模拟电子技术课程设计

课程设计任务书学生姓名XXX专业班级通信1304指导教师XX工作单位信息工程学院题目双声道音频功率放大器初始条件TDA2822芯片，电解电容，电阻等要求完成的主要任务设计一个双声道音频功率放大器；拟定设计方案与步骤；根据设计要求设计电路图，并选取元件参数；绘出原理图和印制板图；测试电路的性能。时间安排序号设计内容所用时间1布置任务及调研1天2方案确定05天3制作与调试15天4撰写设计报告书1天5答辩1天合计1周指导教师签名年月日系主任（或责任教师）签名年月日目录1课程设计的目的311设计目的32课程设计的任务与要求321设计任务及主要技术指标322音响的技术指标43设计方案与论证531方案的考虑532TDA2822的介绍633单元电路的设计和元器件的选择8331耦合电容8332放大电路9333滤波10334电源指示1034完整的电路图114安装调试1241焊接与安装1242遇到问题的检查步骤1343PCB布线规则1344自己的PCB布局经历145性能测试1651正常范围内的输出波形1652信号过大的波形1653不同频率下的波形1754结果分析186体会，总结，建议197元器件清单208参考文献211课程设计的目的课程设计的教学任务是让学生通过动脑、动手解决一、两个实际问题，巩固和运用在模拟电子技术课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高设计能力和实验技能，为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。11设计目的（1）了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。（2）掌握音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的装调技术。（3）练习基本工具的使用；掌握电路连接的基本方法；练习掌握简电路的调试方法。2课程设计的任务与要求21设计任务及主要技术指标（1）双声道同时放大；（2）输出功率10W/8；（3）频率响应2020KHZ；（4）电路效率达到60以上；（5）失真小。22音响的技术指标音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。其技术指标主要有六项频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。（1）频率响应所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000HZ的频率幅度为参考，并用对数以分贝DB为单位表示频率的幅度。音响系统的总体频率响应理论上要求为2020000HZ。在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到3218000HZ。（2）信噪比所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝DB来表示。一般音响系统的信噪比需在85DB以上。3设计方案与论证31方案考虑方案一采用UA741运算放大器设计电路，UA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压22V，差分电压30V，输入电压18V，允许功耗500MW。图31UA741功放电路方案二采用TDA2822双声道音频功率放大器，功率不是很大但以可以满足您的听觉要求了，且有电路简单、音质好、电压范围宽等特点。方案选取UA741是通用放大器，性能不是很好，满足一般需求，是运算放大器，输出阻抗最小也在几K以上，且末级用的是功率管，还有运放一般不能低于5V电压使用，而TDA2822是一块低电压、低功耗的集成块，TDA2822的工作电压为186V，但声音不会做的很大，因为TDA2822的最大功率只有2W，它的特点就是外围电路比较简单，电压适应范围比较宽，制作的成功率比较高，所以选择TDA2822。32TDA2822的介绍适用于在袖珍式盒式放音机（WALKMAN）、收录机和多媒体音箱中作音频放大器。电源电压范围宽（1860V），电源电压可低至18V仍能工作，因此，该电路适合在低电源电压下工作；静态电流小,交越失真也小；适用于单声道桥式（BTL）或立体声线路两种工作状态；封装形式为SOP8以及DIP8。图321TDA2822芯片规格方框图与引脚功能图322TDA2822内部引脚引脚主要功能11通道输出2电源32通道输出4地52通道反向输入62通道同向输入71通道同向输入81通道反向输入最大额定值（TAMB25）表321TDA2822芯片的参数33单元电路的设计和元器件的选择331耦合电容图331耦合电容元器件选择电阻和电容7脚信号输入必须加10K左右电阻到地，以便获得合适的输入阻抗耦合电容不能省，最好用无极性电容。耦合电容的作用是将交流信号从前一级传到下一级。为了不使后一级的工作点不受前一级的影响，就必须在直流方面把前一级和后一级分开。同时，又能使交流信号顺利的从前一级传给后一级，电容能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。332放大电路图332放大电路选用了电解电容和无极性电容，还有反馈电阻，TDA2822芯片供电要求电源稳定，而实际电源并不稳定，夹杂高频以及低频干扰实际电容与理想电容有很大差别，同时具有RLC三性10UF电容对于滤除低频干扰有较好作用，但对于高频干扰，无法有效滤除，因此再加一个01UF的电容滤除高频分量333滤波图333滤波电路原件选择电阻和电容原件构成的滤波结构R47，C01UF334电源指示图334电源指示D1为发光二级管指示灯，用于指示电源的通断34完整的电路图图34完整电路图工作原理TDA2822是音频功率放大器，是将输入进来的信号进行放大，如电路原理图所示，管脚5、6、7、8是输入端；管脚1是输出端，2是接电源，管脚3同1也是输出端，管脚4接地。管脚1、3输出放大后的信号，经过LC回路滤除杂波，电容阻止交流通过，最后的信号通过喇叭展现音质。