高保真音频功率放大器

辽宁工业大学

模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：高保真音频功率放大器

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指导教师：（签字）

起止时间：2013.7.1—2013.7.12

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程，对广大学生来说也是一件饶有趣味的事情。半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。

功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本设计采用LM324D进行前置放大，再采用甲乙类双电源互补对称电路进行功率放大。

普通信号经由输入端输入到前置放大电路，通过2级同比例放大电路进行前置放大，完成小信号的电压放大任务，LM324D运放具有部补偿功能，短路保护输出。第一级放大倍数为1+R5/R4=11，第二级放大倍数同为11倍，总体放大倍数121倍，可有效的对小信号进行电压放大。信号经前置放大初步放大后进入后级功率放大，功率放大采用射级输出，其电压增益为1，输出的电压将保持不变；可对电流进行放大，从而输出电流增大，导致功率放大。

关键词：LM324D；前置放大；功率放大；甲乙类

第1章高保真音频功率放大器案论证 (1)

1.1高保真音频功率放大器的设计意义 (1)

1.2高保真音频功率放大器的设计要求和技术指标 (1)

1.3总体设计案 (2)

1.3.1 案论证 (2)

1.3.2 总体案框图 (4)

第2章高保真音频功率放大器各单元电路设计 (5)

2.1直流稳压电源设计 (5)

2.2前置放大级设计 (5)

2.3功率放大器设计 (6)

第3章高保真音频功率放大器整体电路设计 (7)

3.1整体电路图及工作原理 (7)

3.2电路的参数计算与选择 (8)

3.2.1 输入级参数的计算与选择 (8)

3.2.2 输出级参数的计算与选择 (8)

3.3电路的仿真结果 (8)

第4章设计总结 (11)

参考文献 (12)

附录I 总体电路图 (13)

附录II 元器件清单 (14)

第1章高保真音频功率放大器案论证

1.1 高保真音频功率放大器的设计意义

高保真功率放大技术的发展，使整个音频功率放大技术领域发生了巨大的变化。现代人对听觉水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多，高保真音频功率放大技术克服了这个缺点，它能够如实的反映出声音信号的音色，音高和音强等音质状况本来面貌的能力，同时对声音信号进行必要的修饰和加工.

1.2 高保真音频功率放大器的设计要求和技术指标

设计参数：

1采用全部或部分分立元件设计一种音频功率放大器。

2额定输出功率W P 100≥

3负载阻抗Ω=8L R 。

4失真度%3≤γ

5设计放大器所需的直流稳压电源。

设计要求：

1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体案，绘制结构框图。

2 .确定合理的总体案。对各种案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行案。

3 .设计各单元电路。总体案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

1.3 总体设计案

1.3.1 案论证

案一：

简要原理分析

当输出信号处于正半期时，Q1导通，Q3截止，于是Q1以射极输出的形式将信号传递给负载，同时向C3充电，因为C3电容量大1其上电压基本不变，维持在1/2VCC；当输出信号处于负半时，Q3导通，Q1截止，已充电的C3充当Q3的电源，同时放电，Q3也以射极输出形式将信号传输给负载R9，这样在R9上得到了完整的输出波形。(如图1.1所示)

图1.1完全分立元件阻容耦合多级放大器原理图

案二：

简要原理分析:

采用2个同相比例放大电路对输入电压进行前置放大，小信号经前置放大后，再采用甲乙类电源互补对称电路对功率进行放大，其电压增益接近为1，通过放大电流，从而放大功率。（如图1.2所示）

图1.2多级前置放大甲乙类互补对称功率放大电路原理图

对于以上两种案均可达到本设计要求。

案一分立元件电路，电路中所用元器件多，成本高，焊接难。案二中采用LM324D进行前置放大，具有部补偿功能，短路保护输出，后采用甲乙类双电源互补对称电路，可有效的克服交越失真。通过比较，本设计采用案二。

