雙聲道BTL功放電路設(shè)計(jì)說明

.....目錄摘要…………1Abstract………1第一章緒論……………………21.1雙聲道BTL功放電路設(shè)計(jì)內(nèi)容………………21.2雙聲道BTL功放電路設(shè)計(jì)要求……………21.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀……………2第二章BTL簡介…………………32.1BTL功率放大電路簡介…………………32.2BTL電路的組成及工作原…………………42.3BTL集成功放電路的構(gòu)成.………………5第三章 BTL功放工作原理……63.1BTL功放電路…………………63.2BTL功放電路工作原理………63.3.BTL功放電路特點(diǎn)……………63.4OCL功放電路………………63.5OCL電路特點(diǎn)…………………7第四章 雙聲道BTL功放電路原理圖設(shè)計(jì)………74.1電路原理結(jié)構(gòu)框圖…………74.2BTL電路原理圖………………8第五章雙聲道BTL功放單元電路設(shè)計(jì)…………95.1電源電路………95.2前置放大電路…………………105.3功率放大電路………………115.4音量控制電路…………………12總結(jié)…….…………………..……….…12致謝…….…………………..……….….14參考文獻(xiàn)…….………………..……..……..………….14附錄…….…………………..……….….15.....摘要分析分立元件BTL電路及輸入信號和輸出信號的特點(diǎn),歸納出構(gòu)成BTL電路的一般原則,同時(shí)介紹了集成功放電路在不同用法下如何構(gòu)成BTL。在實(shí)際工作中使用起來更加方便容易。集成功率放大器由于不僅具有體積小、重量輕、成本低、外圍元件少、安裝調(diào)試簡單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)；而且在性能上也優(yōu)于分立元件,例如溫度穩(wěn)定性好,功耗小、失真小,特別是集成功率放大器內(nèi)部還設(shè)置有過熱、過電流、過電壓等自動(dòng)保護(hù)功能的電路對電路自行進(jìn)行保護(hù)。由于集成功率放大器具有分立元件不具有的很多優(yōu)點(diǎn),近年來集成功率放大器件發(fā)展很快,使用相當(dāng)廣泛。集成功放在實(shí)際應(yīng)用中通常接成OCL電路,或OTL電路,接成BTL〔BalancedTransformerLess電路卻很少,而BTL電路的優(yōu)點(diǎn)是電源利用率比前面兩種電路高4倍。采用音頻電位器控制,通過改變輸入音頻功放的電壓大小,從而改變輸出聲音大小。整體電路連接,輸入小音頻信號,接通電源,便可聽到放大后的雙聲音頻效果。關(guān)鍵詞：BTL電路、集成功率放大器、電位器AbstractBTLcircuitanalysisdivisionelementandtheinputsignalandthecharacteristicsoftheoutputsignal,summarizedtheBTLcircuitconstitutethegeneralprinciple,andintroducestheintegratedamplifiercircuitdifferentusageinhowtoconstituteBTL.Inpracticalworkconvenientforoperationeasy.Integratedpoweramplifierhasnotonlybecauseofitssmallvolume,lightweight,lowcost,peripherallesscomponent,installationanddebuggingoftheadvantagesofsimpleandeasytouse;Andtheperformanceisbetterthandivisioncomponents,liketemperaturestability,lowconsumption,distortionissmall,especiallyintegratedinternalpoweramplifierissetoverheated,overelectriccurrent,overvoltageandautomaticprotectionfunctionofthecircuittocircuittomaketheirownprotection.Duetotheintegratedpoweramplifierhaselementshavedividedinrecentyearsmanyadvantages,andintegratedpoweramplifierdevicedevelopmentsoon,useverywide.SetonthepracticalapplicationofsuccessusuallytakeintoOCLcircuit,orOTLcircuit,thenintoBTL<BalancedTransformerLess>circuit,andBTLcircuitbutrarelytheadvantagesofpowerutilizationrateismorethanthefirsttwocircuitfourtimesashigh.Theaudiopotentiometer,throughthechangecontrolinputaudiopoweramplifier,whichchangestheoutputvoltagesizevoicesize.Thewholecircuitconnection,inputsmallaudiosignal,switchonthepower,andyoucanheartheaudioamplificationseeseffect.Keywords:BTLcircuit,integratedpoweramplifiers,potentiometer緒論1.1、雙聲道BTL功率放大器內(nèi)容：1、了解雙聲道BTL功放電路的基本工作原理2、完成信號雙聲道BTL功放電路設(shè)計(jì)并分析計(jì)算單元電路,對元器件進(jìn)行選型。3、繪制雙聲道BTL功放電路圖4、組裝、調(diào)試雙聲道BTL功放電路5、進(jìn)行實(shí)物檢查、設(shè)計(jì)答辯并完成設(shè)計(jì)報(bào)告1．2、雙聲道BTL功率放大器要求1、在教師指導(dǎo)下完成雙聲道BTL功放電路設(shè)計(jì)2、組裝、調(diào)試信號雙聲道BTL功放電路3、按指導(dǎo)老師要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告,畫出完整的電路圖1.3、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1、中國雙聲道音頻功放電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境2、中國雙聲道音頻功放電路市場發(fā)展結(jié)構(gòu)分布1、國內(nèi)外產(chǎn)品供給結(jié)構(gòu)

2、國內(nèi)區(qū)域供給結(jié)構(gòu)BTL簡介2.1BTL功率放大電路簡介<Bridge-Tied-load>意為橋接式負(fù)載。負(fù)載的兩端分別接在兩個(gè)放大器的輸出端。其中一個(gè)放大器的輸出是另外一個(gè)放大器的鏡像輸出,也就是說加在負(fù)載兩端的信號僅在相位上相差180°。負(fù)載上將得到原來單端輸出的2倍電壓。從理論上來講電路的輸出功率將增加4倍。BTL電路能充分利用系統(tǒng)電壓,因此BTL結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于低電壓系統(tǒng)或電池供電系統(tǒng)中。在汽車音響中當(dāng)每聲道功率超過10w時(shí),大多采用BTL形式。BTL形式不同于推挽形式,BTL的每一個(gè)放大器放大的信號都是完整的信號,只是兩個(gè)放大器的輸出信號反相而已。用集成功放塊構(gòu)成一個(gè)BTL放大器需要一個(gè)雙聲道或兩個(gè)單聲道的功放塊。但是并不是所有的功放塊都適用于BTL形式,BTL形式的幾種接法也各有優(yōu)劣。典型的功放集成塊有TDA2030ALM1875LM4766LM3886TDA1514等.BTL〔BalancedTransformerLess電路,稱為平衡橋式功放電路。它由兩組對稱的OTL或OCL電路組成,揚(yáng)聲器接在兩組OTL或OCL電路輸出端之間,即揚(yáng)聲器兩端都不接地。BTL電路的主要特點(diǎn)有：可采用單電源供電,兩個(gè)輸出端直流電位相等,無直流電流通過揚(yáng)聲器,與OTL、OCL電路相比,在相同電源電壓、相同負(fù)載情況下,BTL電路輸出電壓可增大一倍,輸出功率可增大四倍,這意味著在較低的電源電壓時(shí)也可獲得較大的輸出功率,但是,揚(yáng)聲器沒有接地端,給檢修工作帶來不便。功率放大器電路形式的判斷：可根據(jù)功放對管的輸出端與揚(yáng)聲器的接法來判斷其電路結(jié)構(gòu)形式。OTL功放電路的輸出端的直流電位為電源電壓的一半,揚(yáng)聲器一端接地,另一端通過大容量耦合電容與功放輸出端相接；OCL功放電路采用雙電源供電,使其輸出端的直流電位為零,揚(yáng)聲器一端接地,另一端直接與功放輸出端相接；BTL功放電路采用兩個(gè)功放對,揚(yáng)聲器直接連接在兩個(gè)功放對的輸出端,不需要耦合電容。為了實(shí)現(xiàn)單電源供電,且不用變壓器和大電容,可采用橋式推挽功率放大電路,簡稱BTL電路。BTL電路的優(yōu)點(diǎn)有只需要單電源供電,<但還是有用雙電源>且不用變壓器和大電容,輸出功率高。缺點(diǎn)是所用管子數(shù)量多,很難做到管子特性理想對稱,且管子總損耗大,轉(zhuǎn)換效率低。2．2BTL電路的組成及工作原理OCL和OTL兩種功放電路的效率雖很高,但是它們的缺點(diǎn)就是電源的利用率都不高,其主要原因是在輸入正弦信號時(shí),在每半個(gè)信號周期中,電路只有一個(gè)晶體管和一個(gè)電源在工作。為了提高電源的利用率,也就是在較低電源電壓的作用下,使負(fù)載獲得較大的輸出功率,一般采用平衡式無輸出變壓器電路,又稱為BTL電路,如圖1所示。該電路仍然為乙類推挽放大電路,利用對稱互補(bǔ)的2個(gè)電路完成對輸入信號的放大；其輸出電壓的幅值為：UOMVCC。