应用电子设计.doc

成都信息工程学院电子系统设计报告课程名称： 应用电子设计 系 部： 控制工程学院 专业班级： 楼控091 学生姓名： 唐晓刚 何雄章 学号：20090731032009073102指导教师： 王建波 完成时间： 2011年6月3号 报告成绩： 评阅教师 日期 带输出电平指示的小功率立体声音频功率放大器设计报告一. 设计要求设计并制作一个输出功率大于20.2W的音频立体声功率放大器。（1）该放大器带有3-4级输出音频电平LED指示灯，能够用点亮的LED数量动态指示当前输出电压（功率）的大小。（2）负载电阻10欧姆，供电电压小于6V，输入信号电压50mV有效值。（3）满功率输出时效率不低于45%。二. 方案选择及电路的工作原理最开始我们从实用性和功放的性能方面考虑，选择了具有运放之星的NE5532作为我们的音频功率放大器，用我们平时很常见的LM324作为音频功放的电平驱动电路的驱动芯片。而在音频输出和电平指示电路直接需要加一个由TL072组成的信号平均器。结果后来被告知实验室不提供NE5532，而且这种芯片需要的成本偏高，由于我们不是用于工业生产，如果采取这样的电路，我们的成本会增大，所以我们最后放弃了这个方案，转而选择了实验室要给我们提高的TDA2822作为我们的音频功放芯片，而这样我们的外围电路都需要修改，由于考虑到小信号的输入，所以我们在音频功放电路前加了一个由LM324构成的前置放大电路，而在电平指示电路中，我们也放弃了原来方案的LM324的做法，而选择了更为简单的TA7666来驱动发光二极管。这个修改后的方案相对于第一个方案来说，在成本上减少了很多，也为我们最后的实现打下了基础。综合经济性，可实现性，实用性等等因素，我们小组最后决定选择方案二作为我们的实现方案。三. 单元电路设计计算与元器件的选择（1） 前置放大电路，我们选取了实验室最常用的LM324芯片，这种芯片物美价廉，能够有效的满足我们的设计需求。可以根据Au=Rf/R来计算前置放大倍数，我们设计的前置放大倍数为10倍，所以Rf=R6=10K，R=R5=1K。（2） 音频功率放大电路，我们选用实验室提供的TDA2822作为放大芯片，TDA2822的主要特点为交流失真小，静态电流低，外围器件少。TDA2822的外围管脚排列图（3）电平指示电路我们选用的实现比较简单的TA7666作为驱动芯片，TA7666内部采用电压比较器，把输入的信号与标准信号进行比较，在三极管射极输出点亮发光二极管， TA7666外围管脚排列图四. 设计的具体实现1 系统概述当我们拿到这个题目的时候，首先我们对这个题目进行了分析，找到需要我们实现的目标和整个系统的技术参数，这样我们才好更好的下手，这个题目是要求我们做带电平指示的小功放，发光二极管点亮个数会随着输入系统信号的大小相应的变化。这样我们有两个方案，最后我们选择了一个比较容易实现的方案，当播放器输出一个音频小信号，往往不能驱动一个音响工作，那么我们就需要设计一个功率放大器来进行这样的工作，我们这个小系统中分为三部分，前置放大电路主要是对小信号进行电压放大。这一级主要起一个电压放大作用，给后一级音频放大电路提高输入电压。而在下一级的音频放大电路将是整个系统中最重要的一部分，在这一级我们将对音频信号的功率进行放大而不是放大电压，只有把音频信号放大到足够的功率，才能够驱动音响进行工作，而且音质的好坏而取决与这一部分电路的设计，好的设计可以使信号不失真。所以，我们会用去大部分的时间去设计这部分电路，来保证我的小系统不仅能正常的工作，而且能够保证信号的不失真。