模电课程设计报告1Word下载.docx
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计算机科学与技术学号:
任务起止日期:
2013.07.01~2013.07.05
课程设计题目:
课程设计要求:
使用TDA2822集成电路设计一个立体声音频功率放大器。
提示:
TDA2822是意法半导体(ST)公司开发的双通道单片功率放大集成电路,属于低电压、宽电压范围的一块小功率音频放大电路
要求:
查阅TDA2822集成电路资料,根据资料进行设计,确定输出功率、电源电压、外围电路元器件的参数等。
理论设计完成后,使用面包板搭建实物电路进行调试、验证。
最后,按格式要求完成课程设计报告。
工作计划及安排:
1、布置任务、讲授设计0.5天
2、查阅资料、总体设计2天
3、安装电路0.5天
4、调试、故障排除1天
5、书写设计报告0.5天
6、验收、考核0.5天
指导教师签字
年月日
课程设计(大作业)成绩
学号:
姓名:
指导教师:
总结:
通过本次课程设计,使自己所学的理论知识得到巩固,特别是在模拟软件不能模仿的情况下,以摸索探视的心态焊接电路,结果扬声器声音很低,基本宣告实验失败,而后认真检查电路,从理论电路图到音频功率放大器TDA2822的每一个管脚的作用及连接方式,与电路中其他的器件的连接点,最终检查出问题所在,不弃不离,又重新焊接一个电路板,结果效果还是不佳,扬声器声音提高了,但是杂音太重,最后检查地线链接,经过改进,完美的迷你小音箱就做出来了。
这次课程设计,使我认识到了我的很多不足,也是我学到了很多东西,希望今后类似这样的课程设计会很多,让我多一些机会锻炼自己的创新能力!
指导教师评语:
成绩:
填表时间:
指导教师签名:
一、设计任务与要求
理论设计完成后,使用面包板搭建实物电路进行验证。
1.选择芯片,耦合电容,耦合电阻等组成音频放大器;
2.运用所学理论知识完成课程设计;
3.熟悉常用电子器件的类型和特征,并掌握合理选用原则。
4.查阅手册和上网查看文献资料,提高独立分析和解决实际问题的能力;
1、方案设计
1.设计要求的总体分析
功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
在很多电子设备中,要求放大电路的输出级能够带动某种负载,例如驱动仪表,使指针偏转;
驱动扬声器,使之发声;
或驱动自动控制系统中的执行机构等。
也就是把输入的模拟信号经被放大后,去推动一个实际的负载工作,所以要求放大电路有足够大的输出功率,这样的放大电路统称为功率放大电路。
而音频功率放大器的作用就是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出的信号的非线形失真尽可能地小,效率尽可能的高。
随着半导体工艺,技术的不断发展,输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。
功率VMOS管的出现,也给功率放大器的发展带来了新的生机。
总之,功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率,故功率放大器应具有以下几个主要特点:
.输出功率要足够大,工作在大信号状态下,输出电压和输出电流都很大.要求在允许的失真条件下,尽可能提高输出功率。
.效率要高功率放大器实质上是一个能量转换器,它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载,因此,要求转换效率高。
在直流电源提供相同直流功率的条件下,输出信号功率愈大,电路的效率愈高。
.非线性失真要小功率放大器是在大信号状态下工作,电压,电流摆动幅度很大,而且由于三极管是非线性器件,在大信号工作状态下,器件本身的非线性问题十分突出。
因此,输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真,在实际应用中,要采取措施减少失真,使之满足负载要求。
2.设计系统方案
(1)、收集TDA2822集成电路资料
TDA2822是小功率集成功放,其特点是:
工作电压低,低于2V时仍能正常工作,集成度高,外围元件少,音质好。
TDA2822广泛应用于收音机、随身听、耳机放大器等小功率功放电路中。
