音頻功率放大電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　設(shè)計(jì)題目：音頻功率放大電路</p><p>　　二、設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求</p><p>　　1、主要要求：設(shè)計(jì)并制作用晶體管和集成運(yùn)算放大器組成的音頻功率放大電路，負(fù)載為揚(yáng)聲器，阻抗8。</p><p>　　2、性能指標(biāo)：頻帶寬50HZ～20kHZ，輸出波形基本不失真；電路輸出功率大于8W；輸入靈敏度為100mV，輸入阻抗不低于47K。</

2、p><p>　　三、原理電路和程序設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1、方案的確定及論證 </p><p>　　1、OTA互補(bǔ)對稱功率放大器</p><p>　　OTL 電路通常由兩個(gè)對稱的異型管構(gòu)成，因此又稱為互補(bǔ)對稱電路，圖 3-1 為單電源 OTL 互補(bǔ)對稱功率 放大電路。電路中 T1 是推動(dòng)級（電壓放大，也叫激勵(lì)級），其中Rb1、Rb2是 T

3、1 的基極偏置電阻，Re為 T1發(fā)射極電阻，Rb為 T1集電極負(fù)載電阻，它們共同構(gòu)成 T1 的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；T2、T3 組成互補(bǔ)對稱功率放大電路的輸出級，且 T2、T3工作在乙類狀態(tài)；C2 為輸出耦合電容。功率放大器采用射極輸出器，提高了輸入電阻 和帶負(fù)載的能力。</p><p><b>　　性能分析：</b></p><p>　　乙類互補(bǔ)推挽功放(OTL)的輸出

4、功率的計(jì)算公式如下：</p><p>　　輸出功率：Po=UoIo=Uo2/RL</p><p>　　輸出最大功率：Pom=UoIo=Uo2/RL =Uom2/2RL=VCC2/8RL</p><p>　　顯然Pom與電源電壓及負(fù)載有關(guān)</p><p>　　當(dāng)輸入功率為8w，阻抗8w時(shí)，有Pom=VCC2/8R </p>&

5、lt;p>　　VCC =8*8*8≈22.6v 則電路所需的電源為22.6v。</p><p><b>　　用集成器件實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　Tda2030簡介：TDA2030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)。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電

6、路。</p><p><b>　　電路特點(diǎn)：　　</b></p><p>　　[1].外接元件非常少。（基本應(yīng)用電路圖3-2） 　</p><p>　　[2].輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。 　　</p><p>　　[3].采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。 　　</p><

7、p>　　[4].開機(jī)沖擊極小。 　　</p><p>　　[5].內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。 　　</p><p>　　[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的電壓下工作在±19V、8Ω阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD≤0

8、.1%。用它來做電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過了。</p><p>　　圖3-2使用單電源供電的tda2030基本應(yīng)用電路</p><p>　　通過比較，使用分立元件需要的元件較多，且必須考慮三級管的各種性能上的差異，和保護(hù)電路，并且該電路所需要的電源要求較高，功耗也比較大，輸出效率比較低。使用集成電路，外圍電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。運(yùn)用集成芯片TDA2030完成音頻功率

9、放大電路的設(shè)計(jì)，能夠更好地達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。</p><p><b>　　3.2： 整體電路</b></p><p>　　1，主要元件：TDA2030</p><p>　　TDA2030A的外形和引腳圖如圖3.1所示。1-同相輸入端，2-反相輸入端，3-負(fù)電源端，4-輸出端，5-正電源端。</p><p>　　TDA2

10、030A音頻集成功放主要參數(shù)如表3.1所示：</p><p><b>　　表3.1</b></p><p>　　2、放大電路的基本設(shè)計(jì)</p><p>　　整體電路設(shè)計(jì)：使用TDA2030加少量外圍元件，輸入端使共集放大電路增加輸入阻抗。</p><p>　　3.3、各模塊功能與設(shè)計(jì)</p><p&g

11、t;<b>　　1、放大模塊：</b></p><p>　　根據(jù)TDA2030的經(jīng)典應(yīng)用電路，在multisim中的電路如圖3.3.1所示。</p><p>　　a）電路工作原理：該電路使用15v的單電源供電，TDA2030作為功率放大器，電阻R5和R4構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，其電壓放大倍數(shù)Auf≈1+R5/R4=32.9。</p><p>　

12、　b）為了tda能夠正常工作，1腳和2腳的電壓必須相同。其中R2和R3起分壓作用，使1腳的工作電壓1/2Vcc。22uf電容的電容是是VCC／2電壓的濾波電容，為防止1腳電壓產(chǎn)生大波動(dòng)。輸出端接的1歐電阻和0.1uf電容式防止電路產(chǎn)生自激振蕩。</p><p>　　c）2個(gè)二級管為保護(hù)TDA2030作用，防止電源反接時(shí)流過電流運(yùn)放過大。</p><p>　　R7為滑動(dòng)變阻器，改變輸入端的電

13、組，可以改變輸入信號的大小。</p><p>　　d）當(dāng)電壓Vcc=15v時(shí)，電路的輸出功率可以達(dá)到8w以上。</p><p><b>　　2、輸入模塊：</b></p><p>　　基本共集放大電路：共集放大電路又叫射極跟隨器，放大電路的放大倍數(shù)接近1，該放大電路的輸出跟輸入信號相同，即輸出信號隨輸入信號的變化發(fā)生相同的變化，具有“跟隨”的作

14、用。它具有輸入電阻大（索取信號能量的能力大），輸出電阻?。ńo予負(fù)載信號能量的能力大）的特點(diǎn)，可以做多級放大器的輸入級；</p><p>　　電路如圖3.3.2所示示，其中三級管使用9013 H144。放大倍數(shù)為220倍</p><p>　　9013是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號的NPN型硅三極管 特性：</p><p>　　集電極電流Ic：

