音响放大器设计与制作

课程设计任务书学生姓名：专业班级：通信工程0906指导教师：刘新华工作单位：信息工程学院题目: 音响放大器设计与制作初始条件：LM324通用四运算放大器功率放大器TDA2030 扬声器音频输入若干电容电阻及二极管要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）利用分离元件或集成电路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。

要求：(1)技术指标如下：a．输出功率：0.5W；b．负载阻抗：4欧姆；c．频率响应：f L~f H=50Hz~20KHz；d．输入阻抗：>20K欧姆；e．整机电压增益： >50dB；(2)电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）;(3)电路要求有独立的功率放大级。

时间安排：（1）第18周理论讲解。

（2）第19周理论设计、实验设计及安装调试。

地点：鉴主13楼通信工程综合实验室、鉴主15楼通信工程实验室（1）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (1)Abstract (1)1. 绪论 (1)1.1. 设计目的及意义 (1)1.2. 设计任务及要求 (1)2. 设计方案 (3)2.1. 话音放大电路 (3)2.2. 功率放大电路 (4)3. 硬件电路设计 (1)3.1. 话音放大电路 (1)3.2. 功率放大电路 (2)3.3总体方框图 (3)4仿真及分析 (4)4.1话音放大电路仿真 (5)4.2功率放大电路仿真 (6)5实物制作 (1)5.1合理布局，分级装调 (1)5.2整机功能试听 (1)5.3遇到的问题 (1)5.4测试结果 (1)5.5误差分析 (2)6设计心得及体会 (1)参考文献 (1)附录1 (1)附录2 (2)附录3 (3)摘要本文介绍了音响的构成、功能、及工作原理，它由TDA2030芯片所组成的功放电路，LM324四运放大器为前置放大构成，本身具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。

而TDA2030一款输出功率大，最大功率到达35W左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

本设计的功能是将输入音频信号进行放大，是一种可普遍用于家庭音响系统、立体声唱机等电子系统中，便于携带，适用性强。

AbstractThis article describes the sound of the composition, function, and principle, it is formed by the TDA2030 chip power amplifier circuit, LM324 quad op amp as the preamp to enlarge constitute itself with supply voltage range, the static power consumption can be a single power use and low cost advantages. The TDA2030 a high output power, maximum power reaches 35W or so, the static current, load capacity, dynamic current can drive large 4-16Ω speaker, circuit simpl icity, making convenient and reliable high-fidelity power amplifier, and an internal protection circuit. This design feature is the input audio signal amplification,Is generally available for home audio systems, stereo player and other electronic system, portable applicability.1.绪论伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。

音频是多媒体中的一种重要媒体。

人能够听见的音频信号的频率范围大约是 60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。

如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题，声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成数字音频，音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段，提取信号在时域，频域内一系列特性的过程。

本文基于所学知识模拟制作音响功率放大器，践实所学知识掌握程度，并通过对所学知识来制造和改进相关产品，实际动手的过程中遇见了很多问题，但是在老师的指导和帮助下解决相应的问题。

同时在与同组人的讨论学习过程中加强可团队意识的培养，加强了相互间协调合作的能力，从而高质、高效的完成本项任务。

1.1.设计目的及意义细心观察我的身边，现在音响可以说是无处不在，做为一个现代人，我们已经离不开音响。

它的出现与使用，丰富了我们的生活，而在实际生活中，它更是不可取代。

娱乐、工作、学习……生活的方方面面都有它的身影。

音响将我们的生活带入了一个全新的世界音响放大器是将电信号还原成声音信号的一种装置，还原真实性将作为评价音箱性能的重要标准。

满足家庭需要，因为社会压力大，所以家里需要更能释放压力，怡情养性的Hi-Fi器材。

特别在中国，因为消费力的提高，在Hi-Fi上的投资会有一个较长的增长期。

而且中国人房子不大，车子少，旅游也不多，所以Hi-Fi和家庭影院会是一种很好的娱乐方式。

1.2. 设计任务及要求利用分离元件或集成电路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。

要求：（1）技术指标如下：a．输出功率：0.5W；b．负载阻抗：4欧姆；c．频率响应：f L~f H=50Hz~20KHz；d．输入阻抗：>20K欧姆；e．整机电压增益： >50dB；（2）电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）; （3）电路要求有独立的功率放大级。

2.设计方案2.1. 话音放大电路方案一：采用uA741运算放大器设计电路，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，为双列直插8脚或圆筒8脚封装，如图2.1。

工作电压±22V，差分电压±30V，输入电压±18V，允许功耗500mW。

其中1,5为偏置 2为正向输入端 3为反向输入端 4为接地 6为输出 7为接电源 8为空脚。

图2.1.1方案二：采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。

两个信号输入端中Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

LM324管脚排列如图2.1.2。

图2.1.2其一，由LM324组成的反向放大电路如图2.1.3。

图2.1.3其二，由LM324组成的同向放大电路，如图2.1.4。

图2.1.4方案选取：uA741是通用放大器，性能不是很好，满足一般需求，而LM324四运放大器具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，且本设计放大倍数不高，LM324能达到频响要求，故选用LM324四运放大器。

由于同相比例放大输入电阻较大，可匹配20K欧话筒，所以采用同相比例放大电路。

2.2. 功率放大电路方案一：由集成运放与晶体管组成的OCL功放电路如图2.2.1所示。

其中，运放为驱动级，晶体管T1～T4组成复合式晶体管互补对称电路。

图2.2.1方案二： LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。

LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。

LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。

它的典型输入阻抗为50K。

应用电路如图2.2.2。

图2.2.2方案三：TDA2030芯片所组成的功放电路，它是一款输出功率大，最大功率到达35W左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

TDA2030引脚排列如图2.2.3，TDA2030芯片所组成的功放电路如图2.2.4。

图2.2.3图2.2.4方案四：LA4102芯片所组成的功放电路，此集成功放既可采用单电源供电方式，也可以采用正负电源双电源供电方式。

LA4102管脚排列如图2.2.5，LA4102接成的功率放大电路如图2.2.6。

图2.2.5图2.2.6方案选取：本课题要求音响放大器的输出功率在0.6W，然而LM386达不到这功率，LA4102不宜购买，故选用TDA2030。

频率响应f L～f H＝50Hz～20kHz；而单电源供电音频功率放大器已经达到所需要的目标。

并且它较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等特点。

而BTL电路虽然也有以上的功能，但制作复杂，不利于维修。

3. 硬件电路设计3.1. 话音放大电路由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，而输出阻抗达到20k Ω，所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号。

其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话音放大器电路，其放大倍数1311R R A V += （3.1.1） 话音放大电路电路图如图3.1.1。

图3.1.14R Ri =(1R 一般取几十千欧)话音放大倍数为20 由式(3.1.1) 得=+=1311R R A V 20 (3.1.2)取Ω=K R 101 得Ω=K R 1903 为了便于调试，选用200ΩK 电位计1C 、3C 是用作噪声去耦合的，可以用小体积大容量的钽电容或普通电解电容，一般选为10μF 。

耦合电容的作用是阻止前后两级电路的信号相互干扰影响，并且不会影响信号的传递。

3.2. 功率放大电路功率放大器，简称“功放”。

很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。