本科毕业设计（论文）

论文题目： 音频功率放大器

摘 要

伴着大大家对节能和微电子器件的不断追求,现在世界学术界及其专业人士对功率放大器关注的焦点问题是如何才能达到较高的效率和较低的失真。从历史的角度看,与音频放大器有关的记载是以1883年爱迪生发明了电子管的问世开始。伴随着时代和社会的进步,音频功放的设计和制作已经十分成熟了。关于功率放大电路经过很长世间的发展,主要在电子类的产品上广泛使用,也得到了广大消费者的认同,它也是模拟电子技术中必不能够少的组成成分。人们对这类电子产品追求的是较低的成本和高品质。音频功放是系统中起到了核心部分,对系统的各方面性能起直接影响的作用。

音频功放在声音频率系统中有着及其重要的作用,它的主要作用是把来自发声源或前置放大器的强劲的信号中止增加解决,然后经过音箱发出声音。音频功放是把外接发声源所产生的微弱信号输入到接收器上经过内部个期间的工作处理,把信号进行放大后,发生相当强的信号来使驱动扬声器发出声音。因为思考到功率放大器在各种状态下所发生的原因导致不能正常的放映声音,所以相比之下,不一样的功率放大器在各个工艺领域中也会达到不同的效果,所以又叫扩音机。在本设计中采用了两个中功率高保真功率放大集成电路TDA2030做成的双声道OCL功放,属于AB类模拟功率放大器,从而确保了电路的可靠性和稳定性。经过对这个产品的设计工作,让我能够以实践与理论知识相结合的思想,能否完全的懂得和运用该产品的功能,这也是大学四年所培养的目标。通过引用TDA2030A芯片对声音大小的控制,本文设计了一款简便的适用于家庭的音频功率放大器。

关键词: AB类音频功率放大器;集成电路TDA2030A;OCL功放

Abstract

With the continuous pursuit of energy saving and microelectronic devices， the focus of attention of the world's academic and professional power amplifiers is how to achieve higher efficiency and lower distortion. Historically，the recording of the audio amplifier began with the invention of the electron tube in 1883 by Edison. With the progress of the times，Social development and progress，the design and manufacture of audio power amplifier is very mature. As for the development of power amplifier circuit，it has been widely used in electronic products，and has been recognized by many consumers. It is also an essential component of analog electronic technology. Such electronic products are pursued at lower cost and higher quality. Audio power amplifier is the core part of the system，and has a direct impact on all aspects of the system performance.

The audio frequency amplifier plays an important role in the sound frequency system. Its main function is to amplify the weak signals from the sound source or preamplifier，and then make sounds through the speakers. Audio power amplifier is to weak signal external sound source generated by the input to the receiver through a period of internal processing，the signal amplification，signal to drive the speaker sounds quite strong. Considering the distortion，power，impedance and dynamic and different use and within the scope of the regulation function of different power amplifier in the internal signal processing，circuit design and production process is also different，so called amplifiers. In this design, the channel OCL amplifier， which is made of two middle power and high fidelity power amplifying integrated circuit TDA2030，belongs to the class of analog power amplifier，so as to ensure the reliability and stability of the circuit. After the design of this product，so that I can practice and theoretical knowledge of the combination of ideas，can fully understand and use the product's function，which is the University for four years to develop goals. By quoting the TDA2030A chip to control the sound size, a simple audio power amplifier suitable for families is designed in this paper.

Key words：class AB audio power amplifier；integrated circuit TDA2030A；OCL power amplifier

第1章 绪论 ........................................................1

第2章 方案的设计 ..................................................2

2.1 方案一 ......................................................2

2.2 方案二 ......................................................2

第3章 电路设计 ....................................................3

3.1 电路设计总流程图 ............................................3

3.2 单元模块设计 ................................................4

3.2.1 整流电流电源设计 ........................................6

3.2.2 左声道电路的设计 ........................................6

3.2.3 右声道电路的设计 ........................................8

3.3 音频功率放大器电路原理图 ..................................10

3.4 运算放大器TDA2030A介绍与参数 .............................11

第4章 电路仿真 ...................................................13

第5章 PCB印制板的制作和调试 .....................................17

5.1 PCB印制板的制作 ..........................................17

5.2 元件之间安装的排序 ........................................19

5.3 开始焊接 ..................................................19

5.3.1 焊接的技术和工艺 ......................................19

5.3.2 焊接材料 ..............................................22

5.3.3 焊接工具及设备 ........................................22

5.3.4 电子电路板焊接操作要点 ................................22

5.4 焊接的实物 .................................................24

5.5 实物调试 ...................................................25

总结 ..............................................................26

致谢 ..............................................................29

参考文献 ..........................................................30

附录一 ............................................................31

附录二 ............................................................32

第1章　绪论

音频功率放大器具有相当的经济重要性。它们每年都以数十万计建成,并有一个追溯到20世纪20年代的历史。在音频方面,一些被视为事实,原来的功率放大器的设计在过去的几年里以低失真而被设计成一个常规的问题。现在的这个信息和科技都非常发达的社会,在科技技术领域中音频功放起到一个非常重要的地位,人类经过长久不断的奋斗,在这个领域中各方面都取得了巨大的进展。看看人类历史上的科学家是怎么一步一个脚印为功率放大器作出贡献的。关于人类对电和声技术领域研究的开始,要属100多年前的1906年三极管且是真空的,它是美国人De Forest Lee所发明的。之后过了11年后,功率放大器的负反馈技术诞生了,创造它的人是Alexander Graham Bell和他的实验室。科学家们的不断探索让音频技术走向了一个全新的期间。这里面要属Oliver·Williamson的功放具有很大的意义,前面提到的负反馈技术他在这个领域上做得很成功,逐步减小了功放的失真。之后的30年,人类发展了电子管放大器,各个不同的放大器推向了一个高潮阶段。在这个时候便有了声学技术,它具有代表性的就有四个阶段,它们分别是集成电路,晶体管,场效应管和电子管。

