數(shù)控音量調(diào)節(jié)集成音頻功率放大器 課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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1、 廣西民族大學(xué) 本科綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目：數(shù)控音量調(diào)節(jié)集成音頻功率放大器 學(xué)院（系）： 信息肯學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) ： 自動(dòng)化 年級(jí)班級(jí) ： 11自動(dòng)化1班 學(xué) 號(hào) ： 111263010402

2、 學(xué)生姓名 ： 梁陳世 指導(dǎo)教師 ： 覃 曉 1 前言 3 2 原理 3 3 電路設(shè)計(jì) 5 3.1 技術(shù)指標(biāo) 5 3.2 方案論證 5 3.2.1 芯片選擇 5 3.3工作方式選擇 6 3.3.1．功率放大器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 7 3.3.2單電源供電OTL音頻功率放大器工作原理 7 3.3.3雙電源供電BTL音頻功率放大器工作原理 8 4、硬件設(shè)計(jì) 9

3、4.1功率放大器 9 4.2數(shù)控音量調(diào)節(jié)電路 10 4.2.1 CD4051八路模擬開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 11 4.2.2 CD4516八進(jìn)制設(shè)計(jì) 14 4.2.3計(jì)數(shù)脈沖 16 4.2.4計(jì)數(shù)脈沖與CD4516相連 18 4．3電源設(shè)計(jì) 18 4.3.1 功放電源 19 4.3.2 數(shù)控電源 20 4.4 散熱設(shè)計(jì) 21 5、電路制作與調(diào)試 21 5.1電路元件的選取 21 5.2電路的焊接 21 5.3調(diào)試與參數(shù)設(shè)置 24 5.4 數(shù)控音量集成音頻功率放大器的測(cè)試基本內(nèi)容： 26 5.5數(shù)據(jù)紀(jì)錄與處理 27 6、心得體會(huì) 29 參考文獻(xiàn)： 30

4、 數(shù)控音量調(diào)節(jié)集成音頻功率放大器 1、前言： 本設(shè)計(jì)采用TDA2030作為功放芯片，采用OCL電路供電，用按鈕開(kāi)關(guān)作為CD4516的計(jì)數(shù)脈沖，作為計(jì)數(shù)器的輸入，然后計(jì)數(shù)器的低三位輸出控制八路模擬開(kāi)關(guān)CD4051，選擇不同的衰減倍數(shù)，達(dá)到對(duì)電平的控制，將音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)八個(gè)電阻組成的衰減網(wǎng)絡(luò)，輸入給TDA2030功放芯片，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的放大，通過(guò)一個(gè)阻抗為8.3Ω的喇叭表現(xiàn)出來(lái)。 關(guān)鍵詞：TDA2030功放芯片、衰減式音調(diào)、電壓增益、功率增益。 2、原理： 我們熟悉的集成功放有TDA2030A、LM1875、TDA1514等，其中TDA1514外圍電路較復(fù)雜，且容易自

5、激。LM1875外圍電路簡(jiǎn)單，電路成熟，低頻特性好，保護(hù)功能齊全，但是高頻特性較差（BW≤70KHz）。 TDA2030A上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小；輸出功率大，而保護(hù)性能以較完善；外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便； 頻帶寬BW（10～140KHz），缺點(diǎn)是低頻特性欠缺。綜合題目要求，選用TDA2030A 作功放。 本設(shè)計(jì)功率放大器選用集成功放TDA2030A，采用雙電源OCL電路，原理圖如圖1所示。 C1 為信號(hào)耦合電容，R3為輸入接地電阻，防止輸入開(kāi)路時(shí)引入感應(yīng)噪聲。 R1、R2組成反饋網(wǎng)絡(luò)，C2為直流負(fù)反饋電容，以使電路直流為100%負(fù)反饋。靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定性好。 D1、D2為

