音响放大电路设计与制作教案(101013).doc

音响放大器设计与制作 教学设计（第1次课）本次课标题：音响放大器设计任务分析授课班级课时4上课时间上课地点电子技术工作室教学目的进一步掌握音响放大器的结构与组成能确定音响放大器的功能和技术要求能对音响放大器各单元电路进行选型理解音响放大器的技术指标学会沟通、交流、提高语言表达能力教学目标能力（技能）目标知识目标能分析功放电路的功能和技术要求能获取信息进行逻辑思维和分析判断学会沟通、交流、提高语言表达能力1、掌握音响放大器电路结构2、理解并掌握音响放大器技术要求能力训练任务任务1：解读设计任务书，分析如何满足音响放大器的技术参数要求任务2：收集前置放大、音调控制电路、功放电路的IC资料任务3：完成学习过程记录表案例：金猪2.1声道多媒体音响重点难点及解决方法重点难点：1、 音响放大器的电路方框。2、 音响放大器的技术指标分析。解决办法：1、采用案例分析法，引导学生分析“金猪2.1声道多媒体音响”的技术指标。2、通过学生讨论，汇报，相互补充引导学生完善音响放大器的设计任务分析。参考资料电子技术技能训练主编 杨元挺 张大彪音响技术王泽祥 国防工业出版社发行部PROTEL 99SE 印制电路板设计教程 郭勇 机械工业出版社本次课教案步骤一：课题引入（10分钟）：教师：电子设计与制作专业课程由6个实用电子产品的设计与制作项目组成，要求我们对每个项目进行任务分析、电路设计、制作与调试电路、撰写设计报告、完成项目资料、进行项目学习汇报等内容，本课程的考核实行动态考核，总成绩由每个项目考核成绩汇总得到。音响放大器的设计与制作为第一个项目。下面我们进行本项目的设计任务分析学生：认真体会老师介绍的学习思路和学习方法步骤二：阅读音响放大器的设计任务书教师：下发设计任务书资料，引导学生阅读并设问学生“一般的音响放大器由哪几个部分构成？”设计一款额定输出功率为10 20W的音响放大器，要求能进行高低音调调节和音质补偿，电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：输出功率：10 20W（额定功率）；频率响应：20Hz 20kHz（3dB）输出阻抗：0.16;输入灵敏度：500mV（1000Hz，额定输出时）学生：根据电子技术课程中所学知识进行讨论，老师启发学生思考要满足以上技术指标，必须需要哪些电路？步骤三：音响放大器的设计任务分析教师：设问1，要达到设计任务书中的技术指标，应当采用什么电路进行组合？学生： 回答问题，根据功能要求得出音响放大器的结构方框图教师设问2：功放电路有哪些类型，哪些典型功放电路的输出功率能达到10W以上？学生：通过上网或查书寻找功放电路的种类与技术指标，常见功放IC的资料。然后回答问题。教师设问3：为什么要进行高低音音调调节，应当由什么电路来完成？学生通过阅读引导文回答：功放系统中无论是低档机还是高档机，除了要进行音量调节外，还要有音调调节控制电路，低档音响为了节约成本往往采用阻容式音调调节，但容易使高低音相互干扰，而且缺乏力度和清晰感，听起来非常浑浊杂乱。参考资料：根据音调调节电路在整机中的位置，有衰减式，负反馈式，衰减负反馈混合式三种电路形式，普及式音响采用第三种电路形式，NE5532组成的高中低音调音量调节控制电路；高档机采用专用音调控制IC如M6241,TDA7315,TDA7449教师设问4：哪些功放电路能达到频响范围为20Hz 20kHz（3dB）的技术要求？学生回答：分立元件组成的功放电路在实际应用中，频率要远远低于截止频率才能保证晶体管的交流电流增益与其直流电流增益接近或相等，大功率晶体管的实际工作频率很难超过50KHZ，也就是说，采用低频大功率晶体管制作的功率放大器的带宽很难超过集成功率放大器的100KHZ，因此采用分立元件的音频功率放大电路的性能不如集成功率放大器。