(2)、TDA2882M基本信息
工作温度范围:
-40°
Cto+150°
C针脚数:
8封装类型:
DIP
功率,有效值:
2W器件标号:
2822器件标记:
TDA2822M
工作温度最低:
C工作温度最高:
150°
C带宽:
0.12MHz放大器数目:
2放大器类型:
功率电源电压最大:
15V
电源电压最小:
1.8V芯片标号:
2822输出功率:
1.7W
表面安装器件:
通孔安装负载阻抗,最小:
8ohm输出功率:
1W
运放特点:
音频逻辑功能号:
2822输出信号类型:
差分,单路
额定电源电压:
12V输入信号类型:
单
输出类型:
单通道单声道,双通道立体声
TDA2822产品种类:
音频功率放大器(AudioPowerAmplifier)
产品类型:
Class-AB(AB类音频功率放大器)
输出类型:
1-ChannelMonoor2-ChannelStereo(桥接单声道或立体声双声道)
(3)、TDA2882M基本特点
.电源电压降到1.8V时仍能正常工作。
.交越失真小,静态电流小。
.可作桥式或立体声式功放应用。
.外围元件少。
.通道分离度高。
.开机关机无冲击噪声。
3、实施方案(用集成器件实现)
集成功率放大器是在集成运算放大电路的基础之上发展起来的,其内部的电路和原理与集成运算放大电路基本类似。
但是它又和集成运放有很大的不同,这在于它的安全性,高效性,低失真上优于集成运放,并且输出功率大。
电路内部多施加深度负反馈。
集成功率放大器广泛应用于各种各样的电器中,输出功率由几百毫瓦到几十瓦。
除了单片集成功放电路外,还有集成功率驱动器,它与外配的大功率管及少量阻容元件构成大功率放大电路,有的集成电路本身包含两个功率放大器,称为双声道功放。
集成功率放大器不仅具有体积小,重量轻,成本低,外围元件少,安装调试简单,使用方便等优点;
而且在性能上也优于分立元件,例如温度稳定性好,功耗小,失真小,特别是集成功率放大器内部还设置有过热,过电流,过电压等自动保护功能的电路对电路自行进行保护。
5、比较和选择设计的系统方案使用时应注意:
由于本功放为直接耦合,所以输入信号不能带直流成分。
如果输入信号有直流成分则必须在输入端串接一只4.7-10uF左右的电容隔开,否则将有很大的直流电流流过扬声器,使之发热烧毁。
在实践中,若对图5-107再进行适当的改制则效果更为理想。
改进后的电路如图5-109所示。
在使用中发现,音量开得最大时TDA2822M发热烫手,可以给TDA2822M制作了散热器,一般如图5-110所示。
散热器可以用厚lmm,长38mm,宽25mm的铝片制成。
并在散热片上开5~6个长10mm,宽lmm的槽,再把做热片沿虚线折成“口”形。
装散热器时先在TDA2822M上放点硅脂(硅脂可剖开3AX31或3AX81管壳中取)。
按图5-111(a)用细线绑扎紧即可。
应注意的是把TDA2822M的引脚数写在散热片的侧面,以免焊接时出错。
加散热器后,音量开至最大散热器只暖一点,散热效果不错。
此法也可用于其它小集成电路的散热。
用两个功放电路做成随身听立体声功率接续器,来推动两个小音箱,效果很好。
6、基本逻辑框图如下:
AC220v→→→→→→→→
↓
←←←←6V
3、电路原理分析
1、电路
如图所示为TDA2822用于立体声功放的典型应用电路。
图中,R1,R2是输入偏置电阻,C1,C2是负反馈端的接地电容气,C6,C7是输出耦合电容,R3,C4和R4,C5是高次谐波抑制电路,用于防止电路振荡。
如图所示为TDA2822用于立体声耳机的应用电路。
2、电路工作原理:
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。
因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大
它的内部结构和外部引脚功能分别如下图(a)、(b)所示。
若工作在双通道OTL状态,两通道信号分别从⑥、⑤脚之间和⑦、⑧脚之间输入,经内部放大,分别从③脚与④脚之间和①脚与④脚之间输出(各输出端应接耦合电容),如果工作在单通道BTL状态,则信号从⑥、⑦脚之间输入,经内部放大,从①、③脚之间输出,无需输出耦合电容。
4、安装与调试
1、使用的主要仪表和仪器:
