1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文-擴(kuò)音器電路設(shè)計(jì)院系：電氣工程學(xué)院專業(yè)：測(cè)控技術(shù)儀器班級(jí)：1141姓名：徐航學(xué)號(hào)：10指導(dǎo)教師：劉強(qiáng)王軍2013年06月28日目錄第一章緒論1第二章系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案22.1 音頻功放的簡(jiǎn)介22.2 音頻功放的基本原理22.3 方案的確定3第三章仿真實(shí)驗(yàn)及硬件電路設(shè)計(jì)53.1 仿真實(shí)驗(yàn)53.2 各工作區(qū)原理說明5第四章硬件安裝及調(diào)試9電路板的制作9電路安裝所需的元器件9元器件的焊接10焊接的注意事項(xiàng)11成板的的調(diào)試11第五章總結(jié)與心得12致謝14參考文獻(xiàn)15附錄I附錄一：功率放大電路Protues仿真電路圖I附錄二：功率放大電路ProtelDXP電路原理圖及PCBfl?線圖.I

2、II附錄三：腐蝕板圖IV附錄四：電路板成品圖V第一章緒論擴(kuò)音器的作用是將聲音源輸入的信號(hào)進(jìn)行放大，然后輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。聲音的種類有多種，如傳聲器（話筒）、電唱機(jī)、錄音機(jī)（放音磁頭）、CD唱機(jī)及線路傳輸?shù)龋@些聲音源的輸出信號(hào)的電壓差別很大，從零點(diǎn)幾毫伏到幾百毫伏。一般功率放大器的輸入靈敏度是一定的，這些不同的聲音源信號(hào)如果直接輸入到功率放大器中的話，對(duì)于輸入過低的信號(hào)，功率放大器輸出功率不足，不能充分發(fā)揮功放的作用；假如輸入信號(hào)的幅值過大，功率放大器的輸出信號(hào)將嚴(yán)重過載失真，這樣將失去了音頻放大的意義。所以一個(gè)實(shí)用的音頻功率放大系統(tǒng)必須設(shè)置前置放大器，以便使放大器適應(yīng)不同的的輸入信號(hào)，或放大，

3、或衰減，或進(jìn)行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。因此我們組選用9013作為前置放大器，使選擇所需要的音源信號(hào)大到額定電平并且可以進(jìn)行各種音質(zhì)控制，以美化聲音。隨后，我們組采用LM386作為音頻放大，因?yàn)長(zhǎng)M386靜態(tài)功耗低，約為4mA,可用于電池供電，工作電壓范圍寬，4-12Vor5-18Vo外圍元件少。電壓增益可調(diào)，20-200,低失真。根據(jù)上述我們組的擴(kuò)音器可由圖1-1-1所示框圖實(shí)現(xiàn)。話筒輸入Vo。前置音調(diào)1冊(cè)功率為jRL圖1-1-1音頻功率放大器組成框圖吉林工程技術(shù)師范學(xué)院-課程設(shè)計(jì)第二章系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案音頻功放的簡(jiǎn)介進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備稱為了電子設(shè)備的一種

4、重要的發(fā)展趨勢(shì)。從作為通信工具的手機(jī)，到作為娛樂設(shè)備的MP3ft放器，已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機(jī)，便攜式DVDMo所有這些便攜式的電子設(shè)備的一個(gè)共同點(diǎn)，就是都有音頻輸出，也就是都需要有一個(gè)音頻放大器；另一個(gè)特點(diǎn)就是它們都是電池供電的。都希望能夠有較長(zhǎng)的使用壽命。就是在這種需求的背景下，D類放大器別開發(fā)出來。它的最大特點(diǎn)就是能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。高效率的音頻放大器不只是在便攜式的設(shè)備中需要，在大功率的電子設(shè)備中也需要。因?yàn)椋β试酱螅室簿驮街匾６S著人們的居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也逐漸開始興起。在這些設(shè)