教师设问5：要达到20w的输出功率，电源供电有什么要求？学生回答：如果选用TDA2030作为功放输出块，其典型工作电压范围为-5-22V，考虑安全性和功放效果，一般选15V 供电。以上问题由各小组分别负责回答，其他小组进行适当补充，老师进行引导，最后作点评。步骤四：请画出出音响放大器的方框图（7分钟）老师要求学生根据以上的设计任务分析，画出音响放大器的结构方框图，并考虑各单元电路如何实现学生：集体讨论并画出结构方框图小结（5分钟）：总结音响放大器的设计任务分析情况，完成设计任务分析表格，老师对各小组的学习情况（回答问题）进行总结和评价。说明：设计任务分析就是要根据设计任务书并查找资料，设计能满足设计要求的电路总体方案。教学过程设计步骤标题教师活动学生活动时间分配引入课程整体情况介绍电子设计与制作专业课程由6个实用电子产品的设计与制作项目组成，要求我们对每个项目进行任务分析、电路设计、制作与调试电路、撰写设计报告、完成项目资料、进行项目学习汇报等内容，本课程的考核实行动态考核，总成绩由每个项目考核成绩汇总得到。音响放大器的设计与制作为第一个项目。下面我们进行本项目的设计任务分析认真体会老师介绍的学习思路和学习方法任务1阅读音响放大器的设计任务书下发设计任务书资料，引导学生阅读并设问学生“一般的音响放大器由哪几个部分构成？”设计一款额定输出功率为10 20W的音响放大器，要求能进行高低音调调节和音质补偿，电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：输出功率：10 20W（额定功率）；频率响应：20Hz 100kHz（3dB）输出阻抗：0.16;输入灵敏度：500mV（1000Hz，额定输出时）根据电子技术课程中所学知识进行讨论，老师启发学生思考要满足以上技术指标，必须需要哪些电路？任务2音响放大器的基本结构 设问1，要达到设计任务书中的技术指标，应当采用什么电路进行组合？回答问题，根据功能要求得出音响放大器的结构方框图任务3频率响应分析什么是音调调节，电路上是如何进行音调调节的？功放系统中无论是低档机还是高档机，除了要进行音量调节外，还要有音调调节控制电路，低档音响为了节约成本往往采用阻容式音调调节，但容易使高低音相互干扰，而且缺乏力度和清晰感，听起来非常浑浊杂乱。学生通过阅读引导文回答： 参考资料：根据音调调节电路在整机中的位置，有衰减式，负反馈式，衰减负反馈混合式三种电路形式，普及式音响采用第三种电路形式，NE5532组成的高中低音调音量调节控制电路；高档机采用专用音调控制IC如M6241,TDA7315,TDA7449任务4如何满足频响范围为20Hz 20kHz（3dB）的技术要求？学生回答：分立元件组成的功放电路在实际应用中，频率要远远低于截止频率才能保证晶体管的交流电流增益与其直流电流增益接近或相等，大功率晶体管的实际工作频率很难超过50KHZ，也就是说，采用低频大功率晶体管制作的功率放大器的带宽很难超过集成功率放大器的100KHZ，因此采用分立元件的音频功率放大电路的性能不如集成功率放大器。任务5要达到10w以上的输出功率，哪些IC能够满足要求？学生查找IC资料，看能满足要求的IC有哪些。