面包板,电阻,导线,小喇叭
2、电路调整与测试
实践证明,新安装的电路板往往难以达到预期的效果。
这是因为我们设计的时候不可能周全地考虑元件的误差、器件参数的分散性、寄生参数等各种各样的客观因素。
此外,电路板的安装中仍存在有可能没有查出来的错误。
通过电路板整体测试与调整,可发现和纠正设计方案中的不足,并查出电路安装中的错误然后采取措施加以改进和纠正,就可以使之达到预定的技术要求。
本次设计采用的是PCB制作电路板,步骤繁琐,流程较为复杂。
所以在电路调整与测试的应注意的问题较多,具体如下,通电前调试、电路安装完毕后,必须在不通电的情况下,对电路板进行认真细致的检查,以便纠正安装错误。
3、检查应特别注意:
.元器件引脚之间有无短路。
因为我们该组是第一次用PCB制作板在检查电路引脚间的有无短路的时候出现了不少的问题。
首先板子在腐蚀的时候就没有腐蚀好,这可能是板子的质量、腐蚀时间的长短、FeCL3溶液的配置等原因,所以在用万用表测量的时候真的是处处短路,而有的地方就是处处断路,为了保证的电路的正确性,只有通过万用表一条条的线路检查是否导通,引脚间是否短路。
所以本次设计实物的走线用导线和焊锡补了不少,同时为了避免短路很多地方用小刀刮了不少了。
.电源的正负、负极性有没有接反,正、负极之间有没有短路现象电源线、地线是否接触良好。
关于电源正、负极问题主要是在本次设计中的单电源供电的导线插在功放电路的插座上,在此应特别注意在测试极性的时候,应注意红、黑表笔不要弄反。
红表笔接正极,黑表笔接负极。
该设计为了避免次问题在PCB制图的时候将地线稍微加宽。
不但满足制图制板的要求而且使其极性区分明显。
.二极管有电解电容极性有没有接反?
三极管、集成器件引脚有没接错集成电路的型号及安插方向对不对?
引脚连接处有无接触不良等。
在安装的时候我们严格按照测量晶体管的步骤和要求进行,用万用表分别判断出二极管的阳、阴极。
小功率三极管的类型、B极、C极、E极,大功率三极管的类型、B极、C极、E极……并作了相应的标注。
通电调试此在用软件仿真是就完成了。
通电观察,改变RP电阻值或调节函数信号发生器的频率计幅度,在器件允许承受范围,用示波器观察输出与输入波形,并对比。
同时观察喇叭发出的声音是否产生异同。
4、实物照片
图1
图2
五、结论与心得体会
本次设计操作中,亲自动手实践,让平时只注重理论知识的我们遇了很多问题,同时也学到了很多知识。
掌握了功率放大器电路的设计与制作,掌握了TDA2822及各种元器件的原理与作用以及晶体管极性的判断。
如何去检查电路中的错误与线路是否导通进一步熟练万用表的使用。
如何制作PCB电路板。
更让我明白团体精神的重要性。
更懂得做好一件事情的不容易。
接触到了与自己相关专业的具体的知识,感觉到所学的东西还是很有用的,通过实践不但巩固了学过的知识,而且其他的对所学知识进行实践论证,及时的发现了存在的许多不足。
通过本次课程设计初步了解了一些专业软件的使用,如ultisim的软件的使用,也初步接触到了具体的制版全过程。
通过本次课程设计,加深了对模电知识的理解,增强了动手能力,理解了一些电路的连接,也明白了一些电路有电路图转换为实际图的操作。
设计过程中,每一元件都需精心计算,电路图的设计也需精心琢磨。
所有这一切培养了做学问严谨和科学精神;
本次设计为今后学习甚至工作积累了经验,在连接电路过程中多多少少遇到了一些问题,需要我们细心耐心解决。
因为搞设计的如果没有耐心和严谨的话不可能有所成就,养成这样的习惯对以后的道路很有帮助。
在本次实验中我们有所得,也明白了一些自己的弱点。
作为一个计算机专业的学子,我们对于计算机的了解很匮乏,对电子设计类软件和集成电子产品不了解。
很多关于计算机的基本知识,我们都很不懂。
通过这次试验,我们明白了一些以前不知道的的知识,受益颇多。
针对自身的不足,查缺补漏,在以后的学习中要多查电子类学习资料,以丰富自己的理论知识,务实理论基础。
作为当代大学生仅仅掌握理论知识是远远不够的,还需大量的实践,加强素质,成为一名合格的大学生。
六、参考文献
[1]余道衡,徐承和.电子电路手册[M].
北京:
北京大学出版社,
1996.
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- 关 键 词:
- 课程设计 报告