電路環(huán)境、 multi mcu（單片機仿真）、 FPGA、PLD，CPLD等仿真、通信系統分析與設計、 PCB設計、自動(dòng)布線(xiàn)、器件建模及仿真、電路的構建及仿真、系統的組成及仿真、儀表儀器原理及制造仿真。由此可見(jiàn) Multisim 的功能很是強大，特別是在電子信息方面的應用非常的廣泛，使用該軟件設計電路由于能實(shí)現仿真， 所以既省時(shí)間又省物力， 可以實(shí)現快速、高效的設計電路。
2 功率放大器設計
2.1功放電路研究的主要問(wèn)題
（1）要求輸出功率盡可能大： 要求輸出電流和電壓都大， 管子運行在極限狀態(tài)。
（2）電路效率要高：效率是指負載得到的有用信號功率與電源供給的直流功率之比，比值越大效率越高。
（3）非線(xiàn)性失真盡可能?。?功率與失真是一對矛盾， 一般輸出功率越大失真越嚴重。
（4）半導體的散熱問(wèn)題： 功放電路中很大一部分功率被集電結消耗掉， 使結溫上升，為充分利用允許的管耗輸出足夠大的功率，散熱非常重要。
（5）功放管的保護問(wèn)題：為輸出足夠大的功率，管子承受的電壓很高，通過(guò)的電流很大，管子較容易損壞。
2.2 功率放大器的組成多功能高質(zhì)量的功率放大器分為兩大部分， 即前置放大部分和功率放大及電源部分。
前置放大器： 前置放大器起匹配作用，其輸入阻抗高（不小于 10kΩ），可以將前面的信號大部分吸收過(guò)去，輸出阻抗低（幾十Ω以下），可以將信號大部風(fēng)傳送出去。同時(shí)，它本身又是一種電流放大器， 將輸入的電壓信號轉化成電流信號，并給予適當的放大。前置放大部分又分為信號源前置放大器和主控前置放大器二部分。信號源前置放大器的作用：均衡輸入信號并改善其信噪比。主控前置放大器的作用：三個(gè)功能：放大微弱的音頻信號，獲得平直的頻響，進(jìn)行控制并美化音質(zhì)。 控制并美化音質(zhì)是指音量、 響度、音調和通道間的平衡等具體功能。音量控制器：音量控制器一般使用電位器或步進(jìn)式衰減器。 在雙通路立體音系統中，左右兩聲道的音量控制器一般是采用同軸電位器聯(lián)動(dòng)的。音調控制器：彌補揚聲器系統或放音環(huán)境頻率響應的不足， 滿(mǎn)足聽(tīng)音者對頻響的要求。功率放大：主要功能是對前置放大器輸出的信號進(jìn)行功率放大， 以推動(dòng)揚聲器系統放音。電源：提供穩定的整機電源。音量控制器：音量控制器一般使用電位器或步進(jìn)式衰減器。 在雙通路立體音系統中，左右兩聲道的音量控制器一般是采用同軸電位器聯(lián)動(dòng)的。音調控制器：彌補揚聲器系統或放音環(huán)境頻率響應的不足， 滿(mǎn)足聽(tīng)音者對頻響的要求。
2.3 穩壓電源的設計
C1、C2容量為2200uF的點(diǎn)解電容， C3、C4容量為100000pF的滌綸電容。220V、50Hz的室內電壓， 通過(guò)13:1的變壓器形成 Va-Vb=16.9V、50Hz的交流電壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路和紋波電路形成 Vo+≈+12V、Vo- ≈-12V的直流電壓。
2.4 前置放大電路的設計
上圖為前置放大器中的音調控制部分，其中電位器 W4為高音控制、電位器 W2為低音控制。當 W4滑至 C23端時(shí)，高音經(jīng) C23得到衰減； 下圖為此時(shí)的簡(jiǎn)圖。
3 功率放大器的安裝與調試
3.1 安裝步驟（1）.將元器件按照類(lèi)別，大小識別、分類(lèi)，與說(shuō)明說(shuō)上的清單進(jìn)行對比看有沒(méi)有遺漏的，然后對二極管等元件進(jìn)行檢測，看是否能正常工作。（2）.先安裝并焊接矮小，耐熱的元件，如電阻、瓷片電容、導線(xiàn)等，再安裝高接+12V大的元件，如電解電容，最后焊接特殊元件，如怕熱的三極管（ TDA2030）。（3）.安裝散熱片。（4）.檢查有無(wú)未安裝焊接完成的部分。
3.2 電路板的檢查與調試
檢查電路
（1）.檢查有無(wú)錯焊、漏焊、虛焊，焊接部位有無(wú)熱損傷或機械損傷。通過(guò)檢查，發(fā)現一個(gè)電位器疑似虛焊，用萬(wàn)用表電阻檔檢測，阻值應為