关于对输入器件上面创建输出的声音信号,不管是功率电平还是信号的强弱都能起到一个很好的效果,这一点在音频功放中有很好的作用。如果放大器在声效方面让人听上去没有明显的失真感,那么声音的频率应该控制到20赫兹到20千赫兹之间最为好,以此低音喇叭和高音喇叭就是一个很好的例子。说到这一点,首先消费者对音效的体验是需要重视的,引入到不同的产品中,就会产生不同效果,从小到大各种各样的扬声器或音响,它们都有不同的功率的需求,比如说最小的有迷你音响,最大的有大型会场的音响。如何使电压的输出和电压的输入成反比,这个问题其实很简单,制定一个模拟方案,就是让晶体管获取线性的模式,何为线性的模式,就是一种单向性的,能够直线表示的系统模式,这使正向电压增益往往会很高。关于增益增高问题,就是反馈循环电路中有一个正向增益。如何提升的性能,就是让较高循环的电路增益,它能够使供电源头减少噪音,原理就是阻止电源的提升能力,因此人们喜欢使用反馈来解决这类问题。

第2章 方案的设计

根据我对音频功放的学习和研究,并对一系列指标的理解,决定采用传统的AB类模拟音频功放来进行设计,因为AB类的音频放大器具有很高的保真度,这使音效听起来就很少有噪音,却又较低的效率,能量消耗比较大,所以需要有较好的散热装置。相反,为什么不选择具有较高效率、耗能较小的D类音频放大器,但是保真度相比而言不如传统的AB类放大器效果好。所以我采用音频功放TDA2030A集成芯片来实现,从而达到电路的需求。

2.1 方案一

TDA2030A集成功放

基于对一些数据和各项指标的分析,如果我要采用集成块TDA2030A来进行电路的设计。原因有以下:经过数据查找音频功放TDA2030A集成块大量的运用于各大立体Radios和中功率的音响设备当中,它个头不大,而且具有较大的标称功率,高保真度导致的失真较小等一系列的优点,而且具有好的保护电路的作用。大家一般都认为传统型的AB类功率放大器会因为发热量比较大导致原件损坏,而模拟功放TDA2030A具有自动地截止电流等特点,防止电流的过大产生较大的热量来破坏元件。如果本设计我采用了两块集成功放TDA2030A来做电路的左右声道,能够达到最佳的双声道音效。

2.2 方案二

TDA2009集成运放

如果设计电路采用TDA2009A集成运放模块,经过关于对该集成块的数据和参数的分析;TDA2009A经常广泛的运用到电视机和中小型扩音机等设备当中,也是具有高保真的集成功放,该芯片的额定功率是20W,输出电流最大有3.5安培,电源输入电压8至28伏特。一般使用一块TDA2009A集成芯片就能够很简单的设计一个音效很好的功率放大器。

综上所述,通过对两种方案的比较,我认为TDA2009A集成块各方面的性能上和TDA2030A很相近,由于使用TDA2009对电路设计要求比较简单,也无法达到毕业设计的要求。因此,我采用了集成芯片TDA2030A来做出一款中功率的音频功放;在后面的章节我会讲述出TDA2030A原理和如何设计电路。

第3章 电路设计

3.1 电路设计总流程图

电路方框图

3.2 单元模块的设计

3.2.1 关于整流桥电源的设计

图一： 整流桥电源电路图

如图一是该模块为整流桥电路,也叫直流稳压电源电路。它是电路中完全不能缺少的组成部分;其工作原理是输入220V交流电经过变压器,转为12V的交流电,变压器与整流桥堆IN4007相接,中间连入S1开关。通过整流桥堆把12V的交流电转变为15V的直流电,再通过连接的发光二极管D2来判断电路是否为正常工作;本设计整流桥电路中有电容C1和C4,其容值为2200UF当作网络滤波器,最终通过电路滤波输出信号。

关于对整流桥堆二极管IN4007参数简介

IN4007它有两个引脚，是属于Standard Recovery型二极管；

最大输入反向峰值电压：1000V

最大输入反向平均电压：700V

额定输出电流, If平均：1A

在1A交流25℃下最大正向导通电压：1.1V

正向浪涌电流, Ifs最大:30A

总功率：2.5W

针脚数:2

结温, Tj最高:175°C

表面安装器件:轴向引线

它在电路中起到整流作用。

图2：左声道功率放大器电路

3.2.2 关于左声道电路的设计

如图二为左声道OCL功率放大器电路,该部分为本次设计音频功率放大器的核心。它的工作原理是通过前面的直流稳压电源整流过后的+15V的直流电压,通过音频信号接口J1,将信号输入到集成功放TDA2030A中,且通过内部各元件和器件组成输入级、中间级、输出级进行处理后,通过扬声器驱动LS1发出音效。其中R2为0至50KΩ的电位器,用于调节电路总音量;R5和R8为电位器,数值是0至100千欧姆,用于调节低音和高音的。对于TDA2030A最大的输出电流可以达到3.5安培,防止电路有超热与短路现象的发生。关于集成功放TDA2030A的参数问题我会在后面的章节为大家详细的解释出来。

