音频功率放大器的设计与制作

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1、南京工业职业技术学院项目技术报告音频功率放大器的设计与制作姓 名：组 号：指导老师： 课程名称：10W音频功率放大器提交日期：2011年1月5日概 要几周的实训下来我们学到了很多，这次实训是设计并制作一个10W音频功率放大器，10W音频功率放大器采用TDA2003芯片制作电路原理图，资料查找，元器件封装，转换PCB板，制作印制电路板，焊接与调试，最终达到项目要求：输入电压 18V，电流为1A，负载2欧的扬声器，最大不失真输出功率=10W，输入正弦信号，输入阻抗10k欧，电压放大倍数1-20连续可调，输入一个信号源后，通过放大得到放大，声音从外接扬声器发出来。目 录概要.2第一章 音频功率放大器

2、资料查找.411 音频功率放大器原理图.412 TDA2003资料.41. 3 确定原理图.5第二章 原理图到PCB图.621元器件的封装.62. 2转化为PCB图.72. 3 PCB图的布线.7第三章 焊接.103. 1元器件的检测.103. 2元器件焊接 .10第四章 电路板的调试.1241电路的测试与调试.124. 2数据记录.12结论.13致谢.14参考文献.15 第一章 音频功率放大器常用芯片11 音频功率放大器原理图分析项目的技术要求，技术参数和技术指标；通过查资料初步方案设计，对已经查到的符合要求的资料进行研究，12 TDA2003资料 TDA2003是双电源，能有效地提高工作效

3、率和稳定性，减少元件的数量和标准，降低噪声。TDA2003在4欧的负载上的功率是6-7瓦TDA2003引脚功能定义：TDA2003为5脚单列直插式，其引脚图如下图所示TDA2003引脚功能 1同相输入4输出2反相输入5电源3接地TDA2003的技术特点|：1. 工作电压范围广（2-6V）；2. 工作电流小（典型值为27mA）；3. 具有芯片禁止端，控制芯片的掉线；4. 负载适用范围宽。TDA2003的优点：低电源、低功耗、外接元件少的音频功率放大芯片。|1. 3 确定原理图原理图如下：第二章 理图到PCB图21元器件的封装 1. 电感2. 直流电源插座 2. 1N5822 3. 电位器2. 2

4、转化为PCB图 根据宗地设计方案选择元器件;分析对比不同的元器件的性价比； 电路原理图里检查各个元器件的连接、封装、元器件的排版、芯片的引脚：如果有错误，在错误详细列表中，查看错误的具体信息并且改正所有的错误；如果电路没有错误，直接转换器PCB（update pcb）。2. 3 转化为PCB图PCB中常见错误: (1)网络载入时报告NODE没有找到: a. 原理图中的元件使用了pcb库中没有的封装; b. 原理图中的元件使用了pcb库中名称不一致的封装; c. 原理图中的元件使用了pcb库中pin number不一致的封装.如三极管:sch中pin number 为e,b,c, 而pcb中为1

5、,2,3. (2)打印时总是不能打印到一页纸上: a. 创建pcb库时没有在原点; b. 多次移动和旋转了元件,pcb板界外有隐藏的字符.选择显示所有隐藏的字符, 缩小 pcb, 然后移动字符到边界内. A.创建网络表 1.网络表是原理图与PCB的接口文件，PCB设计人员应根据所用的原理图和PCB设计工具的特性，选用正确的网络表格式，创建符合要求的网络表。 2.创建网络表的过程中，应根据原理图设计工具的特性，积极协助原理图设计者排除错误。保证网络表的正确性和完整性。 3.确定器件的封装（PCB FOOTPRINT）4.创建PCB板 根据单板结构图或对应的标准板框,创建PCB设计文件；注意正确选

6、定单板坐标原点的位置，原点的设置原则：A.单板左边和下边的延长线交汇点。B.单板左下角的第一个焊盘。板框四周倒圆角，倒角半径5mm。特殊情况参考结构设计要求。B.布局1.根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。2.根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。3.综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）双面贴装元件面贴插混装、焊接面贴装。4.布局

7、操作的基本原则A.遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局B.布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件C.布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分D.相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；E.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局； 2. 4 PCB图的布线转换之后，画一个长80mm，宽60mm的矩形框，把各个元器件有规矩的放在其中，并在底层连接导线。尽量使导线减少交叉。在PCB设

8、计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行， 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定， 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速地把短线连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局

9、的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线，以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了， 它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需设计人员去自广大电子工程已体会，才能得到其中的真谛。 第三章 焊接3. 1元器件的检测 电容的检测如果用指针式万用表，一般用R1K档，将表笔分别接上电容的两极。这时万用表指针将摆动，然后慢慢恢复到零位或零位附近。这样的电容器是好的。电容器的容

10、量越大，充电时间越长，指针向00方向摆动得也越慢。 如果接上后，指针不动显示的阻值很少并不动，可以肯定是坏。如果用数字表测电容档测试，即可测出电容的容量和好坏。如果电容是好的话，表上数字即显示电容的容量。稳压二极管的检测首先利用万用表R1K挡，按前述方法把被测管的正、负电极判断出来。然后将万用表拨至R10K挡上，黑表笔接被测管的负极，红表笔接被测管的正极，若此时测得的反向电阻值比用R1K挡测量的反向电阻小很多，说明被测管为稳压管；反之，如果测得的反向电阻值仍很大，说明该管为整流二极管或检波二极管。发光二极管的检测发光二极管具有单向导电性，使用R10k档可测出其正、反向电阻。一般正向电阻应小于3

