模電課程設(shè)計(jì)--音頻功率放大電路

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程名稱(chēng) 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題目名稱(chēng)_音頻功率放大電路 </p><p>　　學(xué)生學(xué)院 材料與能源學(xué)院 </p><p>　　2011年07月04日</p><p><b&

2、gt;　　目錄</b></p><p>　　前言·····························

3、3;······················2</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)題目·········

4、································2</p><p>　　二、設(shè)計(jì)

5、任務(wù)和要求····································

6、;···2</p><p>　　三、原理電路設(shè)計(jì)及元件參數(shù)···························&#

7、183;··2</p><p>　　四、元件清單·····························

8、················5</p><p>　　五、電路調(diào)試過(guò)程與結(jié)果···············

9、;··················5</p><p>　　六、總結(jié)和心得體會(huì)·············

10、·························8</p><p>　　七、參考文獻(xiàn)······

11、3;····································&#

12、183;·9</p><p>　　八、致謝······························&#

13、183;··················9</p><p>　　九、附件·············&#

14、183;···································9</

15、p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載RL（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號(hào)的非線形失真盡可能的小，效率盡可能的高。功率放大器的常見(jiàn)電路形式有OTL電路和OCL電路。有用繼承運(yùn)算放大器

16、和晶體管組成的功率放大器，也有專(zhuān)集成電路功率放大器。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè) OTL 功率放大器，該放大器采用TDA2030音頻放大器芯片，TDA2030音頻放大器電路是最常用到的音頻功率放大電路，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,輸出功率大于10W,頻率響應(yīng)為10~1400Hz,輸出電流峰值最大可達(dá)3.5A。其內(nèi)部電路包含輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí),且有短路保護(hù)和過(guò)熱保護(hù),可確保電路工作安全可靠。采用正輸出單電源供電。</p>

17、<p>　　關(guān)鍵詞：TDA2030 音頻放大器電路 OTL 功率放大器 非線形失真</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)題目 </b></p><p><b>　　音頻功率放大電路</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</b></p><

18、p>　　1、要求：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)音頻功率放大電路（電路形式不限），負(fù)載為揚(yáng)聲器，阻抗8。</p><p>　　2、基本指標(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。</p><p>　　三、原理電路設(shè)計(jì)及元件參數(shù)</p><p>　　TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型

19、5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如下圖所示。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車(chē)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)電路。意大利SGS公司、美國(guó)RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。如LM1875。</p><p><b>　　電路特點(diǎn)：</b></p><p&

20、gt;<b>　　外接元件非常少。</b></p><p>　　輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。</p><p>　　采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。</p><p><b>　　開(kāi)機(jī)沖擊極小。</b></p><p>　　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：

21、短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開(kāi)路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。</p><p>　　（1）方案比較與確定：</p><p><b>　　OCL電路簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　OCL電路稱(chēng)為無(wú)輸出電容攻放電路，是在OCL電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。</p><p><b>　　主要

22、特點(diǎn)：</b></p><p>　　1.采用雙電源供電方式，輸出端直流電位為零；由于沒(méi)有輸出電容，低頻特性很好揚(yáng)聲器一段接地，一端直接與放大器輸出端連接，因此須設(shè)置保護(hù)電路。</p><p>　　2.具有恒壓輸出特性：允許選擇4歐、8歐或16歐負(fù)載；</p><p>　　3.最大輸出電壓振幅為正負(fù)電源值。額定輸出功率約為/(2RL)</p>

23、<p><b>　　OTL電路簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　OTL電路稱(chēng)為無(wú)輸出變壓器功放電路，是一種輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合而唔輸出變壓器的功放電路，它是工報(bào)真功率放大器的基本電路之一，但輸出端得耦合電容對(duì)頻響也有一定的影響。</p><p><b>　　主要特點(diǎn)：</b></p><p>　　1

24、.采用單電源供電方式，輸出端直流電位為電源電壓的一半；</p><p>　　2.輸出端與負(fù)載之間采用大容量電容耦合，揚(yáng)聲器一端接地；</p><p>　　3.據(jù)有恒壓輸出特性，允許揚(yáng)聲器阻抗在4歐、8歐、16歐負(fù)載；</p><p>　　經(jīng)過(guò)查閱資料、認(rèn)真比較和考慮后，決定選擇OTL電路來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）整體電路框圖的確