对于图二中的一部分处理信号的过程我进行了主要的分析：

下面将以其中的一路信号分析其设计原理：

输入的信号J1经通过电位器R2的调控从而改变输入信号It的大小变化，也叫调控音频功放声音的大小变化。下面是输入信号It的表达式：

最小值：It=22/（22+100+10+4.7）*Us=0.16Us （1）

最大值：It=122/（22+100+4.7+10）=0.89Us （2）

1、由图二的电阻R12、 R11和电容C10构成了反馈的数据库视图，电路与随时间的增长而改变，但是方向不随时间变化的电压负反馈连接；所以，R12和R11的电阻值确定放大系数与电路放大的表达为：

Av=(47+0.1)/ 0.1=471 （3）由 （1）、（2） 和 （3）得

最小值： Uo=Itmin*Av=75.36Us

Uo=Itmax*Av= 419.19Us

2、由图2可调电位器R2，R3和C5 RC低通滤波器的两类图形，可调电位器R5、RC滤波电阻，截止频率可以改变RC低通滤波器；防止设计集信号中的高频分量的调整，低音。R8和C8、C9组成的高音和低音调节原理类似。不同之处在于它阻止了低频分量的通过。调整R5的R8，高音和低音截止描述周期运动频繁程度的量f的取值范围是：145hz至22.9khz。

3、由图2通过三个电位器不同的工作原理的调控，来达到使音频功率放大器达到高保真失真的音效。

图3：右声道功率放大器电路

3.2.3 关于右声道电路的设计

如图三为右声道OCL功率放大器电路,它的工作原理和左声道相同,同上。具有低音调制的音调与负反馈对电路的调控相对不复杂。图中只有一个通道电路,如图三所示。下表所示低频率音效、中频率音效和高频率音效的不同电容的容抗值。

所说的声音频率的高低就是以人们所需要的变化而改变的高低频率分量信号,从而对某一事物感到已经足够的听众的个人兴趣所在,渲染一定的气氛,达到某种目的而产生的结果或补偿扬声器驱动和音频播放的地方不足。音质的质量解决电路的根底是各式各样的滤波器。就因为这些滤波器组建成了了音频电路中的音质品质的调控器。音频设备,无论是容易的干燥缩小的电路还是多而杂的控制各种频率成分电信号放少量的电子设施,是由各种有源、无源的滤波器。这些滤波器的使用电路,能够构造各种各样的滤波器,有高的,有低的,也有带通的,且经过频率的选取,以约束电路中的不必要的频率。

音调管制的电路用于信号各各部位和各个频段的增减音频信号的频率,它们有中高低频成分的调整对放大器的前置频率变更率的输出信号,连接到音频零碎的频率失真的调节,或满足听众的喜好和音效的须要。

表一不同电容量在低音、中音、高音时的容抗值

音调 频率F/(Hz) C13=0.022μF时的Xc1 C14=1600pF时的Xc2

低音 110Hz 109KΩ 1620KΩ

中音 1.1kHz 10.9KΩ 109KΩ

高音 11kKHz 1.09KΩ 10.9KΩ

声音的高低控制指的是常见的网络频率调整的悬浮频率响应,让他们有高频分量的音频信号网络的反馈或衰减频率特性差异,反向电路的频率响应特性。通用声音的高低控制电路,而且只有2个调控电路,低音和高音带,能够控制高频和低频分量回升或退弱。

3.3 音频功率放大器整体电路原理图

电路原理分析：

这一设计把TDA2030A集成块的功率放大器作为为核心。它具备哪些方面的特点呢,分别是第一保真度相当高,第二外周的元器件少,第三专配得很简单,第四有较小的失真。以下是由3个板块构成的电路,即电源部分,为右声道功率放大器与左声道功率放大器。电源的指示电路为R1与LED指示灯,根据指示灯来判断电源是否正常,作为电源开关的是S1。220伏特交流电变为12伏特交流电经过变压器,接着整流桥和12伏特的交流电,随后给后面的电路供电的是输出端输出15伏特的直流电。输出电压是桥式的是由C1和C4滤波完成过后,随后供给2个功率放大器U1,U2使用。怎样通过放大后信号输出作用于R(LS2)和L(LS1)上,是经过整流桥将电压输出,再经过器件R J2和L J1进行信号的输出。使用3个分别调控高音、低音和总音量的电位器,然后就可以听到具有立体音效,而且具有很大保真度的音效。