15、Max 500mA </p><p>　　集電極-基極電壓Vcbo：40V </p><p>　　工作溫度：-55℃ to +150℃ </p><p>　　功率(W):0.625</p><p><b>　　理論計(jì)算：</b></p><p>　　由圖可計(jì)算得，共集放大電路的放大倍數(shù)約等于

16、1。</p><p>　　RL負(fù)載電阻約為20k </p><p>　　其中輸入阻抗的計(jì)算，由共集放大電路的輸入阻抗公式可得：</p><p>　　Ri=(rbe+（1+β）Re//RL)//R2</p><p>　　由于9013的rbe約為1k，Re為3K，R2為220k 輸入電阻作近似計(jì)算</p><p>　　Ri

17、=（220*3）//220≈159.9k</p><p>　　故此電路的輸入阻抗近似為159.9k</p><p>　　四、電路和程序調(diào)試過程與結(jié)果</p><p>　　根據(jù)要求，仿真軟件選用multisim，在軟件中連接電路如圖4.1所示：</p><p><b>　　1，波特圖輸出如圖</b></p>

18、<p>　　由圖可以看出，其仿真的結(jié)果，在50Hz-20kHz內(nèi)的波形放大能力基本保持不變化。符合題目要求。</p><p>　　50Hz——20kHz的輸出波特圖。</p><p>　　2，輸入輸出波形仿真</p><p>　　2.1選用信號源1kHz，輸入100mvp，將音量調(diào)節(jié)到50%的位置。用示波器觀察仿真電路的情況。</p><

19、;p><b>　　其中，</b></p><p>　　在仿真電路中Auf≈1+R5/R4=32.9</p><p>　　由上圖仿真可得，當(dāng)輸入為141mv時(shí)，輸出值為4.1v。</p><p><b>　　則放大倍數(shù)</b></p><p>　　Auf=4.1/0.141≈29.1。與近似計(jì)算

20、理論值32.9比較接近。</p><p>　　2.2.靈敏度測量：</p><p>　　當(dāng)繼續(xù)增大輸入電壓到123mvp時(shí)，輸出波形開始出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，此時(shí)在輸入端接入電壓表，可以測量得電壓為174mv。則輸入靈敏度為174mv</p><p><b>　　五，實(shí)際測試</b></p><p>　　由圖5a，和圖5b可得

21、，在輸入100mvp，頻率為50Hz----20kHz的正弦波下，輸出波形未見失真。該電路在50Hz----20kHz可正常工作。</p><p>　　當(dāng)輸入為100mvp時(shí)，電路的Auf=U0/UI=2.2/(0.1/1.414)=31.0倍。</p><p>　　實(shí)際測試值與計(jì)算值32.9和仿真的值29.1比較接近，誤差的主要來源于電路的元件的參數(shù)，比如電阻電容均存在誤差，三級管的參數(shù)

22、以及放大倍數(shù)也存在誤差。</p><p><b>　　五、元件清單：</b></p><p><b>　　六，總結(jié)</b></p><p><b>　　1、本次作品優(yōu)缺點(diǎn)</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：元件和電路簡單，電路原理易懂。應(yīng)用單電源15v即可使輸出功率＞8w。輸入

23、阻抗大于47k，輸入靈敏度為147mv，頻帶寬50HZ～20kHZ，輸出波形基本不失真。</p><p>　　缺點(diǎn)：使用手工焊接，沒有使用pcb版制作。Tda2030發(fā)熱比較嚴(yán)重，不能長時(shí)間工作，需要解決散熱問題?？梢约傺b散熱片散熱。</p><p>　　單電源的供電的效率比較低，并且功率不高，如果改用雙電源供電，功率可以比較大的提高。使用2個(gè)tda2030可以制作立體聲的音頻放大器。&l

24、t;/p><p><b>　　心得體會(huì)：</b></p><p>　　通過此次的課程設(shè)計(jì)，掌握的音頻功率放大器的基本設(shè)計(jì)方法和一些常用器件的使用方法。對于模電的課程和一些內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)識，電子設(shè)計(jì)和需要扎實(shí)的理論基本功，同時(shí)也需要有一定的動(dòng)手能力。理論加上實(shí)踐，才能做等更好。</p><p>　　從選擇題目到開始著手去做，才發(fā)現(xiàn)自己的在模電的

25、知識以及忘得差不多了。先是在模電中選了OTA電路，幾次的仿真以及理論的推敲，發(fā)現(xiàn)如果僅僅只是應(yīng)用分立元件，既要考慮三級管的合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，避免輸出波形失真，又要考慮到輸出功率以及放大倍數(shù)等問題，很難達(dá)到要求。而后又在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了TDA2030的集成運(yùn)放，便想用集成運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)。在網(wǎng)上找了些資料，便開始制作。由于模電的知識不牢固，前期的分析還是比較的困難的。于是重新復(fù)習(xí)了模電，包括基本放大電路的知識，多級放大器，放大電路的反饋和功率放大器等

26、章節(jié)的知識。之后結(jié)合書上的例子分析電路，也比較好理解。每次解決一個(gè)問題，收獲的除了了知識，還有一份快樂，將理論用于實(shí)際，將所學(xué)的知識轉(zhuǎn)化為一個(gè)實(shí)在的東西，總是讓人興奮與快樂。</p><p><b>　　七、主要參考書目：</b></p><p>　　1、童詩白、華成英，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》</p><p>　　2、康華光，《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