25、定：</p><p><b>　　圖1 電路基本框圖</b></p><p>　　采用集成運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)基本放大電路</p><p><b>　　圖2 電路結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　（3）單元電路設(shè)計(jì)及元件選擇：</p><p>　　1.根據(jù)閉環(huán)增益計(jì)算方法，選擇

26、R5和R6時(shí)應(yīng)增大他們之間的比例，所以選擇R6為150千歐，而R5太小會(huì)失真，所以選擇4.7千歐。</p><p>　　2.輸出部分的濾波電容應(yīng)盡量選擇大電容以使輸出中的直流分量盡可能的被濾除。這里選擇2200uf的電容。</p><p>　　3.由于TDA2030的工作電壓不能超過(guò)22V，所以這里的二極管選取IN4001即可，其反向擊穿電壓為50V,符合電路要求。</p>

27、<p>　　圖3 電路基本原理圖</p><p>　　圖4 multisim電路圖</p><p><b>　　四、元件清單</b></p><p>　　五、電路調(diào)試過(guò)程與結(jié)果：</p><p><b>　　（1）理論數(shù)據(jù)</b></p><p><b>

28、;　　放大倍數(shù)：</b></p><p>　　當(dāng)輸入100mV、1kHz時(shí)</p><p>　　輸入U(xiǎn)i 輸出Uo</p><p>　　當(dāng)輸入50mV、1kHz時(shí)</p><p>　　輸入U(xiǎn)i 輸出Uo</p><p>

29、;　　TDA2030集成運(yùn)算放大器靜態(tài)工作點(diǎn)分析</p><p>　　靜態(tài)工作點(diǎn)1 靜態(tài)工作點(diǎn)2</p><p>　　靜態(tài)工作點(diǎn)3 靜態(tài)工作點(diǎn)4</p><p><b>　　通頻帶分析：</b></p><p>　　下限頻率fL=630.9573Hz 上限頻率fH=17.45

30、32KHz</p><p>　　fH - fL=（17.4532 -0.6309573）KHz =16.822427KHz</p><p>　　頻帶寬50HZ～20kHZ （符合設(shè)計(jì)要求）</p><p><b>　　波形圖：</b></p><p>　　輸出正弦波波形基本不失真 （符合設(shè)計(jì)要求）</p>

31、<p><b>　?。?）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　放大倍數(shù)：</b></p><p>　　從波形圖與交流毫伏表看到，經(jīng)計(jì)算實(shí)測(cè)放大倍數(shù)（約32.705倍）與理論值（30.88倍）有一定的差異。這是由于音頻集成放大芯片發(fā)熱量比較大，比較容易受周?chē)h(huán)境溫度的影響，從而也導(dǎo)致了一定的誤差</p><p

32、>　　波形頻率：1.002KHz 周期：1.002ms RMS1.08V</p><p>　　輸出峰-峰值 (1)100mV: 3.16V (2) 50mV: 1.66V</p><p>　　輸入阻抗 滿足設(shè)計(jì)要求，輸入阻抗大于47k</p><p>　　輸出波形在示波器上的實(shí)拍圖 (符合設(shè)計(jì)要求)</p><p>　　運(yùn)算放大器

33、靜態(tài)工作點(diǎn)：腳1: 5.89V 腳2: 5.98V 腳3：0.01V</p><p>　　腳4：5.97V 腳5：12.00V</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試電路過(guò)程中，剛開(kāi)始電路一點(diǎn)反應(yīng)都沒(méi)有，經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)地方焊錯(cuò)了，但是最后還是解決了問(wèn)題，最終調(diào)試成功。</p><p><b>　　六、總結(jié)和心得體會(huì)</b></p>