6、保護(hù)二極管。 R4和C3 組成輸出退耦電路，防止功放產(chǎn)生高頻自激。 C4、C5、C6、C7是電源退耦電容。 4個(gè) 1N4004組成全橋整理電路，防止正負(fù)電源誤接。 RW電位器可以實(shí)現(xiàn)輸入衰減，可作音量調(diào)節(jié)用。 圖2數(shù)控音量調(diào)節(jié)集成音頻功率放大器原理圖框 3、電路設(shè)計(jì) 3.1技術(shù)指標(biāo) 1、在音頻信號(hào)處輸入正弦波輸入電壓幅度≥800mV，等效負(fù)載電阻 RL 滿足： （1）額定功率輸出功率：POR≥10W； （2）頻率響應(yīng)：BW≥20Hz ~ 100kHz（≤3dB） （3）在 POR 和BW內(nèi)非線性失真系數(shù)：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）； （

7、4）在 POR 下的效率≥55%； 2、數(shù)控音量調(diào)節(jié)部分盡量能多檔位。 3、電源穩(wěn)壓部分不要自制，但要求必須有整流濾波電路。 3.2方案論證 3.2.1芯片選擇 我們熟悉的集成功放有TDA2030A、LM1875、TDA1514等，其中TDA1514外圍電路較復(fù)雜，且容易自激。LM1875外圍電路簡(jiǎn)單，電路成熟，低頻特性好，保護(hù)功能齊全，但是高頻特性較差（BW≤70KHz）。TDA2030A上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真??；輸出功率大，而保護(hù)性能以較完善；外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便；頻帶寬BW（10～140KHz），缺點(diǎn)是低頻特性欠缺。綜合題目要求，選用TDA2030A作功放。 TDA

8、 2030 是一塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，其主要特點(diǎn)是上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小，在目前流行的數(shù)十種功率放大集成電路中，規(guī)定瞬態(tài)互調(diào)失真指標(biāo)的僅有包括TDA 2030 在內(nèi)的幾種。我們知道，瞬態(tài)互調(diào)失真是決定放大器品質(zhì)的重要因素，該集成功放的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。 TDA2030 集成電路的另一特點(diǎn)是輸出功率大，而保護(hù)性能以較完善。根據(jù)掌握的資料，在各國(guó)生產(chǎn)的單片集成電路中，輸出功率最大的不過(guò)20W，而TDA 2030的輸出功率卻能達(dá)18W，若使用兩塊電路組成BTL電路，輸出功率可增至35W。另一方面，大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大，在使用中稍有不慎往往致使損壞。然而在TD

9、A 2030集成電路中，設(shè)計(jì)了較為完善的保護(hù)電路，一旦輸出電流過(guò)大或管殼過(guò)熱，集成塊能自動(dòng)地減流或截止，使自己得到保護(hù)（當(dāng)然這保護(hù)是有條件的，我們決不能因?yàn)橛斜Ｗo(hù)功能而不適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行使用）。 TDA2030 集成電路的第三個(gè)特點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便。在現(xiàn)有的各種功率集成電路中，它的管腳屬于最少的一類，總共才5端，外型如同塑封大功率管，這就給使用帶來(lái)不少方便。 TDA2030 在電源電壓14V，負(fù)載電阻為4Ω時(shí)輸出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在電源電壓 16V，負(fù)載電阻為4Ω時(shí)輸出18瓦功率（失真度≤0．5％）。該電路由于價(jià)廉質(zhì)優(yōu)，使用方便，并正在越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種款式收錄機(jī)和高保

10、真立體聲設(shè)備中。 3.3工作方式選擇 3.3.1功率放大器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 本設(shè)計(jì)功率放大器選用集成功放TDA2030A，采用雙電源OCL電路，原理圖如圖1所示。 TDA2030A開(kāi)環(huán)增益為90dB，即放大倍數(shù)A=32000。 因?yàn)橐筝敵龅?Ω電阻負(fù)載上的功率POR≥10W，而 加上功率管管壓降2V，則 V= +2=12.65+2=14.65V 取電源電壓為15V。 所以計(jì)算效率為 輸出最大不失真電壓=12.65V，故

11、 =32 則功率電壓增益取≈30dB 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是省去體積較大的輸出電容，頻率特性好，缺點(diǎn)是需要雙電源供電，對(duì)電源的要求稍高。 3.3.2單電源供電OTL音頻功率放大器工作原理 電路圖 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是可以使用單電源供電，是電池供電的首選電路。缺點(diǎn)是需要通過(guò)體積較大電解電容作為輸出耦合。 3.3.3雙電源供電BTL音頻功率放大器工作原理 用兩塊TDA2030 組成如圖3所示的BTL功放電路，TDA 2030（1）為同相放大器，輸入信號(hào)Vin通過(guò)交流耦合電容C1饋入同相輸入端①腳，交流閉環(huán)增益為KVC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 同

12、時(shí)又使電路構(gòu)成直流全閉環(huán)組態(tài)，確保電路直流工作點(diǎn)穩(wěn)定。TDA2030（2）為反相放大器，它的輸入信號(hào)是由TDA 2030（1）輸出端的U01 經(jīng)R5、R7分壓器衰減后取得的，并經(jīng)電容C6后饋給反相輸入端②腳，它的交流閉環(huán)增益KVC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）與TDA 2030（2）的兩個(gè)輸出信號(hào)U01 和U02 應(yīng)該是幅度相等相位相反的，即： U01≈UinR3 / R2 U02≈－U01R9 / R5 ∵ ＝R5 ∴ U02 ＝－U01 因此在揚(yáng)聲器上得到的交流電壓應(yīng)為： Vo

13、＝ U01 －（－U02）＝ 2U01 ＝ 2U02 原理圖： 優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論使用單電源還是雙電源供電都不需要輸出電容，理想輸出功率是單個(gè)OCL電路的4倍。優(yōu)點(diǎn)是功率做得更大，缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜。 4、硬件設(shè)計(jì) 4.1功率放大器 TDA2030是德律風(fēng)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(jié)構(gòu)。如圖6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(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利SGS公司、美國(guó)RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳

14、位置及功能均相同，可以互換。 圖6 TDA2030芯片的引腳圖 4.2數(shù)控音量調(diào)節(jié)電路 本電路采用可利用一按鈕開(kāi)關(guān)產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖，作為計(jì)數(shù)器CD4516的輸入。CD4516 （CD4510）為一單時(shí)鐘可逆十六進(jìn)制（十進(jìn)制）計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的低三位輸出控制八路模擬開(kāi)關(guān)CD4051，選擇不同的衰減倍數(shù)，達(dá)到對(duì)信號(hào)電平的控制。同時(shí)計(jì)數(shù)器輸出經(jīng)74LS248譯碼后直接驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管做音量檔位顯示。 4.2.1、CD4051八路模擬開(kāi)關(guān) 芯片簡(jiǎn)介：如圖8，CD4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開(kāi)關(guān)，有A、B和C三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端以及INH共4個(gè)輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電

15、流。幅值為4.5～20V的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至20V的模擬信號(hào)。例如，若VDD=+5V，VSS=0，VEE=-13.5V，則0～5V的數(shù)字信號(hào)可控制-13.5～4.5V的模擬信號(hào)。這些開(kāi)關(guān)電路在整個(gè)VDD-VSS和VDD-VEE電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無(wú)關(guān)。當(dāng)INH輸入端=“1”時(shí)，所有的通道截止。只有當(dāng)INH=0時(shí)，三位二進(jìn)制信號(hào)才可以選通8通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至輸出。其中VEE可以接負(fù)電壓，也可以接地。當(dāng)輸入電壓有負(fù)值時(shí)，VEE必須接負(fù)電壓，其他時(shí)候可以接地。 圖8 CD4051芯片

16、引腳圖 控制端輸入不同的電位，對(duì)應(yīng)的通道不同，從而實(shí)現(xiàn)八路模擬開(kāi)關(guān)的功能，如圖9是每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)。如圖9是由電阻和芯片組成的衰減網(wǎng)絡(luò)，左邊八個(gè)電阻起到分壓作用，在相同的輸入電壓狀況下，前置電阻越大，分壓越大，從而衰減越多，從而實(shí)現(xiàn)音頻檔位的控制。如表1，是每個(gè)檔位對(duì)應(yīng)的音量大小。 圖9 CD4051控制端輸入狀態(tài)對(duì)應(yīng)的接通通道圖 圖10 電阻衰減網(wǎng)絡(luò) CBA=000, Vo1=R10

