TDA2009-构成的1W高保真BTL功率放大器设计报告

电子信息工程实验教学中心《电子技术课程设计》设计报告设计题目由TDA2009构成的1W高保真BTL功率放大器年级专业学号姓名成绩2014级电子信息工程评语：完成日期：2016.5.03目录一：原理分析...................................................................................................................3二：方案选择....................................................................................................................3三：电路原理图绘制及仿真（Mutilsim）...................................................................4四：电路原理框图及AD图.............................................................................................6五：PCB图（altiumdesigner）绘制................................................................................9六:综合调试...................................................................................................................10七：总结…………………………………………………………………………………………………………正文⒈原理分析：这里只给出了其中一个通道的电路图，另一个通道完全相同。音频信号从电路的A端输入，经运算放大器IC1放大后（放大倍数由R1、R2决定），一路经IC2作反相放大，其增益为1；另一路经IC3、IC4作两次反相放大，增益仍然为1，其实质是IC3、IC4共同构成增益为1的正相放大器，所以在IC2的B端和IC4的C端得到的是两个大相等而相位相反的音频信号。这两个互为反相的音频信号分别通过R9、C5和R10、C6加到双音频功率放大集成电路IC5（TDA2009）的①和⑤脚端，这两个输入端是同相输入和反相输入端，因此在IC5的内部进行功率放大后，分别从IC5的⑩脚和⑧脚输出，推动扬声器BL。Btl简介：集成功率放大电路构成BTL电路的条件•在实际工作中经常用到集成功率放大电路，两块对称集成功率放大电路也可构成BTL电路。用集成电路构成BTL电路。•分析分立元件BTL电路特点：•（1）BTL电路由2个互补对称电路构成，A1，A2电路的元件参完全相同；•（2）2个互补放大器输入端电压极性相反，其值大小相等，即为差模信号。•（3）2个互补集成放大电路输出端电压的极性相反，值大小相等，即负载RL两端电压大小相等，极性相反。•我们采用的是：输入采用从双差分的两个集电极取得相反极性的信号，分别加入到两个功放的同相端，反相端接地，在两个功放的输出端得到相反的信号输出，推动喇叭。双端输入，不接地，有正负极性信号的情况。本人与杨德禹共同做的一个，每人做了一个通道，通道原理图是一样的，制作工艺也是一样的，以构成对称集成功率放大电路的btl。⒉方案选择A:我最先选择了：自制交流自动稳压器但是当我画完电路买元器件时发现那个的构成器件十分的昂贵，所以选择了放弃。B:后面选择了：由TDA2009构成的1W高保真BTL功率放大器。这是老师发的ppt上的一个题目。性能分析：在实际工作中经常用到集成功率放大电路，两块对称集成功率放大电路也可构成BTL电路。用集成电路怎样才能构成BTL电路。首先我们来分析分立元件BTL电路特点：1.由电路结构中可见，BTL电路由2个互补对称电路构成，A1，A2电路的元件参完全相同；2.两个互补放大器输入端电压极性相反，其值大小相等，即为差模信号。根据以上特点，可采用2种型号、参数完全相同的集成功率放大电路，且使2个放大输入信号极性相反，同时使负载两端（输出端）的电压极性相反，便可构成BTL电路，在实际中通常这种方法，容易使电路参数完全对称，一般采用双功率放大电路构成。其原理框图如图2所示，要求A1，A2输入信号大小相等，放大电路输入、输出回路完全相同，只有这样才能保证负载RL两端电压大小相等；另一方面要求A1，A2都不具有（或都有）倒相作用，保证负载两端电压极性相反。另一种方法就是将双端输入改为单端输入，输入、输出信号满足上述要求即可。首先设计一个直流稳压点电源，使其工作的电源电压在我们所设计地基于TDA2009，小功率功放的正常工作电压内，而且输出电压，电流稳定，满足我们的工作要求。其次，正确合理的布局基于TDA2009的小功率功放实际电路图，做到线与线之间不干扰，已达到使其使其能清晰地输出我们要放大的音频信号，不出现失真，而且声音大小可调。并实现声音双声道输出，达到立体声的效果。