毕业设计---家用功率放大器.doc

2009届毕业设计专 业： 应用电子技术 课 题： 家用功率放大器 班 级： 应用电子技术6班 摘 要 随着社会的发展，人们的追求，现代人对听觉的水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多，并能对音频信号进行适当的加工装饰，使声音音质真实优美动听。因此，我们这次的研究主要对象是高保真家用功率放大器, 然而功率放大器是在音响系统中是把微弱的音频信号放大到足以驱动喇叭单元工作，重放出人耳能听到的声音设备。本设计主要介绍采用lm3886芯片设计的功率放大器，它在应用场合能提供非常低的失真度和高质量的音色，还具有了高增益、快转换速率、宽功率带宽、大输出电压摆幅、大电流能力和非常宽的电源范围等特性。系统采用大回环电压负反馈控制输出，配以普通双路桥式整流滤波电路，放大器采用内部补偿，增益控制在26db左右。它可用于家用功放，高品质音频系统，立体声唱机等。关 键 词： 高保真 家用功率放大器 lm3886 引 言随着电子技术的发展，音频功放（apa）技术的最新发展进一步提高了音响的音质，以及人们生活水平的不断提高，各种新型家庭影院的新技术、新品种器材不断涌现，市场中的音响设备品种繁多，音响爱好者被商店里的设备搞得眼花缭乱，无从下手，往往投入较大的资金而得不到较好的重放效果。高保真功放就克服了传统音响的这些缺点.表现出了声音的真实性.我们所做的lm3886高保家用功率放大器就是使重放的声音跟真实的声音高度相似.如果从重放声的角度来讲，高保真音响系统非常讲究表现音乐的内涵和细节，通过器材的重放能够表现出音乐所要表达的深刻含义，与欣赏者产生情感上的交流，在重放时对音乐中的细微声音都能表现出来。目 录 摘要.1 引言.2 第一章 概述.3 1.1 主要内容.4 1.2 功放的发展史.5 第二章 功放的定义、种类及性能指标.6 2.1 功放的定义.7第三章 家用功放的组成模块.8 2.1 电源部分.9 2.2 放大部分.10第四章 lm3886高保真音频放大电路的基本原理.11第五章 电路板的制作与调试.12 4.1 电路板的制作.13 4.2 电路板的调试.14 总结 .15致谢 .16参考文献：.17注释.18附录1.19附录2.20第1章 概述 本文主要介绍高保真功率放大器，我们所用的芯片lm3886，放大器它具有非常低真度和高品质的性能，最少的元件，保护电路包括内部电流限制和热关断。并且在第四章更加详细的介绍了lm3886，已在各种多媒体音响里面得到了广泛的运用。第一、二章着重介绍了音响的发展史和功放的定义、种类、原理及性能参数，第五章论述了电路板的制作和调试的过程，最后做出了总结。 第二章 功放的定义、种类及性能指标 2.1 功放的定义 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。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。第三章 家用功放的组成模块3.1 电源部分电源系统通常由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等构成。电源变压器将电网提供的交流电压变换到电子线路所需的交流电压范围，同时还可起到直流电源与电网的隔离作用，可升压也可降压。整流电路将变压器变换和交流电压变为单向脉动直流电压。滤波电路对整流输出的脉动直流进行平滑处理。稳压电路将滤波输出的直流电压进行调节，以保持输出电压的基本稳定。出于我们对电路的选择，还有考虑到lm3886的特性，我们选择输入为20v交流电压，如图，经整流桥堆整流后输出12v双向直流电压。然后经电容滤波升压输出双向直流电压输出供电。 图2.1 电源3.2 放大部分 放大我们采用的芯片是lm3886，m3886tf是美国ns公司推出的新型的大功率音频放大集成电路，其后面的tf为全绝缘封装，和 lm1875t相比，它的功率较大，在额定工作电压下最大可达68的连续不失真平均功率，同样具有比较完善的过压过流过热保护功能， 最可贵的是它具有自动抗开关机时的电流冲击的功能，使扬声器能够安全的工作。 lm3886优异的性能，使得它在近几年音响制作中广泛的应用，许多成品功放机中就有直接的应用它担任后级功放或者用它作为重低音放大电路。采用了美国ns公司（国家半导体公司）推出的新型高保真音响功放集成电路lm3886tf作功率放大，用运放ne5532或ad827作前置线性放大和音调放大。其特点有：输出功率大（连续输出功率68w）、失真度小（总失真加噪声0?03）、保护功能（包括过压保护、过热保护、电流限制、温度限制、开关电源时的扬声器冲击保护、静噪功能）齐全，外围元件少，制作调试容易，工作稳定可靠。由于用它制作功率放大电路具有简易，适用的特点，特别适合于烧友以及电子爱好者的制作。 参数 lm3886tf的电气参数如下： lm3886在vcc=vee=28v、 4欧负载时能达到68w的连续平均功率，在vcc=vee=35v，8欧负载时能达到50w的平均功率。