17、/(R1+R10)Vi CBA=001, Vo1=R10/(R2+R10)Vi …… 表1 衰減網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)電阻對(duì)應(yīng)的檔位 電阻 對(duì)應(yīng)的檔位 R1 390K 1檔 最小（無(wú)聲音） R2 100K 2檔 R3 51K 3檔 R4 30K 4檔 R5 10K 5檔 R7 1K 6檔 R8 100Ω 7檔 R9 4.7Ω 8檔 最大 選擇合適的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，使音量變化明顯。 4.2.2、CD4516計(jì)數(shù) CD4516是一個(gè)十六進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，工作電壓+5V。在本次設(shè)計(jì)中，芯片16腳VDD接+5V，8腳VSS接

18、地。由于我們只需要利用到八進(jìn)制的計(jì)數(shù)器功能，所以，把計(jì)數(shù)器的2腳（Q3）懸空，相當(dāng)于只取后三位（八進(jìn)制），如圖12，按照Q3Q2Q1Q0順序排的主循環(huán)狀態(tài)圖，我么不看Q3，只看Q2Q1Q0，就是一個(gè)八進(jìn)制的循環(huán)狀態(tài)圖。 圖11 CD4516引腳圖 0000 0001 0010 0011 1

19、101 0100 0101 0110 1111 0111 1000 1110 1001 1100 1011 1010 圖12 CD4516主循環(huán)狀態(tài)圖 如圖13 芯片狀態(tài)圖，P0、P1、P2、P3預(yù)置輸入端，在PE上升沿有效。U/D加減設(shè)置端，1位加，0位減。CLK時(shí)鐘端，上升沿有效；RST復(fù)位端，高電平復(fù)位 ；Q0、Q1、Q2、Q3十六進(jìn)制輸出端；CIN低端進(jìn)位；COUT加減到輸出端。 圖13 CD4516狀態(tài)圖 P0、P1、P2、P3 預(yù)置輸入端，在PE 上升沿有效

20、。U/D 加減設(shè)置端，1位加，0位減。CLK時(shí)鐘端，上升沿有效；RST 復(fù)位端，高電平復(fù)位 ；Q0、Q1、Q2、Q3 十六進(jìn)制輸出端；CIN 低端進(jìn)位；COUT 加減到輸出端； 按功能表，預(yù)置功能沒(méi)有使用，P0P1P2P3P4 懸空、接高低電平都可，計(jì)數(shù)情況下 PE 要接高電平，CI接低電平，CLK輸入脈沖。 JP4 跳帽接到U/D,用來(lái)設(shè)置音量遞增或遞減調(diào)節(jié)方向。 CD4051 模擬開(kāi)關(guān)有八路開(kāi)關(guān)，CD4516 要設(shè)置成八進(jìn)制（需要提供 000-111 或 111-000 的計(jì)數(shù)），只需要連接輸出Q2Q1Q0低三位到CD4051的CBA即可（不必反饋清零，RST直接接0）。 4.

21、2.3、計(jì)數(shù)脈沖 CD4516的CLK在上升沿計(jì)數(shù)，CLK計(jì)數(shù)脈沖由按鍵上拉電阻產(chǎn)生，如圖12所示。 通常的按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān),當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí),電壓信號(hào)模型如圖 13。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用,一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通,在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi) 的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定,一般為5ms～10ms。這是一個(gè)很重要的時(shí)間參數(shù),在很多場(chǎng)合都要用到。 按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的,一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。 鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保 CPU 對(duì)鍵的一次閉合僅作

22、一次處理,必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài),并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。按鍵的抖動(dòng),可用硬件或軟件兩種方法。 硬件消抖：在鍵數(shù)較少時(shí)可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。下圖所示的RS觸發(fā)器為常用的硬件去抖。 圖 13中兩個(gè)“與非”門構(gòu)成一個(gè)RS 觸發(fā)器。當(dāng)按鍵未按下時(shí),輸出為1;當(dāng)鍵按下時(shí),輸出為0。 此時(shí)即使用按鍵的機(jī)械性能,使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬時(shí)斷開(kāi)（抖動(dòng)跳開(kāi) B）,中要按鍵不返回原始狀態(tài)A,雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變,輸出保持為0,不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。也就是說(shuō),即使B點(diǎn)的電壓波形是抖動(dòng)的,但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后,其輸出為正規(guī)的矩形波。這一點(diǎn)通過(guò)分析RS 觸發(fā)器的工作過(guò)程很容易得到

