音响电路的设计与制作

课程名称：电子电路分析与应用/高职高专

实验题目：音响电路的设计与制作

课程简要信息

课程名称：电子电路分析与应用

课程学时：102

适用专业：铁道供电、城轨机电、电气自动化、铁道供配电

学生年级：大一

实验内容与任务（限500字）

1. 制定音响电路设计、制作、调试、故障诊断作业计划；

2. 借助相应技术资料，设计音响电路（能把手机或电脑里的音乐通过音频线、音响电路播放出来），陈述工作原理，并仿真、画出基于万能板的布局图（要求电路只能用焊锡丝焊连，不能使用导线）；

3. 正确选用及使用相应工具及仪器仪表；

4. 检测相关元器件；

5. 按工艺要求装配焊接产品；

6. 完成产品功能检测并做记录、拍视频、拍照片。有故障的分析故障原因、修复故障、通电调试；

7. 进行工作记录与评价反馈；

8. 将产品应用于生活中。

实验过程及要求（限300字）

1. 分组制定作业计划；

2. 设计出音响电路图并仿真；

3. 画出基于万能板的布局图，要求电路只能用焊锡丝焊连，检查布局图的可行性、经济性；

4. 正确选用及使用相应工具及仪表筛选检测元器件、预处理相关材料；

5. 据布局图及工艺技术文件要求在万能板上装配焊接产品。要求元器件布置美观整洁合理，焊点光亮、圆润，无虚焊、错焊、漏焊，走线美观简洁正确；

6. 利用仪器仪表完成产品功能检测并做记录、拍视频、拍照片。有故障的排除故障；

7. 以组为单位整理技术资料、撰写实验报告、制作汇报ＰＰＴ，以演讲、答辩、评讲的形式交流，参照考核评价标准表自评互评，教师综合评价。

8. 拓展：对音响箱体进行外形设计、制作，将制作的音响产品和箱体组装好，在生活中使用。

相关知识及背景（限150字）

音响系统主要应用于电子数码产品中输出声音信号的放大，实用价值大，学生制作兴趣浓。需运用功放、运放、反馈等知识和二极管、电容器、电阻、集成功放芯片、稳压器、变压器等的选型检测知识，涉及仿真、布局图绘制、产品焊接，仪器仪表使用（运放测试板、万用电表、稳压电源、示波器、低频信号发生器）等实践技能技术。

教学目标与目的（限100字）

**　　知识目标：**掌握音响电路工作原理。

**　　技能目标：**音响电路设计，元器件筛选检测，产品装配焊接、功能测试，电子仪器仪表使用，电子产品故障排除。

**　　素质目标：**具备自主学习、计划决策、知识应用、总结提炼、自我表达、评价反馈等能力，具团队协作精神。

教学设计与引导

　　本实验的过程是一个比较完整的工程实践工程，需要经历学习研究、电路设计、仿真分析、布局图设计、产品装配焊接制作、功能调试、总结评价等过程。在实验教学中，应在以下几个方面加强对学生的引导：

1. 学生分组。采用卡片式抽签随机分组（２人或３人一组），选好组长。

2. 发引导文给学生（包含几种音响电路图，包含有关引导性、启发性的思考题，例如：陈述音响电路的工作原理，每个元器件在此电路中的作用，如何画基于万能板的布局图，如何检测有关元器件，如何使用仿真软件multisim，如何装配焊接产品，如何使用有关仪器仪表进行产品的功能测试等等），明确学习目标和学习内容，引导学生通过信息化教学平台（比如大学城空间、清华在线平台、职教云、超星学习通等）中教师上传的ＰＰＴ、视频和网络资源进行自学，教师进行引导答疑并记录学生自学情况（信息化教学平台上有学生查阅资料的次数及在线学习时间、提问及回答问题情况等）；

大学城空间上传资料情况：

清华在线平台上传资料情况：

职教云平台上传资料情况：

在清华在线平台查到的学生自学情况：

在清华在线平台学生提交作业情况：

3. 以组为单位制订工作计划，例如：

　　注：以组为单位，组长负责制，将任务分解为若干个子任务：电路图的设计、电路仿真、布局图的设计、检测元器件、装配焊接产品、整机调试及故障排除、拍照片和视频、做PPT等任务，组长和组员商量合理分配任务并填好作业计划表，作业计划表可用电子版形式，也可以打印、也可以手写（字要写得好，用尺子画表格），最终要放到PPT里面。教师检查指导，保证每个组员的工作量差不多。

4. 教师要求学生根据实验室所能够提供的条件合作讨论设计出音响电路图及确定相关元件参数，设计过程中，提醒学生注意设计的规范性，如电路模块间的接口方式、参数要求、工作电源对系统指标的影响、稳定性、可靠性等，教师进行巡回指导、检查确定、记录学生情况；

