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文檔簡介
1、TDA2030功率放大電路 摘要:本設(shè)計電路介紹了TDA2030功率放大電路的電路設(shè)計。TDA2030功率放大電路由正負(fù)雙電源供電,運用了大量優(yōu)質(zhì)色還電阻和電容,還運用了TDA2030A集成電路、橋堆和三個可調(diào)電阻。TDA2030是目前音質(zhì)較好、價格較低、外圍元件較少、應(yīng)用較方便的一款性價比較高的集成功放。它的電氣性能穩(wěn)定、可靠、能適用長時間連續(xù)工作,集成塊內(nèi)部具有過載保護(hù)和熱切斷保護(hù)電路,不會損壞器件。在單電源使用時,散熱片可直接固定在金屬板上與地線相通,無需絕緣,使用十分方便。關(guān)鍵詞:正負(fù)雙電源供電、TDA2030A集成電路、橋堆、散熱片、電阻、電容。 目錄第一章 題目設(shè)計1 1. 1摘要
2、與關(guān)鍵詞.1 1.2前言.4 第二章 課程分析.5 2.1 TDA2030的 性能特點.5 2.2方框原理6 2.3方案論證.6 2.3.1TDA2030A集成電路.6. 2.3.2正負(fù)雙電源供電.7 2.3.3. 橋堆.7 第三章 方案實施.7 3.1功率放大器電路的種類.8 3.2三級管有關(guān)知識.9 第四章 電路圖12 4.1印刷版電路及實際效果圖.13 4.2雙電源應(yīng)用電路.14 4.3功率放大電路原理圖15 第五章 電路仿真及按裝16 5.1電路仿真要求.16 5.2 TDA2030功率放大電路清單及測試16 5.3 二級管、三級管的測試18 5.4電路的安裝、焊接19 5.5電路的安
3、裝調(diào)試.21 總結(jié)體會.22 參考文獻(xiàn).23 致謝24 前言 TDA2030是目前音質(zhì)較好、價格較低、外圍元件較少、應(yīng)用較方便的一款性價比較高的集成功放。它的電氣性能穩(wěn)定、可靠、能適用長時間連續(xù)工作,集成塊內(nèi)部具有過載保護(hù)和熱切斷保護(hù)電路,不會 損壞器件。在單電源使用時,散熱片可直接固定在金屬板上與地線相通,無需絕緣,使用十分方便。集成運放與集成功放為數(shù)不少,包括早期的發(fā)燒運放LM833N、NE5532N、NE5535N以及近期火爆的OP275G、LT1057、AD827JN。集成功放則是一些很知名的型號,如TDA1514A、LM1875T、LM1876TF、LM3886TF及早期的TA203
4、0A。本電路采用的是TDA2030A型集成運放塊,電路設(shè)計需要的知識廣,功能多,本設(shè)計的每個環(huán)節(jié)都是本人一手完成,因此本人對此電路設(shè)計的各個章節(jié)都是理解得比較好的。本電路設(shè)計的最大特色是引入了仿真技術(shù),各電路都經(jīng)過了仿真軟件驗證以后才確定下來的,雖然用的僅僅是EDA軟件,但在論文設(shè)計中用上仿真技術(shù)算是比較有特色的。由于所學(xué)知識及論文設(shè)計經(jīng)驗不足,文中錯誤在所難免,敬請各位指導(dǎo)教師及專家多多指正。 編者 2006年5月22日 第二章、課程分析 2.1 2030的性能特點 TDA2030是目前音質(zhì)較好、價格較低、外圍元件較少、應(yīng)用較方便的一款性價比較高的集成功放。 它的電氣性能穩(wěn)定、可靠、能適用長