23、驗(yàn)證。 另一種硬件消抖的方法利用電容的放電延時(shí)，采用并聯(lián)電容法，也可以實(shí)現(xiàn)硬件消抖，如圖14所示。 4.2.4、計(jì)數(shù)脈沖與CD4516相連 4.3、電源設(shè)計(jì) 4.3.1 功放電源 功放部分電源由220V 經(jīng)雙12V變壓器降壓，過(guò)整流橋整流，電容濾波，輸出Vcc≈15V。 理論上，整流橋出來(lái)的負(fù)載電壓VL應(yīng)滿足15V以上，才能保證芯片正常工作。故變壓器變壓后的有效電壓應(yīng)該是： 直流電流為 輸出功率： 整流橋中四個(gè)二極管，兩兩輪流導(dǎo)通，所以流經(jīng)每

24、個(gè)二極管的平均電流是 整流橋內(nèi)的二極管承受的最大反向電壓為： 但是，實(shí)際上，經(jīng)過(guò)電容濾波電路后， 所以，負(fù)載上的電壓 負(fù)載上的電流 負(fù)載上的功率： 整流橋上的二極管的平均電流是： 整流橋內(nèi)的二極管承受的最大反向電壓為： 整流橋的內(nèi)部二極管的擊穿電壓要高于17.67V，最好是20V以上，比如IN4007和IN4001。 在濾波電容的選擇上，我們選擇一個(gè)較大的2200uF的電解電容和一

25、個(gè)0.1uF的104瓷片電容，可以分別濾掉不同頻率的交流信號(hào)。 考慮到功率要足夠，實(shí)際生活中，變壓器輸出電壓都比額定輸出電壓高一點(diǎn)，TDA2030用的是雙電源OCL供電。所以我們選擇的變壓器是雙12V40W的變壓器。 4.3.2 數(shù)控電源 音量調(diào)節(jié)采用5V直流穩(wěn)壓電源，用三端穩(wěn)壓集成塊7805。7805的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是36V，最低輸入電壓為輸出電壓的3-4V以上。引腳如圖16，1腳輸入，2腳接地，3腳輸出。在電路中的放置如圖17，由于穩(wěn)壓芯片遠(yuǎn)離整流橋的濾波電容，所以為了避免會(huì)有交流電出現(xiàn)，加上兩個(gè)電容C1和C9，去除交流成分。C10和C11是為了防止電路的瞬態(tài)響應(yīng)，改善

26、電路的穩(wěn)定性。LED燈顯示穩(wěn)壓芯片是否開(kāi)始工作。 4.4 散熱設(shè)計(jì) TDA功放芯片工作時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以必須得安裝散熱片，本設(shè)計(jì)中是利用散熱效果較好的鋁合金散熱片，7.5*2*4.5cm的規(guī)格。 由于數(shù)控模塊電路功率不大，7805穩(wěn)壓芯片工作時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生太大的熱量，可以考慮不安裝散熱片，鑒于安全性，本設(shè)計(jì)安裝了一個(gè)小型的散熱片。 5、電路制作與調(diào)試 5.1 電路元件的選取 本電路采用TDA2030、CD4516、CD4051、7805等芯片，采用橋堆、電阻、電容、開(kāi)關(guān)等普通品。電路板用銅板制作。 5.2 電路的焊接 用PROTEL畫原理圖，再按照原理圖P

27、CB板并制作PCB板，再按PCB圖焊接元件。 功放PCB 數(shù)控PCB 5.3 調(diào)試與參數(shù)設(shè)置 調(diào)試： 1、對(duì)照原理圖，檢查各個(gè)元器件的引腳是否接對(duì)了，不對(duì)的修改好。 2、測(cè)量變壓器輸出電壓是否低于14V，高于14V會(huì)造成2030工作狀態(tài)不穩(wěn)定。 3、通電時(shí)，用手摸住TDA2030，觀察TDA2030，如芯片迅速發(fā)燙則立即關(guān)斷電源，排除故障。 4、功放模塊不發(fā)燙狀況下，測(cè)量整流橋出來(lái)的正負(fù)電壓是否正常，偏低或偏高都要斷電檢查，到底是變壓器不合格還是電路的問(wèn)題。 5、連接音箱前先測(cè)量下TDA2030輸出端的直流電壓，正常應(yīng)該很?。ń咏?/p>

