高保真音频功率放大器.doc

高保真音频功率放大器1、 设计任务书二 、总体方案3、 设计单元电路1、 设计任务书(一). 题目 :高保真音频功率放大器(2) .设计任务：设计高保真音频功率放大器，接一个话筒实现伴音。(三)、设计要求基本要求 :(1） 设计指标：输出功率10W/8；频率响应2020KHZ；效率60，失真小；(2) .设计要求：选择合适的功率放大器，实现对音频的放大，从而实现伴音。二 . 总体方案1总体方案与原理说明Ocl功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在音频放大电路中得到了广泛的应用。本设计的主要内容为了实现声频信号的功率放大，我们通过讨论拓展添加一个话筒来实现伴唱效果。其基本电路包括将交变电压源转变为直流稳压源的电源电路，为实现声频与话筒信号相叠加我们使用加法电路以及功率放大电路。考虑到话筒的声频较小，我们考虑利用运算放大电路用于话筒声频放大。该设计任务选择比较合适的功率放大器，只能满足以下几个要求：输出功率10W/8；频率响应2020KHZ；效率60，失真小。另外还加了一个自制要求，加一个话筒可以进行伴唱。该方案框图如图01所示。图01 方案框图 该方案的功率放大器选择了TDA2003来实现音频功率放大，由于它具有电流输出功能强，谐波失真和交越失真小，个引脚都有交、直流短路保护的优点。2.电源电路在电子电路中，一般通用直流稳压电源供电。由交流电压源转变为直流稳压电源通常要经过变压器、整流、滤波和稳压电路。其流程图如图02所示。图02 电源电路流程图电源变压器（TS_MISC_25_TO_1）是将220V的交变电压转变为我们所需的的电压值，然后通过全波镇流器（1B4B42）将转变后交流电压转变为直流电压，但整流过后的直流电压具有很大的的波纹，则需要滤波电路进行滤波得到较平滑的直流电压。在通过滤波后的电压会随电网电压、负载、温度的变动而变化。所以在滤波电路后可接上稳压电路（LM7809CT、LM7909CT），可以克服有电网电压的不稳定、负载的变化，以及波纹电压的的存在等因素所引起整流电压的不稳定，而输出稳定的直流电压。所选方案：选用LM7809CT、LM7909CT来构成直流稳压电路，得到稳定输出的+9V、9V直流电压。用来加法放大器和功放的工作供电。以下图03与图04为所选的LM7809CT、LM7909CT的引脚图。 图03 图04 电源电路图示如下图05：图05 电源电路电路图T2为双输入电源电压变压器，D1为由四个二极管构成的桥式整流电路，1、2为由LM7809CT、LM7909CT组成的稳压电路提供+9V、9V的工作电压。3.运算放大电路所选方案：选用运算放大器OP07来构成同相放大电路，其电路如图06所示。运算增益计算：Vi=Vf =R2Vo/（R1+R2）； Av=Vo/Vi=（R1+R2）/R2=16/1=16；电压增益为16OP07是高精度低失调电压的精密集成运放，具有低噪音运放的优点，常用于微弱信号的的放大，使用双电源放大效果加强，在本设计里则采用双电源差模放大。其引脚图如图07所示OP07部分参数：关断功能:No工作电压Max. (V):36 图06 OP07放大电路图工作电压Min. (V):6 每通道IQ(典型值)(mA):5带宽GBW(典型值)(MHz):0.600 转换速率(典型值)(V/us):0.300输入失调电压(25)(Max.)(mV):0.150失调漂移(典型值)(uV/):0.500输入偏置电流(Max.)(pA):700 共模抑制比(Min.)(dB):100噪声电压(典型值):9.800单电源供电:No 图07 OP07运放引脚图满幅:No封装/温度():PDIP-8/070 描述:精密,低噪声运放 4.加法电路运算放大器经常被用来实现运算电路，如比例常数四则运算，微分和积分运算。运算放大器的一种主要运用就是实现加法运算。选择方案：选用运算放大器OP07来构成加法运算电路，将话筒信号通过放大电路放大后与原有的VCD、电视、录音机等信号通过加法电路进行叠加，从而实现伴随功能。其电路原理图如图08所示: 图08 加法原理图算法：Vo=（Ra/RfVa+Rb/RfVb）5.功率放大电路所选方案：选用集成功放TDA2003来实现输出功率10W的，选用8的蜂鸣器SONALERT来实现。TDA2003的引脚图说明如图01所示。图09 TDA2003的引脚图说明TDA2003参数：电源电压Vcc=9V；输出功率Pd=1.2V；输入电阻=150k；开环电压增益=60dB；闭环电压增益=40dB；静态电流=44mA ；谐波失真=0.15%；效率=68%，具体电特性参数见表一。功率放大器TDA2003的工作特性具有电流输出功能强，谐波失真和交越失真小，个引脚都有交、直流短路保护。功率放大电路原理图如下图10所示表一TDA2003电特性参数 图10 TDA2003功率放大电路 6、总体电路原理相关说明 本设计为一个音频功率放大器的设计，要求输出功率为10W/8即要求扩音器负载为8，要求效率60%，失真小。本电路原理是通过一电源电路将我们日常生活用的220V交流电源转换成音频放大所需的9V的直流电压。因为要实现一个话筒伴唱，我使用了一个加法电路将声频和话筒信号叠加，加法电路选择了运算放大器OP07来构成加法运算电路，将话筒信号通过放大电路放大后与原有的VCD、电视、录音机等信号通过加法电路进行叠加。但是因为话筒声频小，我用一运算放大电路来进行放大，选用运算放大器OP07来构成同相放大电路。为了失真度小，选用了一功率放大电路达到目的。 每个电路的选择哪种元器件，具体的看各个电源电路。7、总体电路原理图8、元件清单元件序号型号主要参数数量备注V1交流电压源220V,50Hz1T2TS_MISC_25_TO_11n1LM7809CT输出电压1n2LM7909CT1D11B4B421U1TDA20301U2SONALERT1U3,U4OP07OH2带座C1,C4,10 uF电解电容2C2,C3500uF电解电容2C52.2uF陶瓷电容1C6470uF陶瓷电容1C7,C9100nF陶瓷电容2C8