最大輸出功率為：〔2同OTL電路相比,同樣是單電源供電,在VCC,RL相同條件下,BTL電路輸出功率為OTL電路輸出功率的4倍,即BTL電路電源利用率高；〔3BTL電路的效率在理想情況下,仍近似為78.5%。2．3BTL集成功放電路的構(gòu)成1集成功率放大電路構(gòu)成BTL電路的條件在實(shí)際工作中經(jīng)常用到集成功率放大電路,兩塊對稱集成功率放大電路也可構(gòu)成BTL電路。用集成電路怎樣才能構(gòu)成BTL電路。上面已經(jīng)介紹了分立元件的BTL電路,首先我們來分析分立元件BTL電路特點(diǎn)：〔1由電路結(jié)構(gòu)中可見,BTL電路由2個(gè)互補(bǔ)對稱電路構(gòu)成,A1,A2電路的元件參完全相同；〔22個(gè)互補(bǔ)放大器輸入端電壓極性相反,其值大小相等,即為差模信號?！?2個(gè)互補(bǔ)集成放大電路輸出端電壓的極性相反,值大小相等,即負(fù)載RL兩端電壓大小相等,極性相反。根據(jù)以上特點(diǎn),可采用2種型號、參數(shù)完全相同的集成功率放大電路,且使2個(gè)放大輸入信號極性相反,同時(shí)使負(fù)載兩端〔輸出端的電壓極性相反,便可構(gòu)成BTL電路,在實(shí)際中通常這種方法,容易使電路參數(shù)完全對稱,一般采用雙功率放大電路構(gòu)成。其原理框圖如圖2所示,要求A1,A2輸入信號大小相等,放大電路輸入、輸出回路完全相同,只有這樣才能保證負(fù)載RL兩端電壓大小相等；另一方面要求A1,A2都不具有〔或都有倒相作用,保證負(fù)載兩端電壓極性相反。另一種方法就是將雙端輸入改為單端輸入,輸入、輸出信號滿足上述要求即可。2集成功放構(gòu)成BTL的方法根據(jù)以上特點(diǎn)集成功率放大電路在BTL電路中可采用以下方法：電流驅(qū)動(dòng)法<2>并聯(lián)接法<3>電壓輸出法<4>雙橋電路接法第三章 BTL功放工作原理3.1BTL功放電路BTL是英文BalancedTransformerLess的縮寫,意為平衡式無輸入變壓器。BTL功放電路又稱為橋接推挽功放電路。3.2BTL功放電路工作原理V1和V2是一組OCL電路輸出級,V3和V4是另一組OCL電路輸出級。兩組功放的兩個(gè)輸入信號的大小相等、方向相反。圖2-1-1BTL功放電路如圖2-2-1所示,在輸入信號-Ui為正半周,+Ui為負(fù)半周時(shí)V1,V4截止,V2,V3導(dǎo)通,此時(shí)負(fù)載上的電流從右到左。3.3BTL功放電路特點(diǎn)1、采用單電源供電,兩個(gè)輸出端直流電位相等,無直流電流通過揚(yáng)聲器。2、與OTL、OCL電路相比,在相同電源電壓、相同負(fù)載下,BTL電路輸出電壓可增大一倍,輸出功率可增大四倍,因此,在較低的電源電壓也可獲得較大的輸出功率。3.4OCL功放電路OCL〔OutputCondensertLess稱為無輸出電容功放電路?！?、采用雙電源工作方式〔2、省去了輸出耦合電容圖OCL功放電路3.5OCL電路特點(diǎn)1.采用雙電源供電方式,輸出端直流電位為零。2．由于沒有輸出電容,低頻特性很好。3.揚(yáng)聲器一端接地,一端直接與放大器輸出端連接,因此須設(shè)置保護(hù)電路。4.具有恒壓輸出特性,允許選擇4Ω、8Ω或16Ω負(fù)載。5.最大輸出電壓振幅為正負(fù)電源值,額定輸出功率約為V2cc/〔2RL。第四章 雙聲道BTL功放電路原理圖設(shè)計(jì)4．1電路原理結(jié)構(gòu)框圖音頻功率放大器主要有電源電路、前置放大電路、功率放大電路、音量控制電路等四部分構(gòu)成,構(gòu)成框圖見圖3-1-1所示。前置放大前置放大揚(yáng)聲器功率放大電源電路音量控制音頻輸入圖3-1-1雙聲道BTL功放設(shè)計(jì)框圖4.2BTL電路原理圖根據(jù)電路設(shè)計(jì)框圖和第四章各單元電路的設(shè)計(jì),繪出如圖3-2-1所示的總原理電路圖。圖4.2雙聲道BTL功放電路原理圖第五章雙聲道BTL功放單元電路設(shè)計(jì)5.1電源電路直流電源電路有降壓變壓器、全波整流、濾波和穩(wěn)壓電路構(gòu)成。我們選用TDA2030作為功放管,其直流供電電壓為±6～18V,因此為了產(chǎn)生±14V的直流電源,我們選擇了100W的環(huán)牛變壓器,輸出雙12V交流電,負(fù)載為8揚(yáng)聲器。整流電路,見圖4-1-1所示。圖4-1-1整流電路u1正半周時(shí),Tr1次級A點(diǎn)電位高于B點(diǎn)電位,二級管D1、D3導(dǎo)通,電流自上而下流過RL；u1負(fù)半周時(shí),Tr1級A點(diǎn)電位低于B點(diǎn)電位,二極管D2、D4導(dǎo)通,電流自上而下流過RL。于是RL兩端產(chǎn)生單方向全波脈動(dòng)直流電壓Uo。負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流負(fù)載電壓：負(fù)載電流：二極管的平均電流：二極管承受反向峰值電壓：電容的容量：實(shí)際電容容量考慮到濾波的效果,各項(xiàng)參數(shù)留出一定的余量,容量選擇為2200uF或3300uF,耐壓值選擇為25V,整流橋耐壓值選擇為25V,額定電流選擇為3A。雙聲道BTL功放中電源電路如圖4-1-2所示。