28、0）；如直流電壓輸出很大則不要接入音箱，排除故障后才能接。為了以防萬(wàn)一，我們可以在音箱的線路上串聯(lián)一個(gè)大電容，把直流成分濾掉。 6、正負(fù)電源千萬(wàn)不能接反； 7、TDA2030芯片引腳很容易斷，安裝時(shí)請(qǐng)注意。 8、功放模塊正常工作后，拔掉數(shù)控模塊的4516和4051芯片，給數(shù)控模塊供電，通電時(shí)候用手摸住7805，如果快速發(fā)燙，馬上斷電排除故障。 9、故障排除后，用萬(wàn)用表測(cè)量7805輸出電壓是否是5V，或者接近5V。測(cè)量4516和4051芯片的16腳和8腳，看電壓是否是5V。如果不是，檢查電路，排除故障。 PCB參數(shù)設(shè)置 1、 數(shù)控音量調(diào)節(jié)電路部分和集成功放部分要求分別做到 2 塊獨(dú)立

29、的 PCB 板（大小為 10cm*10cm）上，注意留出它們之間的連接頭。 2、變壓器的封裝是大3P插頭。 3、集成功放部分請(qǐng)注意： ①散熱問(wèn)題設(shè)計(jì)，PCB 注意留出散熱片安裝位置； ②TDA2030的反面是和負(fù)電壓連通的，可以不加絕緣片，但要注意不要碰到了“地”。 ③此部分電流較大，請(qǐng)適當(dāng)加粗銅線； ④喇叭輸出、音頻信號(hào)輸入、變壓器電源輸入不要靠得太近。 4、為了制作和焊接時(shí)候方便，一般要求焊盤直徑≥2.5mm，銅線≥1.5mm。 （能大就盡量大，以免斷線打飛）直徑可以≥3mm 5、制作PCB 時(shí)請(qǐng)注意元件封裝要跟實(shí)際元器件相符合。 6、接口安排 5.

30、4 數(shù)控音量調(diào)節(jié)集成音頻功率放大器的測(cè)試基本內(nèi)容 注意：直流電源電壓15V，負(fù)載電阻為8.2Ω。將數(shù)控音量調(diào)節(jié)調(diào)到最大輸入的情況。 只測(cè)試功放板，數(shù)控板不接。 1、直流檔測(cè)量TDA2030A的3、5腳電源電壓 Vcc= Vdd= Vo= 2、測(cè)量輸出電壓放大倍數(shù)Au，測(cè)試條件： 接入負(fù)載電阻8Ω，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)1KH，用示波器觀察輸出信號(hào)，幅度最大不失真輸出，交流檔測(cè)量并紀(jì)錄輸入電壓（1uF電容左邊）、輸出電壓，計(jì)算放大倍數(shù)。 Vi= Vo= Au= 3、測(cè)量上、下限頻率fh和fL，測(cè)試條件： 步驟2基礎(chǔ)上

31、，輸入信號(hào)幅度不變，示波器觀察輸出信號(hào)，增大加大輸入信號(hào)頻率，當(dāng)輸出信號(hào)峰值下降到步驟2峰值的0.707倍時(shí)（步驟2輸出電壓0.707Vo），此時(shí)的頻率即為上限頻率fh；減小輸入信號(hào)頻率，同樣當(dāng)輸出信號(hào)下降到步驟2峰值的0.707倍時(shí)（步驟2輸出電壓0.707Vo），此時(shí)的頻率即為下限頻率fL。 fh= fL= 4、效率計(jì)算 由步驟1、2，計(jì)算效率。 5.5 數(shù)據(jù)記錄與處理 負(fù)載電阻為8.3Ω。將數(shù)控音量調(diào)節(jié)調(diào)到最大輸入的情況。 1．測(cè)量輸出電壓放大倍數(shù)Au。 測(cè)試條件：調(diào)節(jié)輸入信號(hào)1KH，幅度最大不失真輸出，記錄錄輸入電壓

