单片机电子系统课程设计—音频功率放大器.doc

电子系统设计课程设计实训报告姓 名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 设计题目： 音频功率放大器之LM1875完成时间： 2011年06月20日功能（25%）实训（55%）设计报告（20%）总 评简易难度（15%）控制方式（10%）原理图（10%）装配图（10%）器件焊接（5%）软件控制（10%）功能实现（10%）质量评估（10%）格 式（5%）内 容（15%）指导教师签名： 摘 要本文主要阐述基于LM1875芯片做的音频功率放大器，以下简称功放，文章详细介绍功放硬件电路设计、硬件调试以及其它相关注意事项。关键词：功放 LM1875目 录1 绪言31.1 课题背景、发展及意义31.2 课题的具体要求及任务31.2.1 设计任务31.2.2 基本要求32 功放总体设计方案42.1 功能分析42.2 系统框图42.3 功放芯片43 功放原理图设计53.1 电源部分53.2 信号输入部分53.3 功放反馈回路及防高频自激设计54 功放PCB设计64.1 功放元器件摆放64.2 功放PCB布线65 功放印刷板75.1 功放装配图75.2 功放最终实物电路76 功放常见故障及注意事项96.1 功放常见故障96.2 注意事项97 结论与展望107.1 结论107.2 展望10致 谢11答 辩121 绪言 1.1 课题背景、发展及意义功率放大器简称功放，俗称“扩音机”，是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。中文名：功放 俗称：扩音器 全称：功率放大器 英文名：Power Amplifier功放的作用就是把来自音源或前级放大器的音频信号放大，推动音箱放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱音频信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。1.2 课题的具体要求及任务1.2.1 设计任务利用LM1875芯片制作一款实用音频功率放大器1.2.2 基本要求1. 绘制原理图，制作PCB2. 确保焊接工艺3. 功放音质优美，不失真2 功放总体设计方案2.1 功能分析实际应用中，我们常常需要把弱信号放大成为强信号，然后推动负载工作，功放的作用也是如此，就是把来自音源或前级放大器的音频信号放大，推动音箱放声。音源（弱信号）功放负载（喇叭）强信号输入输出推动2.2 系统框图2.3 功放芯片LM1875是美国国家半导体公司研发的一款功放集成块，它在使用中具有外围电路简单，完善的过载保护功能以及输出功率较大等优点。它为五针脚形状，一针脚为信号正极输入，二针脚为信号负极输入，三针脚接地，四针脚电源正极输入，五针脚为信号输出。下图LM1875采用TO-220封装结构，形如一只中功率管，体积小巧，该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。（图 1）LM1875功放块3 功放原理图设计3.1 电源部分功放采用双路正负电源供电，以增大输出功率。3.2 信号输入部分考虑试音使用mp3作为音源，以防信号端短路烧毁mp3，50K电位器串联在电路中，同时，这也造成功放的一大不足，利用电位器无法关死声音，有待进一步改进。3.3 功放反馈回路及防高频自激设计LM1875典型应用电路只是理论值，实际应用中，可能由于诸多因素，干扰功放芯片正常工作，例如PCB布线不合理、环境温度差异、元器件达不到理想参数等，所以这一块决定了功放产品最终质量。功放测试中，就遇到过高频自激问题，LM1875发热厉害，喇叭不放音，后经查阅相关资料，在反馈电阻上并联103电容解决此问题。另外，反相端0.22uF电容务必良好接地，否则，功放芯片一直发热，喇叭同样不放音。功放原理图如图示。（图 2）功放原理图4 功放PCB设计4.1 功放元器件摆放为了保证功放最终质量，除了原理图设计外，还须考虑PCB设计之元器件摆放问题，把电源电路与信号电路尽可能分开，以减小电源对信号的干扰。4.2 功放PCB布线这里面主要考验设计者的经验，本人手艺拙劣，不敢过于献丑，就简要谈谈其中的细节问题，一、焊盘取值(2.5mm、3mm)，内孔取值(1mm、1.5mm) 二、线宽取值(1.5mm) 三、间距(默认) 四、拐脚(45度) 五、单层。功放PCB如图示。（图 3）功放PCB5 功放印刷板5.1 功放装配图（图 4）功放装配图5.2 功放最终实物电路（图 5）功放实物（图 6）功放实物（图 7）功放实物6 功放常见故障及注意事项6.1 功放常见故障1、 功放散热片很烫手，喇叭会放音由于LM1875功率比较大，发热量也大，所以要适当加大功放散热片面积。2、 功放散热片很烫手，喇叭不放音检查功放正负电源是否对称，一般不对称，功放便不能正常工作；检查电路是否良好接地，及电路装配是否正确。6.2 注意事项1、 测试用变压器电压输出不宜选择过大，8-12V，20W左右，本次测试使用8V。2、 正确安装功放散热片使贴紧功放芯片。3、 喇叭使用4或8欧姆，勿超过此范围。4、 双路电源不能接错，电源接电源，地接地。5、 输出端即喇叭，可以任意接，可以不考虑极性。7 结论与展望7.1 结论这次课设，我并没有选择使用单片机做为核心器件，因为功放实际制作中并不比单片机制作简单到哪里去，它考虑的因素也相对多，既涉及模拟电子，又涉及高频电子。如果制作分立元器件功放电路，那过程将会更加复杂，这个我研究过，但没实际操作过，将来我也愿意去尝试。 本次制作，大体满意，功放的音质没有辜负LM1875，唯一的不足之处，音量关不死，遗憾 .，给以后的设计制作敲了个警钟，考虑问题要全面，三思而行！7.2 展望本制作非常符合DIY胃口，班里好几位同学也热烈参与了这次制作，并且比较满意自己的成果，我祝贺他们取得成功，相信以后学习实践中，大家一样出色！致 谢本次设计制作，进一步增长了我的经验，特别是PCB的制作，在此鸣谢304实验室，还有隔壁老师积极配合，特别感谢朱老师这一学期的耐心教导，使我增长了电子方面的见识，谢谢！答 辩问：关断声音，电路应该如何改进？答：音量控制电路改进以后如图示。Mp3音频输出接200K电位器，电位器参数的选择主要考虑对Mp3播放器的影响，电位器滑片接功放输入，这样功放就可以实现声音的关断。（图 8）改进型音