5、備中，往往需要幾十瓦甚至幾百瓦的音頻功率。這時(shí)，低失真、高效率的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。音頻功放的基本原理音頻功放實(shí)際上就是對(duì)比較小的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出。前置放大主要是完成對(duì)小信號(hào)的放大，使用一個(gè)同向放大電路對(duì)輸入的音頻小信號(hào)的電壓進(jìn)行放大，得到后一級(jí)所需要的輸入。后一集的主要對(duì)音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)電阻而得到需要的音頻擴(kuò)音器具有體積小、重量輕、調(diào)試簡(jiǎn)單、效率高、失真小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為在音頻領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的功率放大器。當(dāng)它外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法

6、、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。見圖2-2-1,為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW得LM386（$別適用于電池供電的場(chǎng)合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式特性：（1）靜態(tài)功耗低，約為4mA,可用于電池供電。（2）工作電壓范圍寬，4-12Vor5-18V。（3）外圍元件少。（4）電壓增益可調(diào)，20-200。（5）

7、低失真度。LM386內(nèi)部電品&見圖2-2-2。圖2-2-1LM386電源去襁增益調(diào)節(jié)同相輸入反相輸入增益調(diào)節(jié)外形與管腳排列ism增益控制10kQ圖2-2-2LM386內(nèi)部電路。力方案的確定由小組成員設(shè)計(jì)相應(yīng)的擴(kuò)音器電路的電路圖見附圖2-1,我們采用LM386作為功率放大器，確定各級(jí)的增益分配，放大倍數(shù)Vs.dB數(shù)0dB:一般將信號(hào)電平（0dB）即0.775V作為衡量放大器靈敏度的參考標(biāo)準(zhǔn)。5mV的dB數(shù)為：201g(0.005/0.775)=Y4dB。因?yàn)椴捎玫募尚酒琇M386其輸出功率為205/則負(fù)載上的電壓為:Ul=12613/又話筒輸入為5mV則整個(gè)電品&的增益為20lg(13/0.0

8、05)=68dR考慮到音調(diào)級(jí)必要的衰減，增益為2dB左右。所以取整個(gè)電路的增益為70dB。則各級(jí)的增益如下：功放級(jí)：26dB(廠家給定的)音調(diào)控制級(jí)：-2dB。前置放大級(jí)：44dB。第三章仿真實(shí)驗(yàn)及硬件電路設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)首先在Proteus軟件中進(jìn)行模擬仿真，試驗(yàn)電路是否符合設(shè)計(jì)要求。仿真電路圖與仿真結(jié)果見附圖1-1,然后在AltiumDesigner軟件中畫出電路圖，進(jìn)行原件調(diào)整和布局。電路圖見附圖2-1,然后進(jìn)行PCBfe制作，布線，PCB板布線圖見附圖2-2各工作區(qū)原理說明(1)聲音輸入系統(tǒng)C1的作用為低頻濾波，R1的作用為限流作用，防止麥克燒壞，C2的作用是濾去聲音信號(hào)中的直流分量，RP

9、2的作用是調(diào)節(jié)音質(zhì)。如圖3-2-1所示。圖3-2-1聲首輸入原理圖(2)電壓放大系統(tǒng)將聲音輸入系統(tǒng)中所采集的電壓進(jìn)行放大，靜態(tài)時(shí)，BJT各電極的直流電流及個(gè)電極間的直流電壓分別用Ib、Ic、VbeVce表示，些電流電壓的數(shù)值吉林工程技術(shù)師范學(xué)院-課程設(shè)計(jì)可用BJT特性曲線上的一個(gè)確定的點(diǎn)表示，該點(diǎn)習(xí)慣上稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q,因此常將上述四個(gè)變量寫成舊Q、ICQ、VBEQVCEQ動(dòng)態(tài)中輸入正弦信號(hào)Vs后電路將處在動(dòng)態(tài)工作情況。此時(shí)，BJT各級(jí)電流及電壓都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上隨輸入信號(hào)做相應(yīng)的變化。基極-發(fā)射級(jí)間的電壓VBE=VBEQ+Vbevbe是vs在發(fā)射極上產(chǎn)生的交流電壓。當(dāng)vbe的幅值小小于vb