5. 教师讲解仿真软件multisim的使用要点，指导学生进行仿真分析，更改元件参数，确保仿真功能正常实现，教师进行巡回指导、检查确定，学生截图仿真图，例如单声道音响的仿真图；

6. 教师讲解画布局图的方法，要求电路只能用焊锡丝焊连，不能使用连接导线，教师进行巡回指导，检查布局图的可行性、经济性后确定；学生画的布局图示例：

单声道音响布局图：

双声道音响布局图：

7. 教师讲解演示利用万用表完成元器件的类型判断、引脚辨别及性能测试的方法，学生筛选检测所设计产品所需元器件并记录，选择装调工具、仪器设备并列写清单，对电子材料和元器件进行预处理；教师进行巡回指导、检查确定；学生所做元器件检测表示例：

《单声道音响电路的设计与制作》元器件检测表(方案１）

《双声道音响电路的设计与制作》元器件检测表(方案２）

有的组将元器件检测表做成了电子文档：

学生填写工具设备清单，示例：

8. 教师讲解演示基于万能板的产品的装配焊接方法，要求学生据布局图及工艺技术文件要求将元器件插装在万能板上焊接电路，在学生焊接过程中提醒学生注意元器件引脚不能接反，连线不能接错，教师进行巡回指导、检查确定；

　　学生在万能板上焊接的单声道音响产品，例如：

学生在万能板上焊接的双声道音响产品，例如：

9. 教师讲解演示几种测量仪表仪器的使用、产品的调试检测方法及排故方法，学生实际操作，通电调试前先绘制产品进行功能测试的电路与仪表的连线图，再进行参数测试，并记录检测结果（要分析系统的误差来源）、拍照片和视频（用自己制作的音响播放音乐）。教师进行巡回指导、检查确定；学生所做情况示例：

单声道音响静态测试：

单声道音响动态测试：

学生进行参数测试，并记录检测结果（要分析系统的误差来源），例如：

单声道音响播放手机音乐：

双声道音响播放手机音乐：

10. 学生以组为单位整理工作记录、相关技术资料（计划表、原理图、仿真图、布局图、PCB图、元器件检测表、功能检测表、功能测试照片和视频等），完成实验报告（包括问题分析和总结体会）和整个实验过程的汇报ＰＰＴ，以演讲、答辩、评讲的形式交流心得体会，了解不同解决方案及其特点，拓宽知识面；

学生的总结体会示例：

小组用PPT进行汇报，交流学习心得体会：

11. 据考核评价标准表，小组及组员对整个实施过程自评、互评，组长、课代表、教师综合评价，教师算出此次实验每个同学的分数。组员的最终成绩是在本组成绩基础上按相应比例计算。

考核评价标准表及小组自评示例：

小组评分表

组员评分表

比如第4组的合计分是90分，此组的某个组员的合计分是80分，则此组员的最终成绩是（分）。

12. 课后拓展：学生对音响箱体进行外形设计、制作，将制作的音响产品和箱体组装好，在生活中使用。学生制作的成品示例：

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13. 教师收集学生实验报告、汇报ＰＰＴ。要求学生将汇报ＰＰＴ上传到教学平台。示例：

实验原理及方案

1. 方案一：设计制作一个单声道音响，参考电路原理图如下图所示。

　　此单声道音响电路是由音频功率放大集成电路TDA2030及周围元件组成，该集成电路具有体积小、外围元件少、稳定性高、频响范围宽、输出功率大、谐波失真和交越失真小等特点，并设有短路和过热保护电路等，多用于高级收录机及高传真立体声扩音装置。

IC1（TDA2030）的第1脚为同相输入端，第2脚为反向输入端，C1为输入耦合电容，R4、R5和C3构成IC1的负反馈电路，以提升音质，第4脚为输出端，负载可接4～8欧姆的纸盆扬声器，以获得高音柔美细腻、低音丰满圆润的效果。本电路所需电源为12V直流电源，为了保证IC1良好的散热效果，特别附加了散热片，安装时用螺丝固定IC1及散热片。

单声道音响的设计与制作元件清单

根据原理图用电路仿真软件multisim进行仿真，例如：

根据原理图画出布局图，例如：

参数测试：

①静态测试:电源端接入12V直流电源,Vin=0,要求学生先算出TDA2030的各脚对地电位的理论值，再利用提供的仪表测量功放芯片各引脚的对地电压,　填入下表：

②动态调试：电源接入１２Ｖ直流电源，输入端接入１ＫＨＺ正弦波信号，利用提供的仪表调出输出波形，画出波形图：

③将手机音乐作为输入信号，用喇叭播放音乐声

2. 方案二：设计制作一个双声道音响，参考电路原理图如下图所示。

输入性能指标：220V 50HZ工频电，双声道输入；输出性能指标：输出功率25W，谐波失真：<1%。

　　变压器将２２０V交流电降压为１０V的交流电后，经桥式整流电路整流成脉动的全波直流电，经电容器滤波后再经三端稳压器稳压，再经电容器进一步滤波，得到稳定的直流电，给功率放大器供电，功率放大器将输入的音频信号放大输出后供给喇叭，喇叭将音频信号转换为声音播放出来。