实验扩展：可以在TDA209小功率功放的基础上设计一个话筒，将我们人的声音转换成电信号，然后通过功率放大电路实现对人的声音的放大。电路方案：方案一：电路主要采用TDA2009运放块；TDA2009是常见的高保真功放集成块，一般就是用到电视或者小型功放机。额定功率为2×10W。电源电压为8～28V。最大输出电流为3.5A。具有过热保护电路。（2×10W，THD=0.5%）所以只要运用一片TDA2009集成块和一些简单的外围器件就可以做出一款音质较好的功放。方案二：直接采用TDA2822芯片。方便稳定。综上，两种方案各有优缺点。通过对方案的比较和选择，选择第一个方案有如下原因：首先这个方案它涉及简单可靠，软硬可相互补充各自的缺点，同时音响效果也比较好，方案一能利用TDA2009集成功放芯片进行模拟仿真能够完成计算机调试过程，减少在制作过程中的麻烦。⒊电路原理图绘制及仿真（Mutilsim）包括元件型号：IC1～IC4选用TL084，IC5选用TDA2009；VT选用2N5551型硅三极管，BL选用BL选用8Ω、1W电动扬声器；其余器件均无特殊要求，可按图上标示选用。由于本电路设计的通用性，因此，任何OTL或OCL输出的双功率放大集成电路，都可以与差放放大器的B、C两端驳接，从而构成BTL放大器。电路原理图:设计电路整体框图（见图一）：图一直流稳压的25V电源音频输入TDA2009构成的1W高保真BTL功率放大电路音频输出由AltiumDesigner设计的电路原理图（见图二）：图二仿真结果等内容。⒋PCB图（altiumdesigner）绘制PCB设计步骤：1.电路板物理结构及环境参数的设置，比如边框的设置、图纸的设计、层面的设置。2.在PCB文件中导入原理图，主要是原理图与pcb图的更新3.元件的布局：自动布局约束参数、元件的自动、推挤、以及手动布局等4.电路板的布线：设置pcb自动布线的规则，比如线宽、线间距、转角的度数、盘孔大小，pcb自动布线的策略，以及最后的手动布线。设计原则：电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、布线、焊盘、填充、跨接线等。PCB图等内容:Pcb设计图（图三）图三下面这个是第一次制作失败的普查表图，原因是走线间距没设置好，在加上对孔时没对好，导致走线容易短路（图四、图五）图四图五下面是第二次成功制版的图，走线合理，粗细合理，腐蚀完美（图六）图六制成图（图七和图八）图七图八5．综合调试因为本电源用的是25V的直流电源，本来可以到实验室去用信号发射器发射一个25V的电压，可是对自己的硬件没有信心就没去，这是自己做得非常的不好的地方，作为一个热爱这个学科的人是不应该有的行为。所以我没有做实际的最后结果测试。也是因为tda2009的元件没有找到，画pcb的tda2009封装式自己画的，所以仿真总是出问题。本人在网上找了两个星期的那个元件的包，但是并没有找到。不过本人的只要原理图画对了，元气件安装对了，将无须调式即可成功。本课程设计没有包括软件和硬件调试，软件需画流程图，报告上有程序全文，若程序较长可放在附录里，调试结果以图片形式置于报告中，并对结果进行分析。6.总结功放的结果实现，但是出现较大的失真。主要是由于电子元器件的焊接或者是走线上以及元件参数的选择出现问题。最大的问题是我的原理图中最主要的tda2009在所有最全的库中没有找到原装的，我也想过用tda2030贴换，但是一个是单通道的，一个是双通道的，在原理及电路图中很大的不同所以放弃了。最后是直接根据tda2009的元件封装来自己画的，所以在原理图的仿真上出现非常大的问题。如果想要改进首先就是这个tda2009得找到最标准的封装。原理图还是没错的，在生成pcb时是完全正确的。但是我的pcb的手动布局上有点不够完美，一方面是我的原理图本来比较复杂，在一块10*15的板子上而且要用单面布线是有一定的技术要求的，经过我的努力已经相对好看多了。4制作pcb也是个我非常感兴趣的事情。一是可以上手实验自己做自己喜欢的东西，二是确实检验自己的动手的能力。第一次因为没有设置好布线的线间距以及拐角等布线规则，在加上我的热转印时对孔不完全对齐，导致我的制版腐蚀其实是非常好的。在新的一分钟腐蚀机，十块进去八块坏的情况下我的板子制得非常的好，这使我非常的高兴。可是当我准备焊接时，发现我的有几处容易短路，我就改进在去制作了一块。这次制版真的没问题了。焊接元器件也是一个需要一些技术的活。16个电容，大部分是电解电容需要正负极判断，在知道原理图标正的地方代表正极后，结合自己的pcb3D图和pcb图以及原理图三图结合，实现了电容二极管三极管的焊接。仿真是我的一大难处，我该进的地方就是要么找到tda2009的元封装，要么换相关近似元件贴换，或者是下次再用前就找好再做，或者增长自己的搜索技术。实物的调试，我这个东西是直接可以用的，无需调试，直接检测功能时是可以实现功率放大，但又杂音，且高频失真有点严重。对于能做出来，通过了这么多的努力，我十分的高兴，随没完全成功我也学会了很多很多。指出课程设计的最终结果，待改进完善的地方，以及课程设计过程中仿真、调试所得感悟等。7.字体标题用小四黑体，正文用小四宋体