具有较宽的电源电压范围vcc+vee为20v-94v； 总谐波失真+噪声：60w 20hzf 转换速率(slew rate):vin=2.0vp-p、trise=2ns 时的值为 19v/us 总静态电流：50ma 输入偏流： 0.2ua 增益带宽乘积: 8 mhz 各脚位定义及典型电路： 图 3.2 功放原理图 第四章 lm3886高保真音频放大电路的基本原理如图4.1所示为lm3886的双电源供电音频功率放大电路。输入信号vin经过c1耦合到lm3886的脚，功率放大后从脚输出加到扬声器。r5、c5串联接在输出端用以抑制高频噪声。正电源+vcc 、负电源-vcc分别接在脚和脚，并且采用100f电解电容与0.1f小电容并联作为电源去耦滤波，其中0.1f小电容主要滤除高频噪声。在现代电子设备中，放大倍数往往非常大，为了使放大倍数的表示和计算方便，常采用对数表示，称为增益。增益的单位常用“db”（分贝）来表示。像其他大电流放大器一样，在设计印刷电路板时应注意：负载电流返回地、输出补偿地和弱电流地要分开走线；大电流走线要尽可能远离输入信号线，以防止高频自激振荡。通常容易出现输出端电流产生电磁波经过空间耦合到输入端造成高频自激振荡，出现这种情况时可以用一个50500pf的小电容跨接在输出端即可消除自激。像大多数功率放大器一样，lm1875也不能驱动大电容负载。一般负载电容典型值在2uf之内不会发生自激振荡；当负载电容大于2uf时，可以在输出端与负载之间串联一个电阻（至少10）来防止自激，也可以在输出端与负载之间串联一个1电阻与5uh电感并联网络来防止自激。第5章 电路板的制作与调试5.1电路板的制作制作pcb板：1.用卡尺测出每个元件实物图的尺寸大小（焊点2-3倍）。2.在protel99软件里画出元件及元件封装。3.画出电路原理图。4.导入及手工布线。5.设置焊点和导线的大小（设置导线宽度d/r）。6.按t/e将线和焊点连结起来（内部直径和外部大小）。7.设置禁止布线层：keep-out layerpl。即可设置8.附铜。（大面积附铜和部分附铜。部分附铜：单击部分附铜再按tab键可改所要附的铜的属性。大面积附铜：设置去掉死铜。9.对制好的pcb板进行打印设置（如：打印时单击右键点configuration按部线的放位，去掉不必要的层；色彩设置，选取单色打印，即mono；使板子出现小孔：打印设置configurationholes;在附铜时设定右边参数为0.3mm 和0.2mm去掉死铜）。10.把pcb图打印在油纸上。11.用传热机把原理图压到铜箔办上。12.在氯化铁溶液里腐蚀。焊接： 工具为20w普通内热式电烙铁一把、钳子、螺丝刀等等。经过一系列的准备就绪之后，焊接也是最麻烦的一关，焊接时首先焊接电阻，再焊电容，再焊整流管，再焊电位器，最后焊lm3886。焊接lm3886前须先把lm3886用螺丝固定在散热片上，要不然的话会由于焊接时温度过高导致芯片烧坏否则在最后装散热片时螺丝很难打进去。lm3886与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂，以利散热。焊接时必须注意焊接质量，避免虚焊，最后检查一下，及时补焊。要不然会导致电路不通。5.2 电路板的调试 本功放板调试特别简单，电路板焊好电子元件后，要仔细检查电路板有无焊错的地方，特别要注意有极性的电子元件 ，如电解电容，桥式整流堆，一旦焊反即有烧毁元器件之险，请特别注意。起初第一次静态调试的时候，就是由于电解电容极性接反，而且电流偏高，电容被烧掉了，经过失败的教训后，总结经验，用万用表仔细的检查电路的每一个部分，然后进行第二次的静态调试，调试时首先输入双18vac电源, 然后进行静态调试,使输入短路u1=0,输出也要为u0=0， 接上变压器，放大器的输出端先不接扬声器，而是接万用电表，最好是数显的，万用表置于dc*2v档。功放板上电注意观察万用电表的读数，在正常情况下，读数应在30mv以内，否则应立即断电检查电路板。若电表的读数在正常的范围内，则表明该功放板功能基本正常，第一步静态调试成功。第二步就是动态调试,先输入信号源1000hz, 用示波器测到此时输出波形电压有效值为u=17v，看示波器上的波形是否失真,然后测失真度, 最后接上8扬声器，cd机播放惠威测试音乐作为输入信号，旋转音量电位器，音量大小应该有变化，当旋转音量电位器慢慢增大听是否扬声器失真，旋转音量电位器慢慢减小到最小听扬声器是否有噪音有的话说明放大器音质不是很好，调节高低音旋钮，就可以听到各种频率变化时，所输出来的悦耳的声音了，这就是音响的效果。 总 结经过多才测试和改善，我们的家用功放取得了初步成功，我们的电路输入电源电压为15v，电路调试所达到的试听效果是所输出的声音悦耳动听，达到我们先前的预测，电路越是简洁，电信号在传输过程中的损失就越小，电路对电信号的影响也就越小，失真也就越小，重放的音质也就越好。 通过这次的毕业设计，使我们进一步巩固了所学的知识，理论和实践方面都有了很大的提高，也是对我们大学所学的东西的一次肯定，但由于时间短、经验少、设备和资料缺乏，本次的设计还是存在一些不足之处。比如可以简化电路、美化外观、信号干扰、散热片整体性的设计等，还有布线这方面有待进一步改进，本放大器适用性强，可扩展到12v25v，10w25w的功放，并且用途广泛，比如在商场、家里、ktv、学校等。致 谢本设计是在吴家烜指导老师的指导下进行的，吴老师的帮助与关怀，从他的身上我们学到的不仅仅是知识，更多的是做人。吴老师严谨治学，为人谦