3.4 运算放大器的TDA2030介绍与参数

1、关于芯片引脚的排列

图四：TDA2030A的引脚图

由图四所示，脚1为正相输入端；

脚2为反向输入端；

脚3为负电源输入端；

脚4为功率输出端；

脚5为正电源输入端。

电路特点：

1.外接元件非常少。

2.RL的数值为4欧姆,P0的数值为18瓦特;输出的功率较大。

3.为了增加组装的密度,可以使用的封装是超小型的。

4.开机冲击极小。

5.里面有很多电路的保护,所以各方面操作都非常的安全。关于对电路起到保护的有这些,它们分别是过热的保护,电源的极性的反接最大电压的数值是12伏特,电路的短路保护和泄放的负载的反冲电压。

6.关于集成块TDA2030A可以在最低电压正负6 伏特和最大电压正负22伏特下进行运作可以有效地输出有效功率为16瓦特,且要求工作电压为8欧姆的阻抗和正负19伏特的电压,谐波失真的数值是小于等于百分之0.1的。毫无疑问,使用它电子产品里的有源的音响的功率放大器非常的适合。

注意的事项：

1.集成功放TDA2030A具备负载泄放电压反冲维护电路,假如电源电压峰值电压40伏特的话,那么在脚5与电源之间必需插入无源的滤波器,二极管限压,脚5之所以任何因素产生了较强的电压,常常是扬声器驱动电感线圈的原因,让电压与电源的电压相同,保证脚5上中的脉冲的串保持在规则的振幅里面。

2.关于过热维护问题:限制过热的保护有以下长处,可以轻松忍受过载的输出,也可以是长时间的承受,也许周围环境的温度超出时都可以起到保护的作用。

3.和一般的电路相互对比,散热片系数能够有很小的安全数值。如果出现了结温的时期,也绝对不能让元器件有任何的损坏,假设出现这种类状况,关于Io和Po的数值就会变小。

4.设计印制电路板的时后,必需事情思考周到,地线和输出的除掉耦合,由于有很大电流经过这些线路。

5.安装的时候关于散热片它的中间是不须要绝缘的,应该尽量减少引线的长度,焊接时温度不要逾越260摄氏度和时间12秒钟。

6.尽管集成块TDA2030A须要的元器件相对而言要少,必需要选取有保障质量的元器件,才能减小安全事故发生。

集成块TDA2030是功率放大集成电路中比较强的芯片之一。最主要特点是高转速和低瞬态相互调控失真较小。瞬间形态的失真为取决放大器质量的必要决定事物成败的原因。在功率放大器电路的电流的几十个,只有少数的这些集成功率放大器,包括TDA2030,是瞬态互调失真的要求。

集成块TDA2030的另外的一个特征是它的高输出功率和更好的保护性,外围的电路简单,运用简便是电路的第3个特征。在现有的电源集成电路中,TDA2030A的引脚归于较少的一类,一共只有五个引脚,塑料功率晶体管的出现,这就使得使用方便了很多。

集成功放TDA2030的气电功能安定牢靠,可以长时间继续运转。运算放大器具有超过负载的保护和过热割开从而保护到电路,没有破坏到设备。关于散热片采用单电源时侯,能够接续稳固到金属板上并与接地线无绝缘,使用起来非常地便携。它是一类具有高性能的集成功率放大器,具有更好的音质,更低的价格,更少的外围元件和更方便的应用。

2、主要参数见附表一。

第4章 电路仿真

我的设计是采用了软件proteus 来进行的仿真,第一,依照前面音频功率放大器原理图和设计原理,可以使用软件proteus来进行连线仿真,在连接原理图时关注到各个器件的参数设定问题。

如何使用proteus来进行电路仿真：

（1）把原理图上传到软件proteus中进行描绘,把生成好的代码指标格式文件为hex引入进去,可以在该软件里模仿出此原理图所反映的进程与形态。软件proteus在教育和教学上起到一个主导的作用。

(2)关于单片机各种功能的实现,能够采用软件proteus来完成,它也能够运转过程中更容易让人想象。它们一个能够在具体的实物演示中达到功效,另一个不能够在具体的实物演示中达到功效,两者有相反的演示效果。

(3)对于用软件proteus进行电路仿真的时候要与元件之间的接线一一映射。所以它能够代替世代相传传承的单片机进行教学实验,它包含了检测电路,电路之间的连接,功能的调试等一些操作。

(4）在仿真软件proteus中库存了大批量元件,当然这是虚拟化的元件库存,这比我们实验室的元器件要多得多它能够供应在实验室里无法办到的操作,让我们的学习和工作达到更高的效率,所以也给工作者们具有实践性,又具有方便的一个平台。

(5)计算机的仿真技术伴着科学技术发展到今天,已经是很多设计公司早期的工具。计算机的仿真技术具备方便和灵敏的设计感、而且具有进程的一统化等特色。能够大大的节约时间,节约成本和更小的降低危险。我坚信软件proteus能够在仿真技术中得到越来越普遍的运用。

(6)在运用该软件进行电路仿真的时候,它具有相互贯通的技术,则是关于计算机和虚拟仿真的,使学校的学生在独立动手操作的能力上能够得到很好的培养和发展。运用该软件进行电路仿真,能够使同学们在大型的比赛当中达到事半功倍的效果,同学们也反映出通过该软件进行学习,能够学到在书本上学不到的实践操作的东西,而且能够易懂。所以说在实践中检验标准,也是唯一的,通过这种虚拟的实践可以提高各种各样的工作效率,所以应该推广这种方式的使用的价值。