5、時間連續(xù)工作,集成塊內(nèi)部具有過載保護(hù)和熱切斷保護(hù)電路,不會 損壞器件。在單電源使用時,散熱片可直接固定在金屬板上與地線相通,無需絕緣,使用十分方便。(2)、主要參數(shù)參數(shù)名稱符號單位參數(shù)最小典型最大測試條件電源電壓VccV+、- 6+- 18靜態(tài)電流IccMA4060Vcc=+-18,RL=4歐輸出功率PoW1214RL=4,THD=0.5% W89RL=8,THD=0.5% 頻響B(tài)WHz10140kPo=12w,RL=4, 輸入阻抗RiM0.55開環(huán),f=1kHz 諧波失真THD%0.20.5Po=0.1-12W,RL=4 2.2方框原理 2.3方案論證 2.3.1TDA2030A集成電路集成
6、運放與集成功放為數(shù)不少,包括早期的發(fā)燒運放LM833N、NE5532N、NE5535N以及近期火爆的OP275G、LT1057、AD827JN。集成功放則是一些很知名的型號,如TDA1514A、LM1875T、LM1876TF、LM3886TF及早期的TA2030A。當(dāng)然,像JRC4558P、TL072及TDA2030這些型號的集成塊,由于其性能尚不夠“發(fā)燒”層次,便不必再拿出研究。以上的集成功放都是已做好的成品板,板上的元件、工藝還是比較考究的,而且都很簡潔。而對于上述幾款運放,由于都是標(biāo)準(zhǔn)雙運放,故只用了一塊前置緩沖放大板,就是1999年6月13日電子報上細(xì)品1876中AD827用的那塊。
7、元件十分考究:DALE W金膜電阻,WIMA、ELNA電容,APLS電位器,鍍銀雙面板,工藝也十分精良。筆者拆下AD827,換上一只24K鍍金運放插座。 2.3.2正負(fù)雙電源供電至于電源大運放用伺服電源服15V供電,功放則采用大環(huán)牛、雙橋整流、大水塘依次并小水塘電解的供電方式。 2.3.3. 橋堆整流橋堆是把四只硅整流二極管接成橋式電路,再用環(huán)氧樹脂(或絕緣塑料)封裝而成的半導(dǎo)體器件。橋堆有交流輸入端(A、B)和直流輸出端(C、D),如附圖6所示。采用判定二極管的方法可以檢查橋堆的質(zhì)量。從圖中可看出,交流輸入端A-B之間總會有一只二極管處于截止?fàn)顟B(tài)使A-B間總電阻趨向于無窮大。直流輸出端D-C
8、間的正向壓降則等于兩只硅二極管的壓降之和。因此,用數(shù)字萬用表的二極管檔測A-B的正、反向電壓時均顯示溢出,而測D-C時顯示大約1V,即可證明橋堆內(nèi)部無短路現(xiàn)象。如果有一只二極管已經(jīng)擊穿短路,那么測A-B的正、反向電壓時,必定有一次顯示0.5V左右。 附圖6 整流橋堆管腳及質(zhì)量判別 第三章、 方案實施 3.1功率放大器的種類 1 功率放大器的分類 功率放大器電路的劃分主要是由功放級輸出電路形式來決定,常見的音頻功率放大器主要有下列幾種: (a).變壓器耦合甲類放大器電路主要用于電子管放大器中; (b).變壓器耦合推挽功率放大器電路主要用于一些輸出功率較大的電子管放大器中; (c).OTL功率放大
9、器電路主要用于一些輸出功率較小的放大器中; (d)OCL功率放大器是一種常用的放大器電路,常用于一些輸出功率要求較大的功率放大器中; (e)BTL功率放大器電路主要用于一些要求輸出功率更大的場合。 OTL、OCL和BTL功率放大器電路主要用于晶體管放大器中。 2功率放大器的類型 根據(jù)三極管在放大信號時的信號工作狀態(tài)和三極管靜態(tài)電流大小劃分,放大器電路主要有3種放大器類型:一是甲類放大器電路,二是乙類放大器電路,三是甲乙類放大器電路。 除上述三種放大器電路之外,還有超甲類等許多種放大器電路。音響系統(tǒng)中由于不允許存在信號的非線性失真,所以只用甲類放大器電路和甲乙類放大器電路。 (1).甲類放大器
