小型音频功率放大器的设计与制作

输送带接头设备术、电气自动化技术专业开设的《电子产品制作调试》课程中已经得到培训与锻炼。本设备立足于小型音频功率放大器的制作,输出功率在20W以下,主要用来满足个人娱乐需要。制作过程力求节省成本,频率特性力求优良,小型轻便,美观实用。
crs0141 研究项目简述
回顾音频功率放大器发展历程,发现国内外市场所售音频功率放大器分为大型和小型两种。大型音频功
放比较注重最大不失真输出功率的大小以及频率响应特性,忽视了其便携性、多功能性。而小型功放往往只注重了产品的体积小,重量轻,成本低,便于携带,而忽视了音质优美,内存卡、蓝牙等数字媒体的播放。
本选题在注重最大不失真输出功率的大小以及频率响应特性的同时,增加了多功能的特点,如内存卡存储音乐的播放,不同音乐格式的兼容性等等,更加适合于青少年随时随地欣赏音乐的需求;增加了由单
片机自动控制的定时关机功能,定
时时间可以自行设定。增加了迷宫
音箱的设计与制作,采用高密度板
雕刻技术,设计精美巧妙,符合声
学传播原理,堪称一大创新。
2 研究过程
课题开题以后,确定具体的工
作任务和目标,确定了系统的整机
功能和性能指标。随后团队成员进
碱锰电池行了明确的分工:项目负责人负责
全面工作,包括整体方案设计、电
路图绘制、系统检测、整机调试等,
本项目整体框图如图1所示。
图1
主要做了以下五项工作:首先进行小功率功放板的设计与制作,功放板要求输出功率足够大,失真足够小,音调音量连续可调。功放板采用了时下流行的功率放大集成电路TDA2030, TDA2030A只有五只引脚:正电源、负电源、正向输入、反向输入和输出。TDA2030A的散热片是和负极连通的,用双电源供电时散热片千万不要和地线短路,否则立刻烧坏TDA2030A。
图2
UCN-11
80  |  电子制作    2018年1月
应用技术
由TDA2030A构成的功放板电路图如图2所示。
经过元件的挑选、测试、焊接,以及整机的测试,最大不失真输出功率及失真度测量均符合预定要求,由此功放板制作完毕。
然后进行蓝牙模块的选购、连线与调试,测试无线传输功能以及SD内存卡播放功能。
第三自动关机功能的实现。可以通过硬件电路或者利用单片机编程来完成此项任务,关机时间应该可以由用户自行设定。经过测试,定时关机功能达到预定要求。
第四制作了两组对称的±5V直流稳压电源,用来给功放电路提供电能。该电路主要由变压器、整流桥、滤波电容以及集成三端稳压器7805、7905组成。
最后设计制作了迷宫音箱。 该音箱由高密度板采用雕刻机雕刻而成,具有重低音浑厚、中音层次分明、高音高亢嘹亮等特点。迷宫音箱在设计时首先应该注意正确设置共振频率fo;其次要求该音箱结构能够对声音中的低频部分进行补偿与提升。
至此,由功放电路、蓝牙模块、定时关机电路、迷宫音箱、正负对称供电电源组成的小型音频功率放大器系统制作完毕。测试过程中用到的仪器设备如表1所示。
表1
仪器名称型号用途数量直流稳压电源HG6333提供电流源电压1数字式万用表DT9205N测量重要位置的电流电压1数字双踪示波器DS5042M测量波形1函数信号发生器FGI617信号的输入1电路板焊接完成后,外观检查是非常有必要的。通过观察检查是否有漏焊、错焊、虚焊。确认无误后,通电、输入信
号,进行电路板性能调试与测试。步骤如下:(1)输出波形的调试:接通正弦波信号发生器,将幅度为5mV、频率为10kHz的正弦波信号送入音频功率放大器。在功放输出端将放大后的信号输入到数字双踪示波器。通电观察示波器的波形有无明显失真,并记录输出信号的大小。
将测试数据进行计算与分析,与项目要求的技术指标进行比较,确定硬件电路的正确性。
(2)频率特性的调试:功放电路的通频带,指的是放大器增益随信号频率变化的情况。在保持输入信号幅值不变的前提下,改变输入信号频率,测量输出信号幅值的变化,并绘出放大器频率响应曲线。
在调试时,将函数信号发生器与信号输入端相连,数字双踪示波器接到扬声器端。保持输入信号幅度不变,改变输入信号的频率分别为100Hz、500Hz、1kHz、10kHz、20kHz,观察示波器波形,记录下输出信号有效值,计算出放大倍数。根据以上结果,绘出该功放电路的频率特性曲线。根据以上数据,确认是否符合设计要求。
经过对数字音频、模拟音频输入信号的播放测试,输出功率、失真度、频谱响应、定时关机等各项指标均达到预定要求。
3 分析与结论
整个设计制作过程充满挑战,但其乐融融。小型音频功率放大器从结构上由功放电路、蓝牙模块、定时关机电路、迷宫音箱、正负对称供电电源组成。系统调试方面包括话筒输入、线路输入模拟音频的播放和内存卡、蓝牙传输数字音频的播放等功能指标,和信号输出功率、失真度、频率响应特性等性能指标。经过分析得出如下结论,小型音频功率放大器的设计得当,组成合理,调试与检测手段完善,达到了预期的设计要求,是一次成功的制作。
4 策略及建议
在研究策略方面应该遵循以下技术路线与措施:①产品功能性能的制定。②资料查阅。③方案的提出、选择与优化。半有源rfid
④利用仿真软件进行电路图的设计、绘制与仿真。⑤实际电路的安装焊接连线。⑥电路的调试、功能与性能的测试。达不到要求,返回③④。⑦产品外壳的设计、面板的制作,整机功能或性能的检测。⑧文档的整理、归纳,论文的撰写,项目的验收等。
建议一:增加直流电源直接供电模式,如采用大容量可充电电池或者电瓶供电,以方便室外使用。建议二:增加数字音频选曲功能,可增加“上一曲”、“下一曲”等功能键及相关电路,以支持这一功能。建议三:建议增加卡拉OK 功能,增加话筒输入、混响、声道选择等功能,更加适合娱乐需求。快装脚手架
参考文献
* [1]斯多夫,音频功率放大器设计手册[M].人民邮电出版社,2012.10.
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