10、eq,且使發(fā)射結(jié)上所加正向電壓仍然大于vth時(shí)，vbe隨vs的變化必然導(dǎo)致受其控制的基極電流ib,集電極電流ic產(chǎn)生相應(yīng)的變化，即iB=IBQ+ib,iC=ICQ+ic,其中ic=Bib是交流電流。與此同時(shí)，集電極-發(fā)射級(jí)間的電壓Vce也將發(fā)生變化，Vce=Vcc-iC*Rc=VCEQ+vce.口圖3-2-2所示。TO圖3-2-2電壓放大原理圖(3)功率放大系統(tǒng)功率放大系統(tǒng)由LM386N-1及電容和電阻構(gòu)成，因?yàn)殡娏鞣糯笙到y(tǒng)所放大的電壓為同相電壓，所以由LM386的3腳輸入，因?yàn)長(zhǎng)M386的2、3引腳為輸入端，且2腳反相輸入端，3腳為同相輸入端，5腳進(jìn)行輸出。1、8腳為增益設(shè)定檔，若1、8腳間

11、10vf的極性電容，則放大倍數(shù)為200,本試驗(yàn)品1、8腳間未接電容，則放大倍數(shù)為20倍。如圖3-2-3所示。圖3-2-3功率放大原理圖(4)聲音輸出系統(tǒng)由電阻、電容、揚(yáng)聲器構(gòu)成。R1作用為分壓，防止揚(yáng)聲器被燒壞。C1與C2的作用是降噪、濾去直流分量。如圖3-2-4所示。整體電路原理圖見圖3-4-1,通過駐極體話筒將聲音信號(hào)改為電信號(hào)后進(jìn)入電路，后經(jīng)過BJT9013對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，再由LM386進(jìn)行整理傳送后由揚(yáng)聲器將電信號(hào)改成聲音信號(hào)輸出。圖3-4-1整體電路圖第四章硬件安裝及調(diào)試4.1電路板的制作(1)在覆銅板上畫取所需要的電路板區(qū)域，并進(jìn)行切割。(2)用砂紙將覆銅板進(jìn)行打磨，磨去表面氧化層

12、。(3)用鉛筆在覆銅板上進(jìn)行畫線，畫完之后用信號(hào)筆按鉛筆所畫的線進(jìn)行描畫。保證線路清晰且明確。(4)配制腐蝕液，按照1:4的比例，將腐蝕粉和水進(jìn)行配比，倒入準(zhǔn)備好的腐蝕筒中(選取的腐蝕筒不宜過大，也不要過小，要保證電路板可以完全放入)。將電路板放入腐蝕筒中，進(jìn)行腐蝕(要保證電路板完全浸入腐蝕液中，但不要使電路板碰觸到筒底，最好傾斜放入，注意腐蝕進(jìn)程，防止出現(xiàn)斷線情況。不可用手抓取正在腐蝕的板子，腐蝕液的腐蝕性很強(qiáng)，避免自己受傷)。(5)待電路板腐蝕好后，拿出電路板。用香蕉水擦去信號(hào)筆所畫出的線，檢查是否有斷線情況。(6)利用臺(tái)鉆在電路板的管腳進(jìn)行打孔，成板請(qǐng)見附圖3-1o,電路安裝所需的元器件

13、元器件名稱元器件參數(shù)數(shù)目色環(huán)電阻330Q233kQ1貼片電阻51kQ13.3kQ1100Q1電位器47kQ11kQ1極性電容220?F110?F4100?F1磁片電容0.01F1三極管90131麥克1運(yùn)放LM3861元器件的焊接(1)拿出電烙鐵，以45度靠緊焊接面進(jìn)行預(yù)熱；(2)然后將焊錫絲同時(shí)伸向被焊的組件腳及焊盤，一起接觸被焊處；(3)焊錫絲熔化，向焊接處推入焊錫絲，使焊錫潤(rùn)濕焊盤與組件腳，當(dāng)焊點(diǎn)上的焊錫成圓錐形時(shí)即抽離焊錫絲(應(yīng)控制焊錫絲的熔化量不能過多，以免造成浪費(fèi)；(4)在焊錫完全熔化后，移去烙鐵頭。如焊錫過多，可把烙鐵頭上的焊錫甩干凈，然后不用焊錫絲或極少量的焊錫絲重焊一遍，移去時(shí)

