高保真功放设计.doc

1、项目申请书姓 名 班 级 学 号项目名称： 高保真功放设计内容提要： 高保真功放技术目前已经是一项相当成熟的技术，在各行各业的各个领域都有广泛应用，从作为通信工具的手机，到作为娱乐设备的MP3播放器，陆续将要普及的各类电子设备等，都需要有一个音频放大器。本次功放设计主要由：电源、信号左右声道、功率输出三部分组成。将实现最基本的功放目的。技术路线和技术关键： 我主要通过上网查找资料来进行本次项目设计，将采用芯片TDA1521和功率放大器NE5532及稳压块7812、7912这几个核心元件组成功率放大输出部分、左右声道部分及电源部分。应用前景： 随着人们生活水平的提高，对精神享受需求的日益提高，家

2、用卡拉OK会随之进入千家万户来为人们提供休闲娱乐的享受。指导老师意见：同意签名：5 月 8 日教研室意见：同意签名：5 月 8 日 开题报告姓 名学号班级项目名称高保真功放设计主要研究（设计）内容：功放部分的组装与调试方法及其预期目的： 采用平时所学习积累的知识并通过上网查找资料，在老师的指导下按照设计要求采购元器件、进行设计制作。画好原理图并按照原理图摆放元器件进行焊接。最后经过通电调试检查，如有错误进行改进，以此达到功放预期效果。项目特色和重点难点：高保真功放为人们的休闲生活增添了很多欢乐，在工作之余可以缓解工作压力，调节情绪，陶冶情操。重难点是：要考虑大功率电路板的散热问题；为了防止产生

3、干扰，要采取合理的布局，尽量使得连线最短。课题进度计划：5.8-5.18 构思、元器件的准备；5.19-5.31 电路的组装与调试；6.1-6.15 产品的包装和PPT的制作；6.17 进行答辩。指导教师意见：同意开题 指导教师签字：5月18日前 言音乐是一种迷人的艺术，对于一些十几年前的旋律与歌词我仍然熟稔于心，难以忘怀，怀念音乐给我的感觉。音乐这种传递人类感情的艺术形式，它是需要一种载体来表达，而最好表达的便是高保真音响，如实的还原音乐，表达音乐。让人们从完全真实的音乐重放中汲取音乐的灵魂。而今，科技发展，生活水平今非昔比，人们的欣赏水平也越高，大家越加追求音乐的还原性，所以音乐重放设备发

4、展非常快。也就是我们所谈及的高保真音响系统。音乐快速发展的时间是在1927年开始的，当时美国贝尔实验室公布了划时代的负反馈技术，声频放大器技术开始进入了一个新纪元。目录前 言1第一章 功率放大器的发展史3第二章 高保真的组成42.1 高保真的设备42.2 高保真的技术指标5第三章 高保真的基本原理与电路73.1放大器的分类和特点73.2 TDA1521的介绍83.4左右声道电路103.5 功率放大器NE5532103.6 电源电路与稳压块的选择123.7 原理图分析14第四章 PCB的制作154.1电路原理图设计154.2 PCB布局设计154 .3 电路PCB图174.4 电路PCB板制作1

5、8第五章 调试19第六章 实物展示20总结21参考文献22致谢23附录24第一章 功率放大器的发展史 音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如“威廉逊”放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧

6、友所偏爱。60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员-集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。70年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管醇厚、甜美的音色，以及动态范围达90dB、THD0.01%（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。80年代，数字功放成为了

7、新一代的宠儿。第二章 高保真的组成2.1 高保真的设备 高保真音响系统通常由高保真音源、音频放大器和扬声器3大部分组成。 高保真音源有调谐器、录音座、点唱机、CD唱机、VCD影碟机、DVD影碟机，传声器等。它们为音响系统提供高保真的音频信号。 音频放大器是音响系统地主体，包括前置放大器和功率放大器两部分。必要时可以插入图示均衡器。音频放大器是音频信号进行处理的放大，用足够的功率去推动扬声器系统发声。 扬声器系统是一种电声换能器，音响系统使用最多的是电动式扬声器，它利用磁场对载流导体的作用实现电声能量转换。 2.2 高保真的技术指标 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