最后一级变到了我们的电平指示电路，在这一级中，我们选用了，TA7666作为芯片，它有外围电路简单，容易实现等特点。由于这是一个双通道音频功放，所以按照道理我们应该有双通道的指示灯，但是由于左右声道的音量大小理论上来说 应该是一样的，从指示灯上面表现出来的就是左右声道的指示亮灭个数应该是一样的，所以，我们选择任意一个通道来做电平指示。当前一级的音频功放电路随着输出信号功率的大小 二极管的点亮个数也会相应的变化。这样变实现了题目的设计要求。前置放大电路音频功率放大电路电平指示电路系统框图2单元电路设计、仿真与分析 详细介绍各单元电路的选择、设计及工作原理分析、仿真，并介绍有关参数的计算及元器件参数的选择等。（1）前置功率放大电路原理图： 前置放大电路我们选择了LM324，因为这个芯片最容易找到，我们采用了一个很简单的负反馈放大电路对初始信号进行电压放大，这一级我们准备对信号放大10倍，根据公式Au=Rf/R 所以我们选择R6=10K R5=1K，这样放大倍数Au刚好为10倍。（2）音频功率发达电路原理图音频放大部分我们选用了TDA2822，由于这个芯片可以构成双通道，而且外围电路也很简单。信号从RIN和LIN输入，经过由于我们需要负载电阻10欧姆，供电电压小于6V，输入信号电压50mV有效值。经过查表得，我们的VCC需要9V。外围电路的信号选择我们完全按照新芯片资料上面的典型电路来设计的。（3）电平指示电路这个电路我们选用了TA7666，在接发光二极管的外围电路，我们在二极管的阳极串联上了一个500欧姆的限流电阻。在信号的输入部分串联了一个4.7uF的去耦电容。3电路的安装与调试整个系统的PCB图，当我们焊接电路元器件的时候，需要对照PCB才能进行正确的焊接当电路板焊接出来过后我们迫不及待的去实验室调试，可是一开始我们就遇到了一个很严重的问题，加上电后居然发现电源指示灯不亮，我们找找啊，最后居然发现是因为虚焊，这个小小的虚焊让我们找了很久，最后我们决定先检查电路上所有的焊点是不是存在虚焊，避免虚焊对我们随后的测试带来很大的麻烦。果然在随后的检查中，我们又发现了几个虚焊点，当我把虚焊检查完后，我们再次进行系统调试，这次很顺利再也没有发现很大的问题，只是有个别的地方的电阻大小需要调整。当我从新调整电阻大小过后2822芯片的电流恢复正常，不在出现电流过大的情况，而其他的指标也很正常，电路基本上达到设计的要求。总得来说这次的电路调试还算比较顺利的，只是个别地方的虚焊和一两个的元器件的选择出现了问题，在电路的总体设计上没有什么太大的问题。虽然电路设计没有问题，但是我们在PCB布线的时候由于线太细，有些走线太长，导致系统中出现了高频干扰信号。这个问题到最后也没能很好的解决，因为我们的电路板已经成型了。电路调试我们用到的主要仪器设备有：双通道数字示波器，数字函数信号发生器，直流稳压电源，多功能万用表。五心得体会及建议这是我们第一次进行电子系统设计，有很多的东西现学现卖，所以出现了很多这样那样的问题，比如到最后板子已经做出来了，我们才发现 我们的前置放大电路LM324的单电源供电设计有问题，这很大部分原因就是我们没有很好的消化以前模电的基础知识，当我们在进行PCB布线的时候，由于也是自己第一次制作PCB，很多布线规则都没有很好的掌握理解，比如在元件的排版上，没有很好的控制，导致走线过长，而在一部分的地方走线太细，这两点原因加在一起导致了我们的系统在最后的调试中，出现了高频干扰信号，也就是这个信号的导致我们的系统不完善。虽然不好的地方，但是我们还是有很多的收获，通过这次电子设计，我们自己独立的完成了一个小系统的设计，虽然这个系统最后不完善，但是我们也从中体会到了快乐，