11、0k欧姆，反向电阻应大于1M欧姆。若正、反向电阻均为零，说明内部击穿短路。若正、反向电阻均为无穷大，证明内部开路。3. 2元器件焊接 手工焊接的基本步骤步骤一：准备施焊步骤二： 加热焊件步骤三：送入焊丝步骤四：移开焊丝步骤五：移开烙铁，对照电路板在pc版焊接元器件1.电烙铁的选择电烙铁的功率应由焊接点的大小决定，焊点的面积大，焊点的散热速度也快，所以选用的电烙铁功率也应该大些。一般电烙铁的功率有20W25W 等等。选用30W左右的功率比较合适。电烙铁经过长时间使用后，烙铁头部会生成一层氧化物，这时它就不容易吃锡，这时可以用锉刀锉掉氧化层，将烙铁通电后等烙铁头部微热时插入松香，涂上焊锡即可继续使

12、用，新买来的电烙铁也必须先上锡然后才能使用。2.焊锡和助焊剂选用低熔点的焊锡丝和没有腐蚀性的助焊剂，比如松香，不宜采用工业焊锡和有腐蚀性的酸性焊油，最好采用含有松香的焊锡丝，使用起来非常方便。3焊接方法元件必须清洁和镀锡，电子元件在保存中，由于空气氧化的作用，元件引脚上附有一层氧化膜，同时还有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一层焊锡（俗称搪锡），然后再进行焊接。经过上述处理后元件容易焊牢，不容易出现虚焊现象。焊接的温度和焊接的时间焊接时应使电烙铁的温度高于焊锡的温度，但也不能太高，以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好。焊接时间太短，焊点的温度过低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，

13、反之焊接时间过长，焊锡容易流淌，并且容易使元件过热损坏元件。焊接点的上锡数量焊接点上的焊锡数量不能太少，太少了焊接不牢，机械强度也太差。而太多容易造成外观一大堆而内部未接通。焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没，轮廓隐约可见为好。注意烙铁和焊接点的位置初学者在焊接时，一般将电烙铁在焊接处来回移动或者用力挤压，这种方法是错误的。正确的方法是用电烙铁的搪锡面去接触焊接点，这样传热面积大，焊接速度快。 4.焊接后的检查焊接结束后必须检查有无漏焊、虚焊以及由于焊锡流淌造成的元件短路。虚焊较难发现，可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动，如发现摇动应立即补焊第四章 电路板的调试41电路的测试与调试 在电路上外

14、接一个4欧姆的电阻负载，接通18V的稳压电源，通过信号线把手机音频信号输入，再用示波器测量输出的正弦波，调节使失真最小且波形最大，容易读数通电观察：通电后不要急于测量电气指标，而要观察电路有无异常现象，例如有无冒烟现象，有无异常气味，手摸集成电路外封装，是否发烫等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后再通电。静态调试：静态调试一般是指在不加输入信号，或只加固定的电平信号的条件下所进行的直流测试，可用万用表测出电路中各点的电位，通过和理论估算值比较，结合电路原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数，使电路直流工

15、作状态符合设计要求。动态调试：动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号，按信号的流向，顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。测试过程中不能凭感觉和印象，要始终借助仪器观察。使用示波器时，最好把示波器的信号输入方式置于“DC”挡，通过直流耦合方式，可同时观察被测信号的交、直流成分。通过调试，最后检查功能块和整机的各种指标（如信号的幅值、波形形状、相位关系、增益、输入阻抗和输出阻抗等）是否满足设计要求，如必要，再进一步对电路参数提出合理的修正。4. 2数据记录 把示波器测出来的数据记录下来为下面的计算做准备。结 论

16、 制作出自己的实训作品，并且能够演示的很好，把自己的美妙的音乐放大，有种说不出的成就感啊。二周的实训很快就结束了，通过这俩周的实训学习，使我们对音频功率放大器有了一定的了解。并且我们也基本掌握了音频功率放大器的设计与制作。从查找芯片，初步设计电路，到用PROTEL 99SE软件绘制电路原理图，PCB板图以及焊接，每个步骤我们都学到了不少知识。掌握了测量电子元件的技术参数，技术指标的方法，巩固了焊接技巧。这为我们以后的理论学习和实际动手操作都打下了坚实的基础。这次实训不仅让我们了解掌握了音频功率放大器的基本知识和实用价值，也培养了我们动手操作能力，加强了我们小组成员之间的团结协作精神，增强了我们

17、的团队意识，实训真是多多益善啊。 致 谢本次实训我们是在杨燕老师的悉心指导下完成的。二周以来她们对本次实训倾注了大量的心血。各位老师深厚的专业知识、认真负责的做事态度、平易近人的人格作风深深地感染了我们，是我们受益匪浅。感谢各位老师对我们的谆谆教诲和耐心的帮助，使我们顺利地完成了本次实训任务。在本次实训任务完成之际，我衷心地感谢各位老师的关心和教诲，以及同班同学、同组同学的指教和帮助！最后向审阅技术报告的老师致以深深的感谢！ 参考文献PROTEL99SE实用教程. 张伟.人民邮电出版社,2008Protel99SE原理图与PCB设计. 曹丙霞，赵艳华 电子工业出版社,2005 电子线路主编：陈其纯 高等教育出版社，2001.7模拟电子技术基础主编：蔡大华 清华大学出版社，2008，5电子管功放设计和装调技术主编：郑国川 科技教育出版社2004，6电子产品制造工艺主编：王卫平、陈粟宋 高等教育出版社 2005.8 16