32、、輸出電壓，填入表2，計(jì)算放大倍數(shù)。 公式：放大倍數(shù)Au=Vom / |Vi| 電壓增益Av=20lg|Au|dB 表2 測(cè)量輸出電壓倍數(shù) 輸入電壓Vi 196mv 輸出電壓Vom 5.1V 放大倍數(shù)Au 26 電壓增益Av 28dB 把測(cè)量值經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，電壓增益Av為28dB，基本達(dá)到預(yù)期，滿足實(shí)驗(yàn)要求，數(shù)據(jù)屬于正常。 2．測(cè)量上、下限頻率fH和fL。 測(cè)試條件：步驟1：輸入信號(hào)幅度不變，加大輸入信號(hào)頻率，當(dāng)輸出信號(hào)下降到步驟1輸出電壓的0.707時(shí)，此時(shí)的頻率即為上限頻率fH；減小輸

33、入信號(hào)頻率，當(dāng)輸出信號(hào)下降到步驟1輸出電壓的0.707時(shí)，此時(shí)的頻率即為下限頻率fH。并將數(shù)據(jù)填入表3。 公式：通頻帶BW=fH-fL 表3 測(cè)量上、下限頻率 上限頻率fH 下限頻率fH 9.5KHz 2.0Hz 經(jīng)過(guò)測(cè)量，通頻帶為2.0Hz～9.5KHz,在誤差允許范圍內(nèi)，基本滿足任務(wù)要求。 3．效率測(cè)試 測(cè)量TDA2030直流電源電壓，計(jì)算效率。如表4 表4 效率測(cè)試 電源正電壓 電源負(fù)電壓 平均電壓 18.07V -18.06 18.06V 計(jì)算： 要求輸出到8.3Ω電阻負(fù)載上的功率POR≥10W， 測(cè)量得電源電壓為1

34、8.06V。 計(jì)算效率為 滿足任務(wù)要求的55%。 6、心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)是上大學(xué)的第一次課程設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的每一步的成功都有無(wú)法言語(yǔ)的激動(dòng)，為了檢查電路我們可以廢寢忘食的留在實(shí)驗(yàn)室，彼此幫助相互學(xué)習(xí)。 本次課程設(shè)計(jì)過(guò)程前期比較輕松，后期做PCB圖時(shí)候出現(xiàn)不少問(wèn)題，不合理的安排極容易產(chǎn)生飛線。功放模塊中芯片2030，我們給它1腳接一個(gè)接地電阻，防止開(kāi)路時(shí)候引入感應(yīng)噪聲。4腳接個(gè)電阻和電容組成退耦電路，可以有效避免高頻自激。 在把整流橋接入電路時(shí)候，需要用萬(wàn)用表測(cè)量，確定后正負(fù)后才

35、能接入電路，不能只看元器件上標(biāo)志的“+”號(hào)，不少“+”都是標(biāo)歪掉的，很難區(qū)分。 變壓器電壓不能超過(guò)14V，否則，經(jīng)過(guò)整流后，電壓會(huì)增加到2030不能正常工作的地步。 在制作PCB圖時(shí)候，要盡量避免90度以及低于90度的拐角，以免引起尖端放電。 經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，理解了一個(gè)電子產(chǎn)品從構(gòu)思到做出來(lái)的基本流程。并且鞏固了模電，數(shù)電，protel制圖的知識(shí)，學(xué)會(huì)了焊接的技巧，調(diào)試技巧，以及做板的基本方法。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)是我明白了動(dòng)手能力的重要性，以及自己思考問(wèn)題的重要性，自己可以親手做出來(lái)一個(gè)數(shù)控功放挺有成就感的。 同時(shí)，非常感謝老師對(duì)我們的耐心及細(xì)心指導(dǎo)。 7、參考文獻(xiàn) 1、集成音頻功率放大器電路原理圖 2、集成音頻功率放大器電路PCB圖 3、數(shù)控音量調(diào)節(jié)電路原理圖 4、數(shù)控音量調(diào)節(jié)電路PCB圖 5、TDA2030資料 6、7805芯片資料 7、CD4051芯片資料 8、《電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分 第五版》 康華光主編 9、《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分 第五版》 康華光主編 30