圖4-1-2電源電路5.2前置放大電路前置放大器的主要功能一是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；二是使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。放大電路,見圖4-2-1所示。圖4-2-1前置放大電路前置放大器為左、右聲道各提供一級同相運(yùn)算比例放大器〔電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路,進(jìn)行電壓放大,電路如圖4-2-1所示放大電路具有輸入阻抗搞的特點(diǎn),電容C27、C28是去耦電容,消除高頻雜波。前置放大器的下限頻率由電容C19和電阻R22決定。電壓放大倍數(shù)：5.3功率放大電路本設(shè)計(jì)選用集成功放實(shí)現(xiàn)圖4-3-1TDA2030管腳圖圖4-3-2TDA2030組成的OCL功率放大器電路由TDA2030構(gòu)成的OCL功率放大器電路如圖4-3-2所示。該電路由TDA2030組成的負(fù)反饋電路,其交流電壓放大倍數(shù)為二極管D1、D2起保護(hù)作用,一是限制信號過大,二是防止電源極性接反。R4、C2組成輸出相移校正網(wǎng)絡(luò),使負(fù)載接近純電阻。電容C1是輸入耦合電容,其大小決定功率放大器的下限頻率。電容C3、C6是低頻旁路電容,電容C4、C5是高頻旁路電容,電位器RP是音量調(diào)節(jié)電位器。本設(shè)計(jì)為了獲得更大的輸出功率,采用兩個(gè)構(gòu)成功率放大器,其中右聲道電路如圖4-3-3所示。為同相比例運(yùn)算放大器,輸入音頻信號通過交流耦合電容饋入同鄉(xiāng)輸入端eq\o\ac<○,1>腳,交流閉環(huán)增益R4同時(shí)又使電路構(gòu)成直流全閉環(huán)組態(tài),確保電路直流工作點(diǎn)穩(wěn)定。U2<TDA2030>為反相比例運(yùn)算放大器,它的輸入信號是由U1輸出端Uo1的經(jīng)R10、R19分壓器衰減后取得的,并經(jīng)電容C9后饋給反相輸入端eq\o\ac<○,2>腳,它的交流閉環(huán)增益由揚(yáng)聲器得到的功率按下式計(jì)算：BTL功放電路能把單路功放的輸出功率〔Po擴(kuò)展4倍,但實(shí)際上卻受到集成電路本身功耗和最大輸出電流的限制。5.4音量控制電路本音頻控制控制電路采用簡單的音頻電位器控制,主要是通過改變輸入音頻功放的電壓大小,從而改變輸出聲音大小。總結(jié)通過此次課程設(shè)計(jì),使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)BTL有關(guān)的知識(shí),在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題,但經(jīng)過一次又一次的思考,一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在,也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知,通過親自動(dòng)手制作,使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過而能改,善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過程中,我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,不斷改正,不斷領(lǐng)悟,不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié),本身就是在踐行"過而能改,善莫大焉"的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了,在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題,最后在老師的指導(dǎo)下,終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中,一定要不懈努力,不能遇到問題就想到要退縮,一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在,然后一一進(jìn)行解決,只有這樣,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荊斬棘,而不是知難而退,那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功,收獲喜悅,也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對你的認(rèn)可！課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課,給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升,同時(shí)又是一門講道課,一門辯思課,給了我許多道,給了我很多思,給了我莫大的空間。