　　TDA2822芯片特点：

　　①电源电压范围宽，电源电压低至1.8V时仍能工作； 　

　　②静态电流小，交越失真也小；

　　③适用于单声道桥式（BTL）或立体声线路两种工作状态；

④采用双列直插8 脚塑料封装(DIP-8)和贴片式(SOP-8)封装

芯片引脚功能：

双声道音响的设计与制作元件清单

根据原理图画出布局图，例如：

将手机音乐作为输入信号，用喇叭播放音乐声。

3. 拓展内容

对音响箱体进行外形设计、制作，将制作的双声道音响产品和箱体组装好。

**　　**音响箱体加工说明：音响箱体共有6个面，图1为安装左右声道的喇叭面2个，￠75为安装喇叭孔；图2为安装左右声道音量调节旋钮及指示灯面1个，其中￠8为安装左右声道音两调节旋钮孔，￠3.1为安装指示灯孔；图3为安装电源引出线及音频线面1个，电源引出线及音频线共一个孔，尺寸为￠8；图4为剩余两个面。建议采用2～5mm厚的合成板材。

图１　　　　　　　　　　图２

图３　　　　　　　　　　　　　　　　　　图４

教学实施进程

总体设计思路是以职业能力发展为主线，立足于学生整体素质和关键能力的培养，采用任务驱动法，即以工作任务及其工作过程为依托，组合对应的技能训练和理论学习，实施情境式教学，在教学活动中，学生是行动着的主体，学生独立、自主地参与学习活动过程，从而培养学生全面分析和系统化地解决问题的能力，实现“做中学”“学中做”；教师起组织、指导、帮助、促进的作用。教学组织形式采用小组（２人或３人为一组）学习，培养和发展学生的交往互动能力以及协作学习能力。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合，自评互评与教师评价相结合的方式，重点评价学生的职业能力。以工作过程系统化教学方法组织和开展教学活动，将理论、实践、素质教育三位一体，实现教育者的全面发展。

实验报告要求（也是汇报ＰＰＴ要求）

实验报告需要反映以下工作：

1. 实验需求分析及实验目的

2. 小组作业计划表

3. 设计的音响电路原理图及原理分析、理论推导计算、参数选择，电路仿真图及仿真分析

4. 设计的万能板布局图

5. 元器件检测与筛选表

6. 装配完成后，通电调试，先绘制产品进行功能测试的电路与仪表的连线图，再进行参数测试，填好数据记录表、画好波形图（方案１）

7. 产品制作与调试过程中存在问题分析

汇报ＰＰＴ里还要有产品的正面、背面照片及产品进行功能测试的照片，播放音乐的视频。

8. 写实验总结体会。

考核要求与方法（限300字）

**　　(1)考核标准见考核评价表**

(2)考核方法

1) 教师提供考核评价表。

2) 以小组为单位对任务实施全程用PPT展示说明。教师和其他组同学提问，要求每个组员都要参与演讲或回答。PPT课件要求美观、有条理。

　　3）各组长、组员据考核评价表自评、互评，教师对小组、组长对组员、科代表对组长评价。组员的最终成绩是在本组成绩基础上按相应比例计算。

　　小提示：

• 应考虑学生在各阶段的表现，而不仅由产品最后结果决定。

• 在汇报时，可分组对不同部分进行演示，以节约时间。

• 可通过询问学生在出现问题时是如何解决的，来评价学生。

• 在实施过程中，教师帮助得越多，得分越少。

• 教师可结合学生实际情况和教学进行分值和内容的适当调整。

项目特色或创新（可空缺，限150字）

　　（1）项目工程性

符合产品实际制造过程，产品用于生活，教学效果好。

2. 应用综合性

用模拟电路知识，设计电路，仿真，检测元器件，装配焊接，用几种仪器检测功能，做ＰＰＴ。

（3）方法多样性

用信息化教学平台，用讲授法、任务驱动法、演示法、讨论法、实践操作法、演讲答辩法等，自评互评、学生教师评价、过程结果评价相结合。

11. 教学效果

学生设计制作的音响电路产品功能全部实现，实验报告和PPT按要求完成，并将产品用于生活中，圆满完成了任务。通过实验，学生动手能力提高了，知识的掌握更透彻了，自信心提高了，合作精神增强了，并对此门课激发了很大兴趣，课后继续拓展，制作了很多实用的电子产品，并且参加创业创新比赛获奖。学生到了大二没学这门课了，还对这门课回味无穷，想继续上这门课。总之，教学效果很好。

学生想继续上这门课的反馈举例如下（注：雪玉即陈斗的QQ名）

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学生圆满完成了任务，课后继续拓展，制作了很多实用的电子产品，并且参加创业创新比赛获奖，示例如下：

参赛选手信息表