任务6请画出出音响放大器的方框图讨论并画出结构方框图总结作业教案首页本次课标题：确定音响放大器设计方案学时授课班级上课时间周 月 日 第 节上课地点 教学目的掌握音响放大器的结构与组成能分析音响放大器的功能和技术要求能理解音响放大器的技术指标学会沟通、交流、提高语言表达能力教学目标能力（技能）目标知识目标能确音响放大器电路的功能和技术要求能获取信息进行逻辑思维和分析判断学会沟通、交流、提高语言表达能力1、掌握音响放大器电路结构2、理解并掌握音响放大器技术要求能力训练任务与案例任务1：解读设计任务书，分析如何满足音响放大器的技术参数要求任务2：收集前置放大、音调控制电路、功放电路的IC资料任务3：完成学习过程记录表案例1金猪2.1声道多媒体音响的放大器案例分析重点难点教学方法重点：根据设计任务书确定音响放大器的结构方框图中每个单元电路的电路方案。难点：电路方案选择。教学方法：采用案例分析法，引导学生根据任务书确定各单元电路的设计方案。教学资源电子技术技能训练主编 杨元挺 张大彪音响技术王泽祥 国防工业出版社发行部课后记教学过程设计步骤标题教师活动学生活动时间分配引入音响放大器电路设计方案引入：前面进行了项目任务分析，我们了解到了本项目的设计要求，并对技术指标要求进行了分解，接下来进行电路设计方案的确定。拿出设计任务分析表，准备确定电路设计方案告知本次课主要内容是确定音响放大电路各单元电路的电路形式和结构、目标是为具体的电路设计提供指导。任务1确定前置放大电路的设计方案告知学生前置放大电路的作用，在音响放大器中的要求，常见电路种类。主要进行电压放大，对频带有要求，常见类型：分立元件放大器，集成IC放大电路。学习前置放大电路的相关知识，根据技术要求确定一种结构形式作为设计方案。任务2确定音调控制电路的设计方案复习提问：1.什么是音调，在电信号中如何区别高，中低音？2.在信号处理中如何实现音调调节？3.常见音调控制电路的形式有：查找音调控制电路资料，根据频率控制要求选择一种方案并说明理由。任务3确定功率放大电路的设计方案复习提问：1.常见功放电路有哪些种类，各有什么特点？2.哪些功放电路能满足本设计的功率要求？介绍音频功放的设计趋势，指导学生阅读资料并确定功放的设计方案。查找功放电路资料，根据设计任务中的功率要求选择一种方案并说明理由。任务4确定电源电路的设计方案复习提问：电源电路有哪几种型式，在本设计方案中宜采用哪种方案？根据音调控制电路和功放电路的选型，确定所需的供电电压，然后选择电源电路方案并进行论证。任务5确定音响放大器的设计方案引导学生确定音响放大电路的结构方框图在老师的指导下确定音响放大电路的结构方框图总结评价小组设计的音响放大器各单元电路方案教师引导学生总结作业完成音响放大器的结构方框图设计 教案首页本次课标题：前置放大器和音调控制器的设计 学时授课班级上课时间周 月 日 第 节上课地点 教学目的掌握音响放大器前置放大电路与音调控制器的设计方法能按技术指标要求进行设计学会沟通、交流、提高语言表达能力教学目标能力（技能）目标知识目标能按技术指标要求设计前置放大电路能按技术指标要求设计音调控制器能获取信息进行逻辑思维和分析判断学会沟通、交流、提高语言表达能力掌握运算放大电路放大倍数的计算方法掌握音调控制器的设计方法能力训练任务与案例任务1： 根据任务书分析前置放大电路的放大倍数范围任务2： 选择合适的运算放大器设计前置放大电路任务3：根据任务书分析并计算音调控制电路应控制的转折频率任务4：选择符合要求的音调控制电路任务5： 根据设计要求确定前置放大电路和音调控制电路的元件参数任务6：电路仿真：绘制前置放大器和音调控制器的仿真电路并进行仿真任务7：设计前置放大器和音调控制器的PCB板图案例：展示作品：前置放大器与音调控制器重点难点教学方法重点：确定前置放大器和音调控制器的元件参数 设计设计前置放大器和音调控制器的PCB板图难点：确定前置放大器和音调控制器的元件参数教学方法：采用启发式教学引导学生分析并确定前置放大电路和音调控制器的元件参数采用仿真教学引导学生验证设计的电路的可行性，采用案例教学法开阔学生的设计思路。