功能特点：

软件proteus完全的能够实现Electronics Design Automation的所有性能,例如一些工具软件:multisim。这些功能是:

1、原理布图

2、PCB自动或人工布线

3、SPICE电路仿真

4、互动的电路仿真

用户甚至能够使用随机存取存储器,只读内存,设备运行指令和数据输入的装置,电机,发光二极管,液晶显示器,模数之间的转换,局部串行外设接口设备和集成电路总线设备的实时。

5、仿真处理器及其外围电路

关于能够进行51单片机的仿真。还也能够干脆的用在根据原理图上的虚拟样本上进行的编程,然后匹配输出和显示,查看操作后的输出和输入的显示。利用虚拟的示波器和分析数字系统逻辑关系的仪器等系统配置,该仿真软件为完整的电子设计开发环境奠定了基础平台。

如下图5.1，图5.2为电路仿真图：

图5.1

图5.2

第5章 PCB印制板的制作和调试

5.1 PCB印制电路板的制作

以下是具体操作步骤：

1、使用Protel 99 SE软件设计印刷电路板图绘制软件,通过所绘制的电路板图在热印转纸上印刷出来。

2、经过一定的热传道的方法移动至基覆铜层次的压板上。

3、关于清洁保护层和高温所产生的反应,我们把它叫做取代反应,即通过三氯化铁溶液。

4、清洁印刷电路板并在电路板上打洞。

5、完成做好的PCB印制电路板,并对其进行认真的排查,以确定电路板中是否有短路、短路等一系列的问题要逐一排查,确保音质电路板无问题后,再进行后续工作的焊接。

在前面的操作中,我们认识到关于印制电路板,又把它叫做PCB板的制作。PCB板为一种基本的组装组件由铜复合板的互连技术手段运用指定的设计,对其实行必定的解决,连接线或垫。引用前面所设计的音频功放原理图,使用印制电路板Protel 99 SE软件来实行设计模拟图。下图6是我利用设计的原理图制作的PCB板图。

图6音频功放的PCB板

5.2 元件之间安装的排序

1、PCB板的组装最重要的因素是该产品的本质问题,组装的本质对功率放大器的功能有非常大的作用。该PCB板的组装对插入元件的条件为:元件连入是否正确,元件应插入对应孔的位置,焊接点应保持干燥和滑利(注:不要有虚焊问题),防止在焊接过程中失误造成的短路,以免发生不可逆的损坏。在组件插入,规定执行工艺指令,服从插入组件的规定。为了实现插入组件的规定,元件之间必须均匀分布。

2、其装订的排序是:电阻,电容,电位器,运放TA20230A,散热片,扬声器驱动,最后是变压器。

3、架构符合在首位位置的是电位器,以便于调控。最后安装的应该是集成块,使散热片安装上去比较容易一点。变压器和扬声器在中间位置进行安装,但是扬声器的体积较大,质量较重,不能满足电路板的面积需求,因此扬声器无法安装上去,且通过外接线与电路板连接起来。

5.3 开始焊接

本设计我虽然画出了原理图的PCB板图,但为了坚固和提升本人入手操作的才能,我选择了电子电路板的来进行焊接,没有采取PCB的印制电路板。

5.3.1 焊接的技术和工艺

电路板焊接预热

首先,完成溶剂的粘度及印刷的功能要求开端的蒸发,温度上升得较慢,估计每秒5摄氏度,以限度飞溅和沸腾,避免金属锡小球的造成,和外部的敏感元件的一些元素,如果外面的温度上涨过快会导致元件损坏。活性助焊剂、化学清洗作用、水溶性助焊剂和一次性助焊剂能够在相同的清洗作用下产生,但温度稍有差异。从绑定的金属和焊料颗粒中除去金属氧化物和一些污染物。良好的“干净”表面冶金焊接要求。

当温度持续提升时,第一次熔化单个焊料颗粒,而液化和外表锡急需吸收的过程。所以在所有可能的表面覆盖,并开始形成焊接点。 

电路板回流焊

这个阶段是最重要的焊接时,普通颗粒齐全熔化,造成液态锡的外表张力,而后开始形成焊脚表面,如果引脚和线路板的间距逾越千分之四英寸 ,很可能是因为表面张力的引脚和焊盘分离,构成了锡焊点短路。 

电路板焊接冷却

在冷却的期间,假如冷却速度快,锡焊点的强度会稍微大那么一些,如果因为受到周围温度的影响，冷却的速度反而慢一些，那么锡焊点的硬度就会小一些，两者形成极端的情况。

电路板焊接温度区划

关于焊球阵列封装的焊接,咱们使用BGA返工工作站运行的焊接。焊球阵列封装返修工作站由不同厂家消费的工艺原理略有不同,但它们大抵是雷同的。这里首先引见关于温度曲线的原理。焊球阵列封装上的球,分为有铅与无铅2种。熔点铅焊料在183至220摄氏度,无铅的熔点焊料球在235至245摄氏度之间。这里是铅焊球和无温度曲线的喷丸焊接。从以上两曲线能够看出,焊接可分为预热、保温、冷却回流,4区间或铅或无铅焊料焊接,熔化阶段是在回流区,在回流温度曲线是不同的,可以被看作是一个迟缓的加热和保温进程。理解这个根本原理,任何焊球阵列封装返修工作站都可以推测出来等等。在这里,介绍这些温度区:电路板焊接预热区,也称为斜坡区,用于进步线路板的温度从环境温度到所须要的活性的温度。在这方面,电路板和元件的热容量是不同的,它们的理论温度升降速度是有差异的。电路板和元件的持续提高温度不该逾越1至6秒。速度将持续上升。如果过快,就会发生热冲击。电路板和元件能够损坏,如陶瓷电容器的渺小的裂痕。温升过慢,锡膏温度过高,溶剂蒸发不够,对焊接的品质产生影响。预热区一般占加热区总长度的百分之十六至百分之二十六。