14、正好吸去多余的焊錫；(5)如果焊點(diǎn)有連焊，也應(yīng)將焊錫線(其中有助焊劑)與烙鐵頭一起接觸在連焊的焊點(diǎn)之間，待焊錫絲與助焊劑一起熔化后，移去焊錫絲，再將烙鐵頭側(cè)放著向下移走，吸去多余的焊錫；(6)如果要用電烙鐵去除焊盤孔中的錫(即挑孔)，應(yīng)該將印制板拿高，把烙鐵頭置于比印制板低的位置，將烙鐵頭在焊盤孔上擦幾下，可以將焊盤孔中的焊錫吸流到烙鐵頭上去。如果印制板較小，可以用烙鐵將焊盤上的錫熔化，然后迅速開烙鐵，將印制板在工作臺(tái)上輕敲一下，使焊盤上的熔錫振落；(7)將烙鐵頭上的多余焊錫甩在廢錫盒中，再將電烙鐵插入烙鐵筒中。(8)正常焊接時(shí)，電烙鐵與平面應(yīng)保持角度是45度。(9)手拿錫線時(shí)，錫線頭長(zhǎng)度應(yīng)留

15、出3-5CM。(10)焊點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是：焊點(diǎn)呈錐形，焊錫要適量，表面有光澤，光滑，清潔等。(11)常見的不良焊點(diǎn)有：虛焊，假焊，漏焊，錫球，錫尖等。(12)烙鐵尖上有錫渣時(shí)在焊錫棉上擦掉，焊錫棉要清洗干凈，使用時(shí)要保持濕潤(rùn)。(13)烙鐵使用后必須放在烙鐵架上，不允許傳遞，防止意外。4.4焊接的注意事項(xiàng)1、首先要收集齊所需的元件，并對(duì)元器件的質(zhì)量(參數(shù)等)進(jìn)行判定。(注意：預(yù)留的集成塊管腳的空間要準(zhǔn)確，不能有太大的誤差；同時(shí)二極管、電解電容的極性一定不能接反。)2、進(jìn)行元器件的焊接時(shí)，必須在集成塊焊好的情況下才能接著對(duì)二極管、RC元件及導(dǎo)線等進(jìn)行焊接，且動(dòng)作一定要干凈利落。3、在確認(rèn)電路焊接無誤后，

16、開始進(jìn)行電路的調(diào)試。4.5成板的的調(diào)試見附圖4-1和4-2,本圖為完成的成品，我們需要對(duì)此板進(jìn)行調(diào)試。首先先把電源接上，用萬用表對(duì)集成運(yùn)放LM386的各引出管腳測(cè)出它們之間的電壓與電流，并與其參考值進(jìn)行對(duì)比，看看是否有明顯的差距，判斷集成電路工作是否正常。(1)我們將此版接通，需接通電源和音響(2)接通以后我們需用十字螺絲刀旋動(dòng)圖中兩個(gè)藍(lán)色的電位器，邊喊話邊調(diào)整，如果電路的制作完好，在你調(diào)整電位器的時(shí)候，音響發(fā)出的聲音將會(huì)隨著你的旋動(dòng)電位器而發(fā)生聲音大小的改變(3)聽你音響發(fā)出的聲音，如果在你調(diào)整電位器的時(shí)候，音響發(fā)出的聲音將會(huì)隨著你的旋動(dòng)電位器而發(fā)生聲音大小的改變，并且有明顯的放大效果證明你