教学资源课后记教学过程设计步骤标题教师活动学生活动时间分配引入前置放大器与音调控制器的电路设计讲授：前面的方案设计任务中确定了前置放大器采用运算放大器来完成，音调控制器采用衰减-反馈型音调控制电路来完成，本次课我们要完成这两个电路的设计。拿出设计任务书，进一步分析本项目的技术指标。任务1确定前置级的放大倍数引导学生根据任务书分析前置放大电路的放大倍数范围估算前置放大器要完成的放大倍数任务2确定前置放大电路的典型电路1引导学生选择适当的运算放大器及其典型应用电路作为前置放大电路2介绍前置放大电路选择原则：由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越，因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制确定一个运算放大器及其应用电路作为前置放大器任务3确定前置放大电路的元件参数1根据放大倍数确定前置放大器的元件参数及选型AV=RF/Ri确定电路中各元件参数。任务4分析音调控制电路的技术指标根据任务书分析并计算音调控制电路应控制的转折频率例：要求设计一音调控制电路,其技术指标和要求:(1)通频带: 20Hz20kHz(2)音调控制范围:低音100Hz:高音10kHz:(3)失真度: 2%解：(1)确定转折频率fL1 = 20Hz, fL2 = 20kHz,根据设计要求, flx= 100Hz时,提升衰减量为12dB; fhx= 10kHz时,提升衰减量为12dB。可求得:计算低频转折频率，高频转折频率任务5确定音调控制电路的典型应用电路引导学生选择典型的单调控制电路音调控制电路大体有如下三种: (1)衰减式音调控制电路; ( 2) (晶体管、运放)负反馈音调控制电路; (3)衰减负反馈式音调控制电路。其中衰减式音调控制电路调节范围较宽,但因中音电平要作很大衰减,且在调整过程中整个电路的阻抗随之而变,虽然噪声和失真比较大,早期音响采用比较多;负反馈音调控制电路由于有反馈作用,噪声和失真较小,但调节范围受最大负反馈量的限制,一般用于较常见的低档音响上使用,较衰减式音调控制电路更容易满足一般大众的听音要求,因此,负反馈式音调控制电路更具有实用性和普及性;衰减- 负反馈式音调控制电路具有衰减式和负反馈式音调控制电路的优点,即电路的失真很小并且控制范围较宽,是前两种电路的一种综合及改进,具有更好的实用性。确定典型的音调控制电路任务6确定音调控制电路的元件参数引导学生计算：估算音调控制电路的元件参数计算并确定音调控制电路的元件参数任务7电路仿真引导学生绘制前置放大器和音调控制器的仿真电路并进行仿真完成电路仿真实验任务8设计前置放大器和音调控制器的PCB板图布置任务：完成前置放大与音调控制电路的PCB设计展示PCB板图的案例完成PCB设计，上交PCB板图。总结作业教案首页本次课标题：音频功放电路的设计 学时授课班级上课时间周 月 日 第 节上课地点 教学目的掌握音频功率放大器的设计方法，学会查找并分析资料教学目标能力（技能）目标知识目标能按技术指标要求设计音频功率放大电路能获取信息进行逻辑思维和分析判断掌握音频功率放大电路输出功率的计算方法掌握音频功率放大器的设计方法能力训练任务与案例任务1： 根据任务书分析音频功率放大电路的输出功率任务2： 选择合适的音频功放电路进行设计任务3：电路仿真：绘制前置放大器和音调控制器的仿真电路并进行仿真任务4：设计前置放大器和音调控制器的PCB板图案例：展示作品：功放电路原理图与板图展示重点难点教学方法重点：确定音频功率放大器的元件参数 设计设计音频功率放大器的PCB板图难点：确定元件参数教学方法：采用启发式教学引导学生分析并确定音