10、甲類放大器就是給放大管加入合適的靜態(tài)偏置電流,這樣用一只三極管同時放大信號的正、負(fù)半周。在功率放大器電路中,功放輸出級中的信號幅度已經(jīng)很大,如果仍然讓信號的正、負(fù)半周同時用一只三極管來放大,這種電路稱之為甲類放大器。 在功放輸出級放大器電路中,甲類放大器的功放管靜態(tài)工作電流設(shè)得比較大,要設(shè)在放大區(qū)的中間,以便給信號正、負(fù)半周有相同的線性范圍,這樣當(dāng)信號幅度太大時(超出放大管的線性區(qū)域),信號的正半周進(jìn)入三極管飽和區(qū)而被削頂,信號的負(fù)半周進(jìn)入截止區(qū)而被削頂,此時對信號正半周與負(fù)半周的削頂量是相同的。甲類放大器電路的主要特點如下所述: (a).在音響系統(tǒng)中,甲類功率放大器的音質(zhì)最好。由于信號的正、
11、負(fù)半周用一只三極管來放大,信號的非線性失真很小,這是甲類功率放大器的主要優(yōu)點。 (b).信號的正、負(fù)半周用同一只三極管放大,使放大器的輸出功率受到了限制,即一般情況下甲類放大器的輸出功率不可能做得很大。功率三極管的靜態(tài)工作電流比較大,在沒有輸入信號時對直流電源的消耗比較大。 (2).乙類放大器 所謂乙類放大器就是不給三極管加靜態(tài)偏置電流,且用兩只性能對稱的三極管來分別放大信號的正半周和負(fù)半周,正、負(fù)半周再在放大器的負(fù)載上將正、負(fù)半周信號合成一個完整的周期信號。 由于這種放大器沒有給功放輸出管加入靜態(tài)電流,它會產(chǎn)生交越失真,這種失真是非線性失真的一種,對聲音的音質(zhì)破壞嚴(yán)重。所以,乙類放大器電路是
12、不能用于音頻放大器電路中的。 (3).甲乙類放大器 為了克服交越失真,必須使輸入信號避開三極管的截止區(qū),可以給三極管加入很小的靜態(tài)偏置電流,以使輸入信號“騎”在很小的靜態(tài)偏置電流上,這樣可以避開了三極管的截止區(qū),使輸出信號不失真。甲乙類放大器電路的主要特點如下-所述: (a).這種放大器同乙類放大器電路一樣,也是用兩只三極管分別放大輸入信號的正、負(fù)半周,但給兩只三極管加入了很小的靜態(tài)偏置電流,以使三極管剛剛進(jìn)入放大區(qū)。 (b).由于給三極管所加的靜態(tài)直流偏置電流很小,所以在沒有輸入信號時放大器對直流電源的消耗比較小(比起甲類放大器要小得多),這樣具有乙類放大器的省電優(yōu)點,同時因加入的偏置電流克
13、服了三極管的截止區(qū),對信號不存在失真,又具有甲類放大器無非線性失真的優(yōu)點。所以,甲乙放大器具有甲類和乙類放大器的優(yōu)點,同時克服了這兩種放大器的缺點。正是由于甲乙類放大器無交越失真,又具有輸出功率大和省電的優(yōu)點,所以被廣泛地應(yīng)用于音頻功率放大器電路中。 當(dāng)這種放大電路中的三極管靜態(tài)直流偏置電流太小或沒有時,就成了乙類放大器,將產(chǎn)生交越失真。 (4).推挽放大器 在功率放大器電路中大量采用推挽放大器電路,這種電路中用兩只三極管構(gòu)成一級放大器電路,兩只三極管分別放大輸入信號的正半周和負(fù)半周,即用一只三極管放大信號的正半周,用另一只三極管放大信號的負(fù)半周,兩只三極管輸出的半周信號在放大器負(fù)載上合并后得
14、到一個完整周期的輸出信號。推挽放大器電路中,一只三極管工作在導(dǎo)通、放大狀態(tài)時,另一只三極管處于截止?fàn)顟B(tài),當(dāng)輸入信號變化到另一個半周后,原先導(dǎo)通、放大的三極管進(jìn)入截止,而原先截止的三極管進(jìn)入導(dǎo)通、放大狀態(tài),兩只三極管在不斷地交替導(dǎo)通放大和截止變化,所以稱為推挽放大器。 (5).互補(bǔ)推挽放大器 互補(bǔ)是通過采用兩種不同極性的三極管,利用不同極性三極管的輸入極性不同,用一個信號來激勵兩只不同極性的三極管,這樣可以不需要有兩個大小相等、相位相反的激勵信號。其互補(bǔ)推挽電路示意圖,如圖4-9所示。電路中,VT1是NPN型三極管,VT2是PNP型三極管,兩只三極管的基極相連,在兩管的基極加一個音頻輸入信號Vi