电路板焊接保温区

有时称为干或湿区,这个区域通常占加热面积的百分之31至百分之51。有源区的次要的目标是放弃每个元件的温度稳定在线路板上,并尽量缩小温度差。在这方面,有足够的时间,以允许组件的热容量赶上较小的组件,并确保焊剂中的焊膏是足够的挥发性。在有源区的末端,除去焊盘上的氧化物、焊球和元件引脚,让整个的线路板的温度坚持均衡。须要留意的是,线路板上的一切组件在这个区域的末端都应该有相反的温度,否则回流区的回流会导致各种不希望的焊缝,因为每个部分的温度不均匀。个别来说,活性温度是在130至160摄氏度之间。假设活性区温度过高,则锡膏没有足够的活化时间,在温度的曲线斜率应该向上。尽管一些焊膏制造商容许在激活过程中的一些温度的升高,由于事实的温度的曲线应该是一个平滑的而平稳的。

电路板回流区

有时称为峰值区或最终加热区,这个区域的作用是减小线路板的温度从活性温度到保举的峰值温度。活性温度始终低于合金熔点,峰值温度始终在熔点。具有代表型的顶峰的数值温度范畴是熔点的焊料合金加50摄氏度以内,和循环流区工作时间范畴是30 到 60之间。这个区域的温度太高会使逾越以每秒3到6的速度上升,循环流峰值温度引荐或者工作得太久会使线路板的过火的卷曲、脱层或烧损,并破坏元器件的整体性。回流比峰值温度偏低,工作任务功夫太短能够呈现冷焊故障。

电路板焊接冷却区

锡合金粉在锡膏中已熔化,充分润湿表面应连接,尽快冷却,这将有助于晶体合金的构成,失掉一个亮点,并具备良好的外观和低接触角。迟缓的冷却会使电路板中的杂质多分解成锡,发生焊接点粗糙。在极端的情况下,它可能会导致焊料穿透力差,减少焊点粘连。冷却段的冷却速度通常为4摄氏度到11摄氏度之间。

电路板焊接工艺方法

在焊球阵列封装焊接之前,焊球阵列封装和线路板应在恒温炉中烘烤80摄氏度至90摄氏度之间,设置时间9到19个小时。其指标是打消湿度和湿度,并适当调整烘烤温度和时间。未开封的焊球阵列封装与线路板可直接用于焊接。

5.3.2 焊接材料

1、关于焊接技术的材质问题,通常使用的是sn63或sn60,它们都是根据美国通用标准的hl-snpb39型锡铅焊料。

2、助焊剂经常使用的是松香助焊剂或水溶性助焊剂,普通只用于波峰焊。

3、清洗剂应确保无腐蚀,在电路板上,没有净化,乙醇(酒精行业广泛的运用,三氯三氟乙烷),异丙醇(IPA)、去离子水清洁空气和清洗汽油清洁剂。应根据工艺要求选择专用清洗剂。

5.3.3 焊接工具及设备

1、关于电烙铁的功率和种类由电烙铁间接抉择,间接关系到进步焊接品质和效率。提倡运用高温管制电烙铁。烙铁头可镀锡、铁或铜。形态可以按照焊接要求确定。

2、波峰焊机和回流焊机适用于工业批量消费的焊接设施。

5.3.4 电子电路板焊接操作要点

（1）手工焊接

在焊接之前应认真查看不到点的材料。无烫伤、烧伤、变样或裂纹。焊接过程中不得对构件造成损坏或损坏。

焊接的温度应调控在250摄氏度上下,不得过高或过低,不然将引起焊接品质变差。 焊接时间通常小于三秒钟具备热容量大如多层板的焊接,整个焊接的进程可控制在小于5秒钟的集成电路和热敏感元件的焊接过程不超出2.5秒钟。假如没有在要求的时间里完成好,焊点应从新焊接并冷却后,又从新焊接的质量规范应为:在场的一次焊接相反。具体的条件必须考虑到。焊接时,相邻部件和印制板应避免过热,热敏元件应采取散热的方法。

在焊料冷却和凝结之前,焊接部件必需可靠地固定,不允许摆动和摇摆,焊点应天然的冷却,如果有需求,能够使用散热措施,以放慢的冷却。

(2)波峰焊

为了确保板表面和铅表面迅速和完全渗透的焊料,焊剂必须应用。松香型助焊剂或者水溶性助焊剂普遍使用的绝对密度从0.80到0.86。

如果电路板上涂有助焊剂首先要对板子加热处理,温度并调控在大于80摄氏度,小于100摄氏度。把握预热温度能够缩小或者防止点焊。

在焊接过程中,焊接温度应调控在250摄氏度以内的温度,温度能否适合间接影响焊接品质。焊接夹具进入波峰的倾角应调整为六。焊接线,一般控制电路板厚度的峰值,过大会导致熔融的焊料流到电路板的外表造成接桥。