17、的制作是成功的。(4)斷開電源和音響吉林工程技術(shù)師范學(xué)院-課程設(shè)計(jì)第五章總結(jié)與心得這次模擬電子基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)到了很多關(guān)于模電理論方面和實(shí)踐方面的知識(shí)，受益匪淺。我對(duì)這門課程設(shè)計(jì)非常感興趣。不僅鍛煉了自己的動(dòng)手能力，加深了與同學(xué)的協(xié)作能力，也加深了對(duì)擴(kuò)音器器方面知識(shí)的理解。并且了解了手工制板的工作流程。雖然在制作中總會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題。但是，我和我的組員都將它一一解決了。在先期的原理圖了解的過程中，因?yàn)樽陨淼闹R(shí)儲(chǔ)備不夠，碰到了許多問題。四個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)原件的具體作用，不是太了解。但是，通過查閱資料和詢問老師，也都解決了。這也讓我意識(shí)到自身的不足。在以后的時(shí)間里，我會(huì)在自身的知識(shí)儲(chǔ)備上

18、多下功夫。而后再利用電腦軟件進(jìn)行電路模擬的時(shí)候，因?yàn)槭堑谝淮谓佑|proteus,所以很多的地方不會(huì)，只有一邊查一邊做。從此可以看出，做為電氣的學(xué)生，不僅基礎(chǔ)的電氣知識(shí)要熟練掌握，相關(guān)的電腦軟件也應(yīng)該熟練掌握。之后在往覆銅板上畫線的時(shí)候，因?yàn)楹雎粤薒M386的管腳，所以使第一次的板子制作失敗。但是第二次成功了。在向覆銅板上焊件兒的時(shí)候還是很順利的。總體上，我對(duì)這次的課設(shè)很滿意。首先我學(xué)到穩(wěn)壓電路的工作原理，其次就是穩(wěn)壓電路的焊接，最后就是得出來的結(jié)論與理論進(jìn)行比較。還有就是相關(guān)元件的工作原理，相當(dāng)于對(duì)各元件重新的復(fù)習(xí)了一遍，更進(jìn)一步的了解了元件的特性。我覺得最為重要的還是團(tuán)隊(duì)的協(xié)作。團(tuán)隊(duì)的合作是

19、不可或缺的，在自己不能解決的問題時(shí)，就可以去問問周邊的同學(xué)，只有通過探導(dǎo)，讓自己也能讓別人才能更深一層了汲取知識(shí)。通過這短暫幾天的學(xué)習(xí)，讓我體會(huì)到想要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)實(shí)用的電子設(shè)備要經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)與改造，因?yàn)閷?shí)際與理論又很大的區(qū)別。在我們學(xué)習(xí)的過程中不僅考驗(yàn)了我們對(duì)知識(shí)的吸收和掌握，而且也考驗(yàn)了我們的細(xì)心和耐心。提到細(xì)心和耐心，我深有體會(huì)。完成這次課程設(shè)計(jì)我覺得收獲很多，不僅提高了自己的設(shè)計(jì)能力及動(dòng)手能力，明白了凡事需要耐心、虛心、腳踏實(shí)地。理論知識(shí)的不足在這次實(shí)習(xí)中表現(xiàn)的很明顯。使我明白理論結(jié)合實(shí)際才是最重要的。這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，只有這樣我們才能真正的去掌握它，而不是只懂得理論知識(shí)。同時(shí)也讓我意識(shí)到我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。一個(gè)人的失誤就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的.致謝在此次電子設(shè)計(jì)中我們得到了劉強(qiáng)老師、王軍老師的支持和其他小組同學(xué)們的幫助，還有我們小組組員之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作，我們才得以圓滿地完成此次設(shè)計(jì)。在這里，我衷心感謝我們的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師王軍和劉強(qiáng)老師，從最開始電路的設(shè)計(jì)，到后來的腐蝕文字、電路仿真，再到最后的腐蝕電路、焊接、調(diào)試工作的開展，以及論文的撰寫