15、。 從電路中可看出,兩管基極和發(fā)射極并聯(lián),由于兩只三極管的極性不同,基極上的輸入信號電壓對兩管而言一個是正向偏置,一個是反向偏置。當(dāng)輸入信號為正半周時,兩管基極同時電壓升高,此時輸入信號電壓給VT1管加上正向偏置電壓,所以VT1管進(jìn)入導(dǎo)通和放大狀態(tài)。由于基極電壓升高,對VT2管來講加上反向偏置電壓,所以VT2管處于截止?fàn)顟B(tài)。 輸入信號變化到負(fù)半周后,兩管基極同時電壓下降,給VT2管正向偏置,使VT2管進(jìn)入導(dǎo)通和放大狀態(tài),而VT1管又進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。 這種利用NPN型和PNP型三極管的互補(bǔ)特性,用一個信號來同時激勵兩只三極管的電路,稱之為“互補(bǔ)”電路,由互補(bǔ)電路構(gòu)成的放大器稱為互補(bǔ)放大器電路。由于
16、VT1和VT2管工作時,一只三極管導(dǎo)通、放大,另一只三極管截止,工作在推挽狀態(tài),所以稱為互補(bǔ)推挽放大器。 2. 2三級管有關(guān)知識 n 第四章、 電路圖 4.1印刷版電路及實際效果圖印刷版電路實際效果圖 4.2雙電源應(yīng)用電路 4.3功率放大電路原理圖 第五章、 電路仿真及按裝 5.1電路仿真要求 1、元件測試; 2、電路的安裝、焊接; 3、電路的檢查; 4、通電試機(jī),電路調(diào)試; 5、故障的檢修。 5.2 TDA2030功率放大電路清單及測試功率放大電路元器件清單及測試元件名稱型號數(shù)量實測標(biāo)稱值是否可用色環(huán)電阻 1 51.46是色環(huán)電阻 1 10是色環(huán)電阻 1 7.4是色環(huán)電阻 1 1.47是色環(huán)
17、電阻 1 222是色環(huán)電阻 1 222是色環(huán)電阻 1 1是色環(huán)電阻 1 51.46是色環(huán)電阻 1 106是色環(huán)電阻 1 12.8是色環(huán)電阻 1 10.7是色環(huán)電阻 1 12.7是色環(huán)電阻 1 1.47是色環(huán)電阻 1 7.56是色環(huán)電阻 1 0.97是色環(huán)電阻 1 10是有極電容CD117H125V10UF 是有極電容CD117H125V10UF 是有極電容CD117H125V10UF 是有極電容CD81135V2200UF 是有極電容CD81135V2200UF 是發(fā)光二極管 1 是橋堆 1 是無極電容天223J1160V 是無極電容天223J1160V 是無極電容天223J1160V 是無極
18、電容天223J1160V 是無極電容334150V 是無極電容334150V 是無極電容1041 是無極電容1041 是無極電容1041 是無極電容1041 是無極電容2N2J1100V 是無極電容2N2J1100V 是集成電路TDA2030A2 是紅762 760 2 567 581 (實測值)是黑無窮大 無窮大 0 28 9.8 (實測值)是紅760 757 1 551 582 (實測值)是黑無窮大 無窮大 0 28 9.4 (實測值)是可調(diào)電阻WL1 100是正面98.9 65.3 34.5 99.1是反面93.5 61 33.4 93.9是可調(diào)電阻WL1 100是正面101.0 51.