4安装调试41焊接与安装焊接是一项最重要的工序,为确保电路的导电性能良好正常工作，所以在焊接时注意以下几点（1）所有元器件引线均不得从根部弯曲。因为制造工艺上的原因，根部容易折断。一般应留15MM以上。（2）弯曲一般不要成死角，圆弧半径应大于引线直径的12倍。（3）贴板插装稳定性好，插装简单；但不利于散热，且对某些安装位置不适应。悬空插装，适应范围广，有利散热，但插装较复杂，需控制一定高度以保持美观一致。（4）安装时不要用手直接碰元器件引线和印制板上铜箔。（5）插装后为了固定可对引线进行折弯处理。（6）焊接时尽可以能掌握好焊接时间，能快则快烙铁头应修整窄一些这样焊接时不会碰到相邻的焊接点，焊接的时间一般不能超过3秒，尤其是集成芯片。（7）元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则，这样有利于装配顺利进行。（8）在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时，引线不能太长，否则降低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。一般要求距离电路板面2MM，并且要注意电解电容的正负极性，以免插错。（9）集成芯片TDA2822在焊接时一定要看清缺口方向，和电路板上缺口方向要一致，要弄清引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先对角焊接1、8脚用于固定集成块，然后再重复检查，确认后再焊接其余脚位。焊接完后要检查有无虚焊，漏焊等现象，确保焊接质量。（10）焊接完毕后，在接通电源前，先用万用表仔细检查各管脚间是否有短路，虚焊、漏焊现象。42遇到问题的检查步骤（1）首先检查是否有漏、错、虚焊IC焊盘的间距小，是否因焊接不当引起短路排除这些错误，再继续检查。（2）送入音频信号，喇叭没声音，检查电源是否接通，指示灯是否点亮开关是否虚焊（3）指示灯亮，喇叭没声音，检查D2822管脚是否插反用万用表测量D2822的输出端，静态时1、3脚的电压应在电源电压的一半左右。用金属镊子敲击6、7脚正常状态喇叭应有咯咯的声响。也可送入音频信号，检查喇叭是否发音。（4）根据上述提到的方法，逐一检查，总会找到故障或损坏的元件。43PCB布线原理A、电源线与地线应紧靠在一起以减小电源和地间的环路面积B、多条电源及地线应连接成网格状。网格构成的环路面积小得多，这将使感应电流很低，出现问题的可能性也较小。插在底板（或母板）PCB上的PCB板，应该有多个地线和电源线节点，且在连接器长度方向上均匀布置。这将有利于减小整个系统的环路面积。C、并联的导线必须紧紧地放在一起，最好仅使用一条粗导线。D、信号线应与地线应紧挨着放在一起。在每根信号线的旁边安排一条地线。E、特别敏感的器件之间的较长的电源线或信号线应每隔一定间隔与地线的位置对调一下。F、在电源线与地线间安装高频旁路电容。因为在静电放电较低的频率段，旁路电容的阻抗较低，在这些频率处，旁路电容能有效减小电源与地间的环路面积。然而，在静电放电较高的频率段，由于寄生电感的影响，即使是高频电容，其作用也很有限。当然，电源线与地线彼此靠得越近，滤波电容的效果就越不明显。因为环路面积已经足够小了。44自己PCB布线经历图441第一次的PCB板这是第一次做的时候的PCB板，做出来的板子发现很不好排版，而且一点也都不美观，虽然在PCB里面可以看出只用跳一根线，但是都是改变了线的粗细，在孔与孔之间连接，这无疑增加了在实际中的排版和布局连线，而且密密麻麻的线会导致线间的干扰，导致失真的情况比较严重，对此我重新修改了PCB，加粗了接地线，并使他的连个声道对称起来。图442改进的PCB板虽然多跳了3根线，但是布局和焊接较之前明显清晰了许多，元件对称了看起来也美观了图443实物背面图为了避免更多的回路之间的影响，又跳了两根线，减少了信号在长距离传输过程中受到的干扰。5性能测试51正常范围内的输出波形（1）最大不失真功率测量。将频率等于1KHZ，幅值等于5V的正弦波信号接入音频功率放大器的输入端，观察其输出端的波形有无自激振荡和失真。图51频率1KHZ，幅值5V的输出波形52信号过大的波形20HZ20KHZ通频带内输入信号过大的输出波形图52在20到20KHZ之间输入大幅值的输出波形53不同频率下的波形下图为在20HZ以下和20KHZ以上时候的波形图531输入20HZ以下时的波形图532输入20KHZ以上时的波形54结果分析由带通滤波电路频率响应的结果可得出，该音频放大器的通频带为16324HZ22725KHZ，又由所要求的带通滤波的通带20HZ20KHZ在电路的中频带范围之内，即达到了实验要求。6体会，总结，建议通过这次音响的制作，让我提高了自己的焊接水平。在小音箱的制作过程中，我积极查阅相关资料，期间认识和熟悉了TDA2822功放芯片,遇到问题的时候通过万用表仔细检电路故障，让我敢于大胆尝试自己找出电路故障，这种正是提高做自己能力的地方，如果一味的一份风顺找不到任何挑战那么也是不完整的，是遗憾的，正所谓逆境出人才，只有在正真逆境中战胜困难，战胜自己的人才能最终取得胜利，品尝胜利的甜蜜。本来已经失败过一次了，但是在和同学的交流中相互吸取经验和教训，最终完成了自己的电子小产品的制作与调试。期间查阅了部分资料，也丰富了我的知识储备。另外，通过这次设计过程，培养了严谨的工作作风，养成了良好的工作习惯。加强了我们的动手能力，对于问题的分析能力，以及发现并解决问题的能力。同时，也让我从中体会到了要不断动手，不断向他人学习，这样才能不断提高自己，在挫折中不断磨练自己，坚持就是胜利。本次模电课程设计制作，让我认识到了自己的焊接技术还有待很大提高，我对电子线路设计的认识明显不足，甚至对常用的功能性元器件认识不足,同时，对于模电的一些基本知识掌握的还不够稳固，这些暴露出来的问题都是我要在寒假需要再度学习来补充的，希望可以更上一层楼。7元器件清单序号名称规格用量位号1万用电路板1片2集成电路TDA28222块3电阻474支R2R3R5R64电阻1K1支R45电阻10K2支R1R76电容01UF6支C7C8C9C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