电路板经波峰焊后,必需经适当的强风冷却，冷却的电路板必要时除去由组件的引线。

(3)回流焊

焊接前,必需对焊料和焊件外表进行洗涤,不然会间接造成焊接品质。

它可以控制焊接过程中的焊料量,增加焊接的毛病,桥接,焊接的品质,可靠性要高。

使用部分热源,使差别的焊接措施能够在同一基板上焊接。

回流焊是保证焊锡膏的正确成分,一般不混合杂质。

(4)表面清洗;

焊接完成后,必需及时彻底洗涤,以去除残留的焊剂、油污和灰尘等。详细的洗涤工艺是按照需求来进行的。

5.4 焊接的实物

图6 实物

5.5实物调试

调试电子电路板有以下5个方面的步骤：

首先我选择了3个调试工具,它们分别是数字示波器、信号发生器和数字万用表。

1、将制作好的电路板的直流稳压电源接入到220V交流电的家庭电路中,然后拿出准备好的数字万用表测量经一系列转变后的输出电源显示出为+15V的直流电压。

数字万用表显示的实际数据是:+14.5V和-15.1V,满足所需要求,进行下一项操作。

2、把直流电源和集成功率放大器TDA2030A正确连接起来,并使用数字万用表测量左右声道的TDA2030A的引脚3和引脚5是否满足正常直流电压+15V。

数字万用表显示的实际数据是:+14.2V和-14.9V,满足所需要求,进行下一项操作。

3、把准备好的信号发生器设置数值为1千赫兹和50毫伏特,信号的输出波形为正弦交流电,将电路板的正向输入端连接起来。让后把TDA2030A的正向输入端和示波器相连接,连接好后,把控制总音量的电位器的阻值调到最小。边操作便望着示波器的显示结果要求是正弦波,数值为1千赫兹和8毫伏特。把控制总音量的电位器的阻值调到最大,望着示波器显示的结果是正弦波,数值为1千赫兹和45毫伏特。

实际显示的数据是7毫伏和42毫伏,满足所需要求,进行下一项操作。

4、把信号发生器设置数值为100赫兹和50毫伏,并把控制低音和高音的电位器进行调控,边调控边望着示波器上的数据显示结果,然后调节信号发生器数值到24千赫兹,望着示波器所显示的结果。经过两次测量,两次都没有波形输出。

5、把集成功放TDA2030A的功率输出端与示波器相连接,然后调控信号发生器,接着并观察示波器上所显示结果并没有明显的失真。

最后我对总体的调试结果很满意,整个的设计也做到了最后一步了,调试完成后,我再一次检查了所有的过程。

总 结

时间过得很快,四年的大学生活和学习已经逐步接近尾声了。回看这四年的大学生活所经过的历程,心中涌出了很多心酸的经历。此刻,关于四年的大学生活和学习我想做一个小小的总结。我的学习成绩不是很好,在学习过程中我也不断突破自己,所以我也从中学到了很多。首先,我端正我对学习的态度。当我进入大学的时候,我想放松自己从沉重的压力,但很快我意识到,大学仍然要努力学习。看到身边的同学拼命学习,我也放弃了原来的初衷,开始了大学的学习之旅。

其次,在很大程度上,我可以提高我的自学能力。在大学生活中,我有着对经历过的人和物进行对自我的反思,从而不断的提升自己品行,并且一直的坚持下去。在这充实而又精彩的四年中,我坚信的是一个人在这个社会中,品德是首要的,次要才是才能,所以我经常跑图书馆翻阅了大量的书籍,不断的充实自己的品行,从而能够有准确的价值观以及人生观。因此,不管在什么情况下,我都要自己来面对。不管何时还是何地,我都严厉的遵守自己的信仰,并坚持到底。关爱同学,尊敬老师和帮助有挫折的人。我曾经认为帮助别人会感到很幸福,以为这就这就只是一种美德。如今我明确了,乐于助人,我不仅可以描绘高尚品格,也能获得很多的好处。同时,我协助了他人,也帮助了自己。

回看四年的时光,我很快乐在一些同学有艰难的时候帮助了他们。相对的,当我遇到艰难的时候,我的同学给也了我无私的帮助。我一直非常尊重老师,是由于老师们也在我学习和生活上最艰巨的时候帮助了我。没有老师的帮忙,遇到一些事情我也不知道怎么办。我意识到,有了崇高的道德,就能正确意识本身所负的责任,在奉献里完成自身价值。当一个人生活在这个世界上时,他必需对社会承当必然的责任和工作。它具备崇高的品德质量,可以正确认识本身的责任,在奉献中完成了自己的价值。

在校的时期,在学校的指点、辅导员的教诲、同学的协助下,经过不断地学习知识和加入社会实际活动,自我感觉综合实质在很大水平上得到了提高,致力将自己打造成为一位专业功底厚实、知识构造完善、顺应能力强、具备集体合作的优秀青年。