19、1 51.1 101.1 是反面95.9 47.6 49.3 96.1 是可調(diào)電阻WL1 100是正面109.6 56.3 54.2 109.9 是反面105.4 52.9 53.6 105.7是 5.3 二級管、三級管的測試: 1、晶體二極管管腳極性、質(zhì)量的判別(1)管腳極性判別(2)判別二極管質(zhì)量的好壞 2、晶體三極管管腳、質(zhì)量判別(a)NPN型 (b)PNP型(1)管型與基極的判別(2)發(fā)射極與集電極的判別(a)NPN型 (b)PNP型圖附4晶體三極管的偏置情況附圖5晶體三極管集電極C、發(fā)射極E的判別 5.4電路的安裝、焊接(一)、焊接工具(1)、電烙鐵一般采用20W內(nèi)熱式電烙鐵,新烙鐵
20、使用前,通電燒熱,蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲,使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。舊的烙鐵頭如嚴(yán)重氧化而發(fā)黑,可用鋼挫挫去表層氧化物,使其露出金屬光澤后,重新鍍錫,才能使用。(2)、助焊劑和焊絲的作用焊錫和助焊劑: 焊接時,還需要焊錫和助焊劑。焊錫: 焊接電子元件,一般采用有松香芯的焊錫絲。這種焊錫絲,熔點較低,而且內(nèi)含松香助焊劑,使用極為方便。助焊劑: 常用的助焊劑是松香或松香水(將松香溶于酒精中)。使用助焊劑:可以幫助清除金屬表面的氧化物,利于焊接,又可保護(hù)烙鐵頭。焊接較大元件或?qū)Ь€時,也可采用焊錫膏。但它有一定腐蝕性,焊接后應(yīng)及時清除殘留物。 (3)、輔助工具:常采用尖嘴鉗、偏口鉗、鑷子和
21、小刀等輔助工具(二)、焊接技術(shù)(1)、焊接過程銅錫合金形成的過程高溫下,銅與松香中的松香酸生成松香酸銅,然后分解為活性銅,活性銅與錫在高溫下生成銅錫合金。(2)、焊前處理a 焊接前: 應(yīng)對元件引腳或電路板的焊接部位進(jìn)行焊前處理 清除焊接部位的氧化層,印刷電路板可用細(xì)紗紙將銅箔打光后,涂上一層松香酒精溶液。、可用斷鋸條制成小刀,刮去金屬引線表面的氧化層,使引腳露出金屬光澤。b、元件鍍錫:在刮凈的引線上鍍錫??蓪⒁€蘸一下松香酒精溶液后,將帶錫的熱烙鐵頭壓在引線上,并轉(zhuǎn)動引線。即可使引線均勻地鍍上一層很薄的錫層。導(dǎo)線焊接前,應(yīng)將絕緣外皮剝?nèi)?,再?jīng)過上面兩項處理,才能正式焊接。若是多股金屬絲的導(dǎo)線,
22、打光后應(yīng)先擰在一起,然后再鍍錫。 焊接方法:<>右手持電烙鐵。左手用尖嘴鉗或鑷子夾持元件或?qū)Ь€。焊接前,電烙鐵要充分預(yù)熱。烙鐵頭刃面上要吃錫,即帶上一定量焊錫。<>將烙鐵頭刃面緊貼在焊點處。電烙鐵與水平面大約成60角。以便于熔化的錫從烙鐵頭上流到焊點上。烙鐵頭在焊點處停留的時間控制在23秒鐘。 <3>抬開烙鐵頭。左手仍持元件不動。待焊點處的錫冷卻凝固后,才可松開左手。<4>用鑷子轉(zhuǎn)動引線,確認(rèn)不松動,然后可用偏口鉗剪去多余的引線。 焊接質(zhì)量焊接時,要保證每個焊點焊接牢固、接觸良好。要保證焊接質(zhì)量,好的焊點(如圖所示)應(yīng)是錫點光亮,圓滑而無毛刺,錫
23、量適中。錫和被焊物融合牢固。不應(yīng)有虛焊和假焊。虛焊是焊點處只有少量錫焊住,造成接觸不良,時通時斷。假焊是指表面上好像焊住了,但實際上并沒有焊上,有時用手一拔,引線就可以從焊點中拔出。這兩種情況將給電子制作的調(diào)試和檢修帶來極大的困難。只有經(jīng)過大量的、認(rèn)真的焊接實踐,才能避免這兩種情況。焊接電路板時,一定要控制好時胡間太長,電路板將被燒焦,或造成銅箔脫落。從電路板上拆卸元件時,可將電烙鐵頭貼在焊點上,待焊點上的錫熔化后,將元件拔出。 (三)、技能要點 1、電烙鐵的使用技能 注意焊接前檢查電烙鐵的電阻,檢查更換電烙鐵芯子的技能:20W烙鐵電阻為2O歐左右,太小則有短路,太大則發(fā)熱性能降低,無窮大則開
