【正文】 .................. 29 雙電源功率放大器原理圖 ....................................... 31 雙電源音頻功率放大器 PCB 圖 ................................... 32 第五章 PCB 的制作 ................................................. 33 對(duì)元器件的前期準(zhǔn)備 ........................................... 33 Sch 原理圖應(yīng)注意常見問題 ..................................... 34 PCB 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 ....................................... 35 焊盤應(yīng)注意的常見問題 ......................................... 37 第六章 總 結(jié) ..................................................... 38 參考文獻(xiàn) ........................................................... 39 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 前 言 隨著車載娛樂系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)功放部分的要求也越來越高：大功率、高效率（低散熱）、多通道、高保真、智能診斷及保護(hù)功能。其作用是將音頻輸入的信號(hào)進(jìn)行選擇與入處理，進(jìn)行功率放大，使電信干擾小。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 第一章 概 述 功率放大電路主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)電壓和電流的放大，以便送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去完成某種任務(wù)，如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作或儀表指示等。 音調(diào)：是人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感覺，聲調(diào)的高低與聲音的物理量“頻率”有關(guān)，其對(duì)應(yīng)人耳的聽覺范圍為： 20H乃以0KHz稱之為可聽聲，低于 20Hz稱為次聲，高于 20K№稱為超聲，人耳對(duì) 3KHz^4KHz的聲音最敏感。功率放大器，承擔(dān)放大任務(wù)，是將前置放大器輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。 功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻 RL(代替揚(yáng)聲器 )，輸入端接uI，逐漸增大 輸入電壓 uI，直到 Uo的波形剛好不出現(xiàn)諧波失真 (r1％ )，此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓為最大輸出電壓。 3．輸入靈敏度：使音響放大器輸出額定功率時(shí)所需的輸入電壓 (有效值 )稱為靈敏度。其原因在于過去只有電子管這樣的器件， B類 (乙類 )電子管放大器產(chǎn)生的失真 使它們甚至在公共廣播用時(shí)都難于被人們所接受。這里將各種類別的放大器簡(jiǎn)介如下。純 A 類放大器效率非常低，即使沒有音頻輸出也會(huì)產(chǎn)生大量熱量。某些情況下， 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間可能會(huì)有一個(gè)相位差（一般是 180176。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 B 類（乙類）放大器 B 類放大器（圖 13）在波形的每個(gè)半周分別使用不同的晶體管進(jìn)行放大。在純 B 類放大 器中，輸出晶體管沒有被偏置在 ON（導(dǎo)通）的工作狀態(tài)。 信號(hào)中的這一失真是不希望出現(xiàn)的（與源信號(hào)相 比）。 B 類放大器則會(huì)造成信號(hào)失真，不適用于音頻放大器。與純 A 類放大器不同的是電流量大小不同。AB 類放大器的效率可高達(dá) 65%。為了更好地說明為什么這種方式比傳統(tǒng)線性放大器更適合于移動(dòng)或便攜設(shè)備，我們必須查看各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣之處。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 圖 16 D 類放大器示意圖 圖 17 全差分輸入輸出 D 類放大器 LM4667 AB 類放大器與 D 類放大器效率比較 圖 18顯示效率比較曲線，上方的曲線是 D 類放大器的效率，下方的曲 線是 AB 類放大器的效率。 B 類放大器一般不用于音頻領(lǐng)域，因?yàn)?B 類放大器波形的一小部分會(huì)發(fā)生交越失真。但是 D 類放大器存在 EMI 電磁干擾、頻率響應(yīng)范圍窄、動(dòng)態(tài)范圍窄、低通濾波器大電感大電容、對(duì)電源要求高等問題 AB 類放大器 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 的實(shí)際工作效率在 3040%間徘徊，而 D 類放大器的效率可輕易達(dá)到 80%。 3．通頻帶 Δ fs: 為 20HZ– 20KHZ。 線路輸入： 。甲乙類功放是通過改變偏置的方法來減少交越失真，它將甲類功放的高保真度與乙類功放折衷，從而在一定程度上 解決了上述效率高與失真大之間的矛盾。 5mV 的 dB數(shù)為： dB44)77 (20 ??。則各級(jí)的增益如下： * 功放級(jí)： 52dB * 音調(diào)控制級(jí)： 2dB。因此要用電壓放大電路對(duì)信號(hào)輸入的音頻信號(hào)電壓進(jìn)行放大，對(duì)于信號(hào)源，其負(fù)載約為 47KΩ ，所以選用電壓串聯(lián)負(fù)反饋方式的同相比例放大器，它可以使輸入電阻增大，輸出電阻減小，且輸入輸出電壓同相。當(dāng)輸入為 5mV 時(shí)，不足以讓二 極管導(dǎo)通，此時(shí) LF353（ 2）為放大器，信號(hào)將放大 160倍后到音調(diào)控制級(jí)的輸入端。 C21， C22， C23， C24，主要用于電源旁路濾波，一般 C21， C23用電解電容，其值為 220μ F， C22， C24用普通的電容，一般取值為 22μ F。因此，音調(diào)控制器的電路可以由低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成。 