0<r<100k,但實(shí)際測量阻值為無(wú)窮大。故將此電位器焊點(diǎn)重新焊接，在進(jìn)行測試，問(wèn)題得到解決。
（2）.然后對電路板外觀(guān)進(jìn)行整體檢查后未發(fā)現錯誤，焊點(diǎn)均光亮，無(wú)拉尖，接通電源后予以調試時(shí)發(fā)現右聲道無(wú)輸出。
測試電路
1、當輸入 5mV，200Hz的信號時(shí)：（1）、W6滑至最左端， W4、W2滑至最右端，調節 W1，得到 77mV的信號，增益約為 15.4；（2）、W6滑至最左端， W4、W2滑至最左端，調節 W1，得到 14.4V 的信號，增益約為 3000；（3）、W6滑至最右端， W4、W2滑至最左端，調節 W1，得到 3.5mV的信號，增益約為 0.7（4）、W6滑至最右端， W4、W2滑至最左端，調節 W1，得到 2.45V 的信號，增益約為 500；
2、當輸入 5mV，100Hz的信號時(shí)：（1）、W6滑至最左端， W4、W2滑至最右端，調節 W1，得到 22mV的信號，增益約為 4.5；（2）、W6滑至最左端， W4、W2滑至最左端，調節 W1，得到 4.32V 的信號，增益約為 860；（3）、W6滑至最右端， W4、W2滑至最左端，調節 W1，得到 1.1mV的信號，增益約為 0.2；（4）、W6滑至最右端， W4、W2滑至最左端，調節 W1，得到 0.74V 的信號，增益約為 150；
誤差分析
1. 均衡兩邊的電壓不完全相等，主要是電阻、電容的實(shí)際值與標稱(chēng)值之間存在誤差，屬于元件誤差。主要是由于溫度的變化引起元件值出現誤差。
2. 在交流變直流的輸出理論值為 12v 但實(shí)際測量值為 12.4v 與理論值之間存在差距， 主要由于中間存在變壓、整流、濾波的步驟，但是濾波不一定能濾干凈，總之最后出來(lái)的波
不一定為完全為一條直線(xiàn)，其結果也不完全為 12v。3. TDA2030為放大低頻的放大器，如果選用的頻率較高，例如 10kHZ，會(huì )導致其增益很低，放大效果不是很好，只有選擇 50-100HZ 時(shí)，才會(huì )有很好的放大效果。
13
4 總結
這三周的課程設計就那么快的過(guò)去了， 經(jīng)過(guò)這三周，我們真的覺(jué)得自己學(xué)的東西還很少，只是用到模電這個(gè)知識領(lǐng)域里的很小一部分。通過(guò)這次課程設計，我們了解了 TDA2030各個(gè)引腳的功能以及用它做功放電路的優(yōu)勢。 知道要保證電路功率放大的作用， 要盡可能減小失真， 防止產(chǎn)生自激振蕩， 并要將雜質(zhì)成分過(guò)濾掉，在連接電路圖的過(guò)程中， 知道了各個(gè)元器件的作用， 在課程設計的過(guò)程中，加深了對課本知識的理解， 讓我們懂得了一點(diǎn)點(diǎn)的知識， 通過(guò)這次實(shí)訓， 我們也借助很多東西去學(xué)會(huì )了仿真電子技術(shù)， 懂得去用仿真來(lái)看看設計的正確性。 通過(guò)三周，也我們實(shí)現了知識與能力的結合， 但是卻很難去完成。 在課程設計中我們發(fā)現我們的焊接技術(shù)是很差的， 出現了很多虛焊， 一開(kāi)始焊接完后電路板不能正常工作，只有一個(gè)音箱響， 通過(guò)檢查才發(fā)現調節右聲道的電位器出現了虛焊， 當老師提醒我們時(shí)，我們把電位器重新焊接才發(fā)現有虛焊。其次在選用電騾鐵時(shí)，應該選用溫度上升較快，且溫度持續時(shí)間較長(cháng)的，有利于更好的焊接。 TDA2030為放大低頻的放大器，如果選用的頻率較高，例如 10kHZ，會(huì )導致其增益很低，放大效果不是很好，只有選擇 50-100HZ時(shí)，才會(huì )有很好的放大效果。最后，我們應該好好學(xué)習專(zhuān)業(yè)的理論知識，當用于實(shí)踐時(shí)，才能更好的明白其原理。
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