24、路。烙鐵頭的鍍錫:發(fā)現(xiàn)烙鐵頭發(fā)黑,應(yīng)該重新鍍錫。電源線絕緣層的好壞:如果有破損,則易發(fā)生觸電危險。注意手持電烙鐵的姿勢:一般采用握筆式 4、焊接質(zhì)量的檢查 5.5電路的安裝調(diào)試 首先:檢查電路中所有的焊接點是否焊接完。第二步:檢查焊接的電容的正負(fù)極是否正確。第三步:檢查發(fā)光二極管的正負(fù)極是否焊接正確。第四步:檢查線頭焊接處是否焊接好,第五步檢查整個電路板;整體上是否存在問題。通電試機(jī)、電路調(diào)試第一步:按照老師的連接方式來連接電路,連接好后經(jīng)過老師的檢查后進(jìn)行通電試機(jī)。第二步:進(jìn)行機(jī)子的調(diào)節(jié),使機(jī)子放出的聲音音量效果最佳。第三步:請求老師檢查自己的調(diào)節(jié)過程,并打出自己的制作成績。故障的檢修 容易
25、產(chǎn)生的錯誤:元器件檢測沒有認(rèn)真,安裝了錯誤的元件 元器件位置安裝錯誤 二極管正負(fù)極性安裝錯誤 焊接時間過長,造成元件損壞 總結(jié)體會通過對TDA2030功率放大電路的獨立設(shè)計,既使我提高了電路設(shè)計和資料收集的能力,也使我各方面的素質(zhì)得到了提高。讓我系統(tǒng)的回顧了和學(xué)習(xí)實踐了電路設(shè)計各個階段需求分析、實際操作、詳細(xì)檢查、測試等各個階段的必須經(jīng)歷的工作。經(jīng)過對電路進(jìn)行需求分析、實際操作、詳細(xì)檢查、試機(jī)實現(xiàn),現(xiàn)已基本滿足了音頻放大的各種基本功能。對于音色方面也手到了良好的效果。但是由于時間和人力的限制,本系統(tǒng)可能存在很多的不足之處,以待在以后的時間中修正和改進(jìn)。 參考文獻(xiàn)劉華章 電子技術(shù)實驗教程 北京
26、電子工業(yè)出版社 2005.9 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京 高等教育出版社 1990 管致中等 電子測儀器實用大全 南京 東南大學(xué)出版社 1995 周良權(quán)等 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京 高等教育出版社 2005.6 致謝 在本文收筆之際,首先我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師:李開云老師。在畢業(yè)設(shè)計期間,李老師給予了無數(shù)的幫助、鼓勵和支持,十分關(guān)心我的設(shè)計進(jìn)度,對實際操作和課程設(shè)計提出大量寶貴的意見和建議,在他悉心指導(dǎo)和大力支持下,我的畢實際操作和課程設(shè)計得以順利完成。也使我在大學(xué)的最一階段受益匪淺。其次,感謝所有幫助過我的老師和同學(xué)們,以及網(wǎng)絡(luò)上那些不知名的人員的無私奉獻(xiàn)。他們的支持和指導(dǎo)給了我莫大的幫助和
27、啟迪。最后,向評審本課程設(shè)計的各位老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意。 · 中文摘要本文對放大器進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述,對放大器的失真進(jìn)行了分析,并提出了一些實用的應(yīng)對措施,并介紹了濾波電路、音調(diào)控制電路、直流電源電路的設(shè)計原理,并分析了參數(shù)的計算方法。最后設(shè)計出來的帶有音調(diào)控制電路的音頻放大電路具有很好的選頻功能,和語音放大能力。因為選用了合適的濾波電路,所以設(shè)計出來的音頻放大電路很好的濾除了大部分的噪音信號,使得該語音放大電路具有比較完美的保真性。關(guān)鍵詞:音頻放大,音調(diào)控制東芝生產(chǎn)的均衡專用集成電路TA7796P是一塊五段均衡電路,該電路采用模擬電感形式集成了五段均衡所需要的5個一倍同相放大器和一路均衡處理運算放大器。用該電路只需要按要求接入各個頻點所需要的電容和
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