同時(shí),設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì),我掌握了常用元件的識(shí)別和測試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法。我認(rèn)為,在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中,不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力,在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是,在實(shí)驗(yàn)課上,我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的,真的是受益匪淺。要面對社會(huì)的挑戰(zhàn),只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐,再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后,不管有多苦,我想我們都能變苦為樂,找尋有趣的事情,發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣,我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟,會(huì)面對需要面對的事情?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì),至今我仍感慨頗多,從理論到實(shí)踐,在這段日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多很多的東西,同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,但可喜的是最終都得到了解決。實(shí)驗(yàn)過程中,也對團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察,讓我們在合作起來更加默契,在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量,只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請教或上網(wǎng)查詢,只要認(rèn)真鉆研,動(dòng)腦思考,動(dòng)手實(shí)踐,就沒有弄不懂的知識(shí),收獲頗豐。致謝在老師和同學(xué)們的幫助下,我的專業(yè)知識(shí)得到了進(jìn)一步的提高,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我也體會(huì)到了堅(jiān)持的重要性,對待任何困難都要有堅(jiān)持不懈的心理和斗志,才能在學(xué)習(xí)的過程中取得更多的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。我要感謝,非常感謝我的導(dǎo)師代老師。她為人隨和熱情,治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中她總是能像知心朋友一樣鼓勵(lì)你。知識(shí)是人類進(jìn)步的階梯,而傳授知識(shí)的各位老師則是我們登上階梯的領(lǐng)路人。沒有各位老師的辛勤教育,便不會(huì)有我們今天的累累果實(shí)。其次要感謝和我一起作設(shè)計(jì)的各位同學(xué),和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過我?guī)椭幕锇閭?在這段課程設(shè)計(jì)的日子里,我們再一次驗(yàn)證了團(tuán)結(jié)就是力量這句真理,把一個(gè)龐大的,從來沒有上手的課題,圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí),更讓我得到了知識(shí)以外的東西,就是團(tuán)結(jié)和友誼。參考文獻(xiàn)[1]康華光主編.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》〔模擬部分〔第四版[M].北京:高等教育出版社,1999,2000.[2]彭介華主編.《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》[M].北京:高等教育出版社[3]謝自美主編.《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)與測試》<第二版>[M].XX:華中科技大學(xué)出版社.[4]汪學(xué)典主編.《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》[M].XX:華中科技大學(xué)出版社.附錄附錄一TDA2030簡介〔1基本介紹TDA2030A是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路,采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如圖1所示,按引腳的形狀引可分為H型和V型。該