34、<p>　　這次課程設(shè)計(jì)我們先是上網(wǎng)查找資料，再進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真，在仿真過(guò)程中出現(xiàn)了不少問(wèn)題，而且在做實(shí)物的過(guò)程中也給我們帶來(lái)了難題，例如：如何布線。但是最后通過(guò)我們的努力還是完成了這次課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)，讓我能夠充分地利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)還有自己的想象能力，另外還讓我學(xué)習(xí)查找資料的方法以及加強(qiáng)自己分析電路，設(shè)計(jì)電路的能力，除了加強(qiáng)了分析電路和設(shè)

35、計(jì)電路的能力外，對(duì)模電知識(shí)更加鞏固了，而且擴(kuò)大了我的知識(shí)領(lǐng)域，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。如：</p><p>　?。?）雖然理論上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但在實(shí)際操作過(guò)程中理想與現(xiàn)實(shí)總是存在很大差異。在一些元器件的選擇上，性能較好的管子參數(shù)很好但性?xún)r(jià)比較低。更有一些元件市場(chǎng)上買(mǎi)不到。應(yīng)此在電路設(shè)計(jì)時(shí)一定要尋求最優(yōu)化設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）在設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮到元器件差異，理論與實(shí)際的差

36、異及元器件對(duì)電路復(fù)雜程度的影響和電路的性?xún)r(jià)比等因素，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)一般都有多于一套的方案及備用元件來(lái)更好的完成此次試驗(yàn)。</p><p>　?。?）在焊接電路板板時(shí)也遇到很多問(wèn)題：排板不合理，還需要考慮元件散熱問(wèn)題等。</p><p>　　（4）在焊接電路板時(shí)需要注意焊接技巧，若不細(xì)心則會(huì)出現(xiàn)虛焊或焊接不美觀，更糟糕的是可能損壞元器件。</p><p>　　另外，

37、通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)動(dòng)手實(shí)踐和理論是有差距的，這讓我明白在以后的學(xué)習(xí)生活中要更多的去動(dòng)手實(shí)踐，這樣才能學(xué)到更多的東西和鞏固自己的理論知識(shí)，為以后在社會(huì)上工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　總之，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我意識(shí)到自己以前所學(xué)知識(shí)的膚淺，不能利用所學(xué)的解決生活中存在的一些問(wèn)題，這次課程設(shè)計(jì)增強(qiáng)了我的實(shí)際動(dòng)手能力和分析能力，也給了我很大的啟發(fā)，知識(shí)如海洋般廣闊，是學(xué)不到盡頭的，以后我要看更多的書(shū)，學(xué)更

38、多的知識(shí)，多動(dòng)手實(shí)踐，擴(kuò)大自己的視野。我相信只有這樣，才能提高自己的水平。</p><p>　　本次電路設(shè)計(jì)，一方面鞏固和加強(qiáng)了自己在電路方面的知識(shí)，了解一些常用家用電器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，從而為以后的學(xué)習(xí)和工作作好知識(shí)保障。另一方面，我們可以進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，以及如何用所學(xué)知識(shí)來(lái)處理一些在實(shí)際操作過(guò)程中問(wèn)題。這一實(shí)踐與理論相結(jié)合的過(guò)程，將有益于我們學(xué)習(xí)其它理論知識(shí)和提高我們今后進(jìn)一步利用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)

39、題的能力.在設(shè)計(jì)的過(guò)程中使得我們有必要對(duì)其進(jìn)行更深刻地認(rèn)識(shí)與了解，從而在本質(zhì)上掌握它的設(shè)計(jì)思路及實(shí)踐方式，為以后能夠更好的應(yīng)用打下良好的理論基礎(chǔ)。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、童詩(shī)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)》模擬部分</p><

40、;p>　　3、趙淑范 王憲偉，《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　八、致謝</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)成稿之際，首先我要特別感謝我的指導(dǎo)老師陳元電老師。在陳老師的答疑幫助下，同時(shí)也給予我不少實(shí)質(zhì)上的建議，我學(xué)會(huì)了好多知識(shí)，糾正了我在電路設(shè)計(jì)中的許多錯(cuò)誤。另外，也要感謝我們班的同學(xué)給予我的很多幫助，每當(dāng)遇到困難時(shí)都是在同學(xué)們的