8、，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。 一、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。 二、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。 三、动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，又指一个多媒体硬盘播放器输出图像的最亮和最暗部分之间的相对比值。 单位为分贝(dB)。一般性能较好的音响系统的动态范

9、围在100(dB)以上。 四、失真度：失真度是用一个未经放大器放大前的信号与经过放大器放大后的信号作比较，被放大过的信号与原信号之比的差别，我们称之为失真度。其单位为百分比。 五、瞬态响应，指系统在某一典型信号输入作用下，其系统输出量从初始状态到稳定状态的变化过程。瞬态响应也称动态响应或过渡过程或暂态响应。 六、立体声分离度：立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。 七、立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将

10、产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。第三章 高保真的基本原理与电路3.1放大器的分类和特点1. 按功放中功放管的导电方式，可以分为甲类功放、乙类功放、甲乙类功放和丁类功放。2. 按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。3. 按功放中功放管的类型不同，可以分为电子管和晶体管。4. 按功能不同，可以前置放大器（又成前级）、功率放大器（又称后级）与合并式放大器。5. 按声道数分可有单声道、双声道、多声道。功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放

11、大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。3.2 TDA1521的介绍高保真TDA1521采用九脚单列直插式塑料，是飞利浦2X15W单片功放集成电路，外围元件极少，使用方便，具有短路保护和静噪功能，电源内阻要小于4欧，以确保负载短路保护功能可靠动作。电器特性参数：（Vcc=16V RL=8 f=1KHz Ta=25）1、电源电压 ：Vcc=7.5-20V推荐值：15V 2、输出功率：Po=2X12W(THD=0.5%)BTL形式时Po=30W 3

12、、电压增益：Gv=30dB 4、通道隔离度：CT=70dB 5、输出噪声电压：Vno=70uV(Rg=2k）双电源供电时，省去两个音频输出电容，高低音音质更佳。单电源供电时，电源滤波电容应尽量靠近集成电路的电源端，以避免电路内部的自激。 TDA1521引脚功能及参考电压： 1脚：11V反向输入1（L声道信号输入） 2脚：11V正向输入1 3脚：11V参考1 4脚：11V输出1（L声道信号输出） 5脚：OV负电源输入 6脚：11V输出2（R声道信号输出） 7脚：22V正电源输入 8脚：11V正向输入2 9脚：11V反向输入2（R声道信号输入）TDA1521 实物图如图3-1所示： 图3-1 TD

13、A1521 实物图图3-2 功率放大输出电路 功率放大输出电路主要由高保真功放芯片TDA1521组成。3.4左右声道电路图3-3 左声道图3-3为左声道，右声道与其一样，左右声道主要由NE5532与电位器构成，电路可分出信号中的高音与低音。3.5 功率放大器NE5532NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点。因此很适合应用在高品质和专业音响设备、仪器、控制电路及电话通道放大器。用作音频放大时音色温暖，保真度高，在上世纪九十年代初的音响界被发烧友们誉为“运放之皇”，至今仍是

14、很多音响发烧友手中必备的运放之一。NE5532实物图如图3-4所示： 图3-4 NE5532实物图NE5532内部结构引脚图如图3-5所示： 图3-5 NE5532内部结构引脚图3.6 电源电路与稳压块的选择电源部分主要是由整流、滤波稳压、滤波电路组成，给后级电路提供+-16V、+-12V电压。如图3-6所示： 图3-6 电源电路左上图为L7812，引脚从左至右分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是普通的三极管，TO- 220的标准封装。78指的是78系列稳压块，是输出正电压；12指的是输出电压值。右上图为L7912，引脚从左至右分别是接地端、输入端和输出端。它的样子像是普通的三极管，TO- 220的标准封装。79指的是78系列稳压块，是输出负电压；12指的是输出电压值。