从思维的角度来说,在政治和思想方面,本身具备优良的品德涵养,而且有坚固的政治目标。我热爱祖国,热爱人民,坚定支持国家的领导和社会主义制度,努力学习马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论,一直进步本身的品德涵养与政治觉悟,严厉的恪守国家的宪法及其它各项法律规则。同期我恪守了社会的公德,维护公共的财富,团结和帮助别人,并且以求实、求真的精神热心参加了学校的公益宣传与爱国主义活动。

大学母校,它给了我们寄托,就像是一个很大的家庭一样,而我们就是这个家庭的一员。在这个大家庭里,咱们都扮演着被培育对象的角色。老师们是我们的前辈,因此我对他们的尊崇。同学们就像兄弟姐妹,兄弟之间一同学习,一同娱乐,相互帮助,和睦相处。团体的生活让我了解到了要自动去谅解他人与关心他人,也使我变得愈加坚强和独立。我感觉本身的事情就应该由本人担当,他人最多只可以给自己一点倡导。相逢事情要冷静地考虑,不要浮躁。不随意的承诺,要讲究诚信,许诺的事情要努力完成,生活须要自己做主。

五月初,做好成品后,就开始了我的毕业论文撰写,最初的开始我根本不知道怎么来写毕业论文,但经过一系列的资料查询,才逐步的进入了状态,论文的就够也大致有了一些好的思路,经过我二十几天的努力,现在毕业论文已经基本完成了。回望整个毕业流程,心中涌出无比的喜悦。

所以在论文完成最后的一步过后,我对这四年来的经历,大致的做了一个总结,这也是对我的提醒。因为毕业论文的完成,标志着已经给我的大学生活画上了一个圆满的句号,也为我今后的生活做了一个好的铺垫。

我选择的题目是音频功率放大器,之所以选择这一课题,是因为我感觉它很具有挑战性,另一方面我也对这类目标还比较感兴趣。在设计的过程中,有时候我觉得很辛苦,有时候你不得不放弃这个想法,但我最终还是坚持下来,完成了我的毕业设计和论文,所以做一切有困难的事情,最重要的是坚持。

选题问题正式确定后,我开始立即收集资料,看见眼前各种各样的书籍不经很茫然,也不知道怎么来写这一课题的论文。于是经过各种渠道的准备工作:比如说网络、图书馆搜集相关学术论文、核心期刊进行查询等。经过一个月的深化学习,收集了一些课题方面毕业论文的资料,并且在贺老师的指导下,选择了对自己的毕业设计适用的相关的资料,舍去了不相关的内容。在这期间,我整天进出学校图书馆,也在中国知识网上搜索了一些学术论文和期刊论文;在通用搜索网站上了解到一些相关的知识,特别是浏览很多国外的网站,而这些内容提纲,便于以后查询,减少了工作量。

然后,我就开始收集整理资料,进行分析研究,并提出了研究计划,完成开题报告后马上进入紧张有序的后期设计工作。在此期间,我曾多次与贺老师通过qq聊天平台或短信进行交流,并将所做的一些内容和相关资料发送给老师。老师回应了一些好的建议,我将积极采纳。老师将开题报告和中期检查报告反馈给我的时候,指出了我很多漏洞,特别是格式上,提出了一些需要修改的建议。

在成品制作和论文撰写过程中,我学到了很多的经验与知识。在将来的生活中,我会继续充实自己,能够在工作领域中取得好成绩。我必须要有认真、仔细、求实的态度、不怕艰难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神,才能使人生更有意义和价值。

致 谢

随着时间一点一点的流逝,我的母校成都工业学院陪伴我学习了四年,也生活了四年,所以我的大学生活也即将告一段落了。在最后的时间里,我也我弄成了我的毕业论文,几个月的毕业论文撰写,带给我很多的磨炼。在这期间,很多人给了我帮助和鼓励,在此,我要对关心我的人们送上真诚的致谢和祝福。

我首先要感谢的是我的辅导员丁老师。从进校以来,丁老师就担任了我们班的辅导员,她就像我们的亲人一样,给了我们无微不至的关怀。不管是在生活上,还是学习上,丁老师都给了我们最大的帮助。大学四年,丁老师会经常找我聊天,谈一些生活上的关心和未来人生的规划,从开始茫然的我,逐步变为对未来充满了信心。在此,我要祝福丁老师,祝福她一生平安、幸福、快乐!

接着,我要感谢我的毕业设计指导老师贺老师。贺老师是一个爱岗敬业,具有很高专业知识和素养的好老师。而且,他的性格很好,学生们也经常找他交流。在毕设设计开始和结束的这个期间,当我遇到一些问题和困难无法前进的时,贺老师不管手里的工作有多么的忙,都会抽出时间来指点我,帮助我,从而解决了这些问题。我的毕业设计和论文的最终稿已经完成了。

到了最后,我要感谢的是四年来担任我们班所有的科任老师和各位答辩的老师们。这里边我印象最深刻的是为我的高等数学老师:陈琳老师,谢谢您老师!学校对我们的培养,是为了将来我们为社会,为祖国作出贡献，我也不会辜负学校对我的期望，感谢您我的母校：成都工业学院，祝福您人才济济，永铸辉煌。

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[13]高性能10W D类音频功率放大器设计[J]. 黄伟,马成炎,叶甜春. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(04)

附录一：

TDA2030主要参数

附录二：

所需元件表格