工作狀態(tài)及元件參數(shù)計(jì)算： 第一：低頻時(shí)的情況： 低頻提升與衰減，電路圖如下圖 4（ a）和圖 4（ b）所示： 1 2 3 4ABCD4321DCBATitleNumber RevisionSizeA4Date: 13May2020 Sheet of File: F:\新新新新新\ Drawn By:R1 R2R4RP1C2A1GND+VCCVeeViVo新新a新A1R1 R2R4C1RP1Vee+VCCGNDViVo新新b新 圖 24 低頻提升與衰減電路 增益為： A（ jω ） =ViVo =[(RP31+R32)/R31]*[1+(jω )/ω2]/[1+(jω )/ω 1] 式中：ω 1=1/（ RP31*C32）， ω 2=（ RP31+R32） /（ RP31*R32*C32） 當(dāng) ffL1 時(shí)， C32 可視為開路，運(yùn)算放大器的反向輸入端視為虛地，R34 的影響可以忽略，此時(shí)電壓增益 AVL=(RP31+R32)/R31 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 在 f=fL1 時(shí)，因?yàn)?fL2=10fL1，故可得 AV1=(RP31+R32)/ 2 R31 此時(shí)，電壓增益 AV1 相對(duì)于 AVL 下降了 3dB。在 f=fH1時(shí) AV3= 2 AV0 此時(shí) 電壓增益 AV3 相對(duì)于 AV0 高 3dB 。但也不能太小，否則流過它們的電流將超過運(yùn)放的輸出能力。負(fù)載上輸出正負(fù)半周波形。 由 BTL 的工作原理及特點(diǎn)可知，要滿足輸出功率為 50W 的要求，可用兩個(gè) LM1875 組成 BTL電路，要想獲得好的輸出特性，關(guān)鍵是要獲得 BTL 電路所需的兩個(gè)大小相等，相位相反的音頻信號(hào)。 （ 2）隔直電容 402C ， 403C 應(yīng)滿足在下限頻率上（ HZfL 20? ）的阻抗 遠(yuǎn)小于 R1，取 402C = 403C =10μ 。168。254。186。188。169。 25V 轉(zhuǎn)換速率： 18V/μ S LM1875 極限參數(shù)： 電源電壓 (Vs) 60 V 輸入電壓 (Vin) VEEVcc V 工作結(jié)溫 (Tj) +150 ℃ 存儲(chǔ)結(jié)溫 (Tstg) 65+150 ℃ LM1875 的工作原理： LM1875 功放板由一個(gè)高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路和 LM1875 放大電路以及電源供電電路三大部分組成，音調(diào)部分采用的是高低音分別控制的衰減式音調(diào)電路，其中的 R02， R03，C02， C01， W02 組成低音控制電路； C03， C04， W03 組成高音控制 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 電路； R04 為隔離電阻， W01 為音量控制器，調(diào)節(jié)放大器的音量大小， C05 為隔直電容，防止后級(jí)的 LM1875 直流電位對(duì)前級(jí)音調(diào)電路 的影響。 LM1875 的電路特點(diǎn) LM1875 功率較 TDA2030 及 TDA2020 都為大，電壓范圍為 16～60V。 LM1875 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體器件公司生產(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)。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)。 （ 4） AC 和 DC 短路保護(hù)電路。 （ 9）外接元件非常少 ， TO220 封裝。 兩種典型應(yīng)用電路電路圖如下： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 圖 42 單電源接法 圖 43 雙電源接法 LM1875 單電源供電與雙電源供電的基本工作原理相同，不同之處在于：?jiǎn)坞娫垂╇姇r(shí)，采用 R R2分壓，取 1／ 2VCC 作為偏置電壓經(jīng)過 R3加到 1 腳，使輸出電壓以 1／ 2VCC 為基準(zhǔn)上下變 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 化，因此可以獲得最大的動(dòng)態(tài)范圍。像一些電阻、電容等常用的就庫(kù)里就有的，不過有些元器件的封裝還得自己畫。這些弄好后就可以開始 進(jìn)行手工 布線了，布線的時(shí)候注意線要盡量的拉直， 但是線轉(zhuǎn)方向的時(shí)候最好不要有直角，能粗的就要粗點(diǎn)，還有最好沒有跳線。 Read Only Fields 一般用于仿真零件中的仿真模型的定義。 e．如何直接從原理圖切換到 PCB 設(shè)計(jì)？點(diǎn)擊菜單Design\Update PCB 命令，即可實(shí)現(xiàn)原理圖到 PCB 設(shè)計(jì)的自動(dòng)切換。 h．原理圖無法打印怎么辦？原理圖無法打印可以按以下辦法解決：修改默認(rèn)打印機(jī)；察看打印機(jī)的打印紙?jiān)O(shè)置是否是合適；打印機(jī)不能兼容。1N540X 系列整流管 ,一般取 4～ 5/10 英寸。 IC座：設(shè)計(jì)印刷板圖時(shí) ，在使用 IC 座的場(chǎng)合下，一定要特別 注意 IC座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個(gè) IC腳位是否正確，例如第 1腳只能位于 IC座的右下角線或者左上角，而且緊靠定位槽（從焊接面看）。 7．在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線合理，少用外接跨線，并按一 定順充要求走線，力求直觀，便于安裝， 高度和檢修。焊盤的開口：有些器件是在經(jīng)過波峰焊后補(bǔ)焊的，但由于經(jīng)過波峰焊后焊盤內(nèi)孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印制板加工時(shí)對(duì)該焊盤開一小口，這樣波峰焊時(shí)內(nèi)孔就不會(huì)被封住，而且也不會(huì)影響正常的 焊接。從最初的選題，開題到寫論文直到完成論文。 畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很不 全面。李老師在設(shè)計(jì)方面對(duì)我的指導(dǎo)和幫助令我終身難忘。 ［ 5］ 龔 偉 :《音頻放大器控制方式綜述》，重慶大學(xué)報(bào)， 2020年 02期。 ［ 9］ 馬建國(guó) :《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，高等教育出版社。 ［ 13］ 陳偉鑫 :《新型實(shí)用電路精選指南》 , 電子工業(yè)出