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课程设计报告
题 目：低音炮专 业：电子信息工程年 级：学 号：学生姓名：滕波联系电话：指导老师：邓忠惠
2010级
1010612014
***
完成日期： 2012年 6 日
月 摘要
低音炮音响是滤出音频中低音信号，对低音信号进行前置放大，达到一定强度后，再进行功率放大。对于中频信号直接进行放大。放大后输出的声音发生共振，达到重低音效果。本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、低频信号滤出电路、前置放大器、功率放大器共4 部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。
关键词：TDA2030A 低频信号前置放大电路
低频信号滤出电路
功率放大电路
I
ABSTRACT Subwoofer sound is filter out audio signal in the ba, the ba signal preamplifier, reaches a certain strength, then power amplifier.For intermediate frequency signal directly amplification.The voice of the output amplification resonance occur to heavy ba effect.This paper introduces the weak signal amplifier ability has the low frequency power amplifier, the basic principle of content, the technical route.The main circuit by manostat, low frequency signal filter out circuit, the preamplifier, power amplifier with 4 parts.Manostat primarily for pre-amplifier, power amplifier provide stable dc power.The preamplifier mainly is the voltage scaling.Power amplifier realize current, voltage scaling.Wave transform circuit is will sine signal voltage transform into the requirements of square wave signal.The design of the structure is simple, practical circuit, make full use of the performance of the integrated amplifier.The experimental results show that the power amplifier in bandwidth, distortion degree, efficiency has good index, higher practicability, for power amplifier design offers wide thinking.Key Words：TDA2030A low frequency signal preamplifier circuit low frequency signal filter out circuit power amplifier circuit
II
目录
摘要................................................................I ABSTRACT...........................................................II 1总体方案设计......................................................1
1.1设计思路.....................................................1 1.2总体设计.....................................................1 2理论分析与设计....................................................2
2.1芯片介绍.....................................................2 2.2完整电路及原理分析...........................................3 3电路设计..........................................................4
3.2功率放大电路.................................................4 3.3 低频信号前置放大电路.......................................5 4.测试结果分析......................................................7 5.心得体会：........................................................7 参考文献............................................................8
III
1总体方案设计
1.1设计思路
利用TDA2030A 音频功率放大电路放大输入的音频信号，驱动喇叭发声，调节R7/R9决定放大倍数，而R11/C7为扬声器补偿网络。超重低音部分首先通过由NJM4558组成前置放大电路，保证足够大的驱动电压，获得足够大的音量。再由低通滤波电路选择需要的声音频率。最后由功率放大器驱动低音喇叭发声。
1.2总体设计
总体设计思想采取模块化的设计理念，由 TDA2030A组成的功放电路模块，超重低音模块，它由前置放大模块，低通滤波模块，功放模块这几个模块构成。这样模块的思想，便于查错。
音频信号输入低频信号滤出低频信号前置放大功率放大9V 直 流 稳 压 电 源前置放大功率放大中音喇叭低音喇叭
图1-1 系统原理方框图
其中低频信号滤出电路主要完成滤出音频信号中20-200HZ的低频信号；前置级主要完成小信号的电压放大任务；功率放大级则实现对信号的电压和电流放大任务；直流稳压电源部分则为整个功放电路提供能量。该系统是一个高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的音响与脉冲传输、放大兼容的实用电路。
2理论分析与设计
2.1芯片介绍
TDA2030介绍：
TDA2030A是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。如图1所示，按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。
NJM4558介绍：
NJM4558内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。适用于双电源工作模式，也适用于电源电压范围很宽的单电源使用。
图2-1 4558芯片介绍2.2完整电路及原理分析
总原理图：
0VCC低频信号前置放大R6VCC1312功率放大C71C6VCC17C1201619C9R9R8C10000C8功率放大3C11XLV22InputVCCC15U2VCC1807C2声音信号10R130kΩ8低频信号滤出R29C3C4C511R3150VCCR54R4VCC14R1350%0C105R146R15C140200VCCR10R11Vin50%XLV1InputD31N40070R12C13D21N40070
图2-2 总原理图
原理分析：
本电路设计简洁、实用，各模块单元均选用集成运放电路。声音信号输入后，一部分经低频信号滤出电路滤出，送到前置放大电路进行电压放大，让后送到功率放大器进行电压和电流放大。另一部分送到TDA2030进行放大。在前置放大级电路中采用LM358，进行两级放大。低频功率放大电路采用LM386.中频功率放大级中采用运放TDA2030。如此设计使得电路外围结构简单，体积小巧精致，且较好的结合了各运放的优良性能，使电路能满足各项指标。
3电路设计
3.1低频信号滤出电路
设计电路如图3-1所示。该电路采用无源滤波方式，无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。本电路为无源滤波中RCπ型滤波，有电阻电容组成，达到低通滤波的效果。
3R130kΩ1R230kΩC147nF2VinC247nFVout0
图3-1 低频信号滤出电路
3.2功率放大电路
这部分功率放大采用TDA2030完成。TDA2030具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V的话，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。热保护：限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载（甚至是长时间的），或者环境温度超过时均起保护作用。与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所损害，如果发生这种情况，Po=（当然还有Ptot）和Io就被减少。
VCC1R20Vin50%02C3VCCC1C7C240R48R35C600R66C4D11N400703VoutD21N4007R1
图3-2 功率放大电路
输入信号Vi经过滑动变阻器和电容C1耦合到TDA2030的1脚，功率放大后从4脚输出，经过电容C7后加到扬声器。C1为耦合电容，R6、C4串联接在输出端用以抑制高频噪声。C2、R2用于电源去耦滤波，防止功率放大器产生高频自激，去除两级间信号通过电源互相干扰的影响。放大倍数由R3、R4共同决定，放大倍数A=1+R4/R3。
3.3 低频信号前置放大电路
前置放大电路可以采用集成运算放大器构成的前置放大器,也可以采用专用前置放大器IC构成的前置放大器电路,从经济方面考虑本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF347、LF353、LF357、LF356、0P-
16、OP-
37、NE5532、NE5534等。主要考虑的技术指标是带宽、电压增益、转换速率、噪声和电流消耗等。
为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3-3所示
R4VCCC11R123VCCR3C20VCCVCCC345R2
图3-3低频信号前置放大电路
为了尽能保证不失真放大,图三采用两级运算放大器电路A1和A2,放大器的增益取决于R1、R2,即AvA=R4/R1, 由上述分析可知,低频功率放大器的总增益为68dB,两级前置放大器的增益安排在50dB左右比较合适,每级增益在25dB左右,以保证充分发挥每级的线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。
C2为隔直流电容,是为满足各级直流反馈、稳定直流工作点而加的。但对于交流成分, CC2必须呈现短路状态,即要求C2的容抗远小于R2的阻值。C1、C3为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R2为运放输入端的平衡电阻,通常R2=R4。
图中第二级为跟随电路，跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。说得通俗一点，就是做阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。
4.测试结果分析
优点：放大效果很明显，工作正常
音效也不错
不易受外界振动的干扰
缺点：芯片没有短路，而且工作正常但是芯片发热比较厉害。
不同人按同一个电路图焊接，焊接排版都不错，但效果有好有坏。低音电路的效果不容易出来。
整体评价：电路重点为低音信号的滤出和放大部分。声音信号输入后，一部分经低频信号滤出电路滤出，送到前置放大电路进行电压放大，让后送到功率放大器进行电压和电流放大。另一部分送到TDA2030进行放大。在前置放大级电路中采用LM358，进行两级放大。低频功率放大电路采用LM386.中频功率放大级中采用运放TDA2030。
所用低频信号处理芯片干扰小、响应快、高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带。而前置放大电路可以对小信号进行前置放大，放大后送到下级在进行功率放大，保证了低音信号的质量和强度，从而实现重低音效果。
但在实际制作和调试过程中，发现该电路相对比较复杂，制作困难，结果不是太理想，有较大杂音，低音效果并不是很好。
在以后的制作中，应注意电路板的排线问题，尽量减少干扰的形成。同时应进一步了解电路工作原理，调整额各模块的电路结构，已达到预定效果。
5.心得体会：
第一次接触模拟电路课程设计，我感触颇深：
经过这段课程设计的日子，我发现从刚开始的protel到现在的protues，不管是学习哪种软件，都给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在课程设计中遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得 很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。
虽然整个过程困难重重，但我的收获也是显而易见的。对于protel，现在基本可以熟练应用；提高了自己的逻辑思维能力，是自己在电路设计及分析上有很大提高；提高了自己查阅资料及独立思考的能力：而自己的动手能力页有很大的提高，自己走出了新手的阶段。这一个个进步虽然不大，但我还是非常高兴和激动。
课程设计过程中，我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。在以后的工作和学习中，我一定会努力改正自己，提高自己，使自己的综合能力得到新的提升。
参考文献
[1] 张肃文.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2000.[2] 夏路易、石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE[M].北京希望电子出版社，2002.[5] 童诗白、华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.