根据本课题要求，所设计的功率放大器应由以下几部分组成：直流稳压电源、前置放大及功率放大。

1.电源部分

采用±24V直流稳压电源。

2.信号放大部分

前置放大电路采用低噪声双运放，分别以相同放大的式，作为信号放大。

功率放大电路由甲乙类电源互补对称电路进行功率放大。

1.3.2总体案框图

图1.3 总体案框图

一个简单功放设计制作与电路图分析

一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 - dickmoore的日志 - 网易博客默认分类 2009-11-09 19:01 阅读32 评论0 字号：大中小一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图电子资料 2009-11-06 11:15 功放电路图一个简单功放设计制作与电路图分析我的电脑音响坏了快一年了，每次看电影都用耳机,每次用的耳朵都痛,很不爽.因此就想亲手做一个小功放用用,前几天又去了趟电子市场发现有LM386，很便宜，所以干脆用386做了一个单声道的功放先用着,有时间把另外一个声道也加上.在这里把功放设计到调试基本完成的过程写写,纪念这个过程. 1.设计我们是听听就算的门外汉,对20~20K的音域也不是完全敏感.所以幅频特性不用考虑太多,但是自己要用得爽声音一定要大,因此LM386一般的输出功率肯定是不够拉(好像极限功率也就1W左右,具体还是看芯片资料吧),所以就浪费些多加个LM386做成BTL电路,提高一倍再说.设计出来的电路就是这个样子,原理很简单,就不说了 2.调试 a. 两个104的电容本来是用来隔直的,不过好像电脑主板和声卡上出来的音频都不带直流成份,而且用104时输入电平比较高的时候声音有失真,(估计是低频过滤在输入电平高的时候人听起来比较明显).于是去掉两个104的电容. b. 在这个时候上电(我用的是12V),接上我的MP3一听,嗯!还不错,可是就是杂声比较厉害,调了调R1的大小,当R1被调到最大的时候杂声没有了,最小的时候也没有了(这不是废话么,最小的时候输入都没有了 .把连接到功放的音频线拔了也没杂音了,原因可能有两个音频线上有电容在输入电阻R1比较小的时候,和LM386自激产生杂音,一放大就不得了了.于是决定R1就直接调到50K,音量就让MP3调去吧. c. 好像一切都没有问题了,拿到电脑上吧,刚接上去,嗯声音停大,不错!!刚以为要完事,电脑里一首歌就放完了,本来该是安静的却听见喇叭里噼噼啪啪,这个噪声奇了怪了,开始还是以为是R1的问题,索性就把R1去掉(反正LM386也不希罕从前级得到能量),噪音仍然存在,怀疑是主板上的高频噪声,于是在输入端并上一个102的电容---不起作用.这个电容也不敢并大了,大了要影响高频特性.又怀疑是功率大了C1吃不消,于是又在电源上并了一个100uF的电容,还是不行....... d. 就在这个时候用手一抓我的功放输入端的焊点,好了!没杂音了,仔细一想,原来是这样:我从电脑接出来的线是一个声

音频功率放大器设计详解

音频功率放大器设计一、设计任务设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz处有±12dB的调节范围。二、设计方案分析根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。下面主要介绍各部分电路的特点及要求。图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输

出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低

D 类放大高效率音频功率放大器电路图原理

D类放大高效率音频功率放大器电路图原理为提高功放效率，以适应现代社会高效、节能和小型化的发展趋势，以D类功率放大器为核心，以单片机89C51和可编程逻辑器件（FPGA）进行控制及时数据的处理，实现了对音频信号的高效率放大。系统最大不失真输出功率大于1W,可实现电压放大倍数1~20连续可调，并增加了短路保护断电功能，输出噪声低。系统可对功率进行计算显示，具有4位数字显示，精度优于5%。传统的音频功率放大器主要有A类（甲类）、B类（乙类）和AB（甲乙类）。A类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件，它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其最高效率为50%.B类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50%,它的优点是在理想情况下效率可达78.5%,但缺点是会产生交越失真，增加噪声。AB类（甲乙类）功率放大器是以上两种放大器的结合，每个功率器件的导通时间在50%~100%之间，兼有甲类失真小和乙类效率高的特点，其工作效率介于二者之间。传统音频功率放大器效率偏低，体积偏大的缺点与音频功率放大高效、节能和小型化的发展趋势的矛盾，催生了D类（丁类）音频功率放大器出现和发展。本系统即采用D类功率放大实现，并用单电源供电，符合现代社会对电源小巧、便携要求的实际需要。 1系统方案论证与选择 1.1整体方案方案①：数字方案。输入信号经前置放大调理后，即由A/D采入单片机进行处理，三角波产生及与音频信号的比较均由软件部分完成，然后由单片机输出两路完全反向的PWM 波给入后级功率放大部分，进行放大。此种方案硬件电路简单，但会引入较大数字噪声。方案②：硬件电路方案。三角波产生及比较、PWM产生仍由硬件电路实现，此方案噪声较小、且幅值能做到更大，效果较好，故采用此方案。 1.2三角波产生电路设计方案①：利用NE555产生三角波。该电路的特点是采用恒流源对电容线性冲、放电产生三角波，波形线性度较好、频率控制简单，信号幅度可通过后加衰减电位器控制。方案②：对方波积分产生三角波。积分器与比较器级联，通过对比较器产生的方波积分得到三角波，频率与幅值控制只需调整某些电阻值，控制简单。但考虑积分电路存在积分漂移。此处采用选择方案①。

高保真音频功率放大器

辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：高保真音频功率放大器院（系）：专业班级：学号：学生：指导教师：（签字）起止时间：2013.7.1—2013.7.12

课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程，对广大学生来说也是一件饶有趣味的事情。半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本设计采用LM324D进行前置放大，再采用甲乙类双电源互补对称电路进行功率放大。普通信号经由输入端输入到前置放大电路，通过2级同比例放大电路进行前置放大，完成小信号的电压放大任务，LM324D运放具有部补偿功能，短路保护输出。第一级放大倍数为1+R5/R4=11，第二级放大倍数同为11倍，总体放大倍数121倍，可有效的对小信号进行电压放大。信号经前置放大初步放大后进入后级功率放大，功率放大采用射级输出，其电压增益为1，输出的电压将保持不变；可对电流进行放大，从而输出电流增大，导致功率放大。关键词：LM324D；前置放大；功率放大；甲乙类

BTL功放电路

BTL电路 OCL和OTL电路负载上获得的最大电压分别是UCC和UCC/2，而它们的电源电压则分别是±UCC和UCC／2。虽然它们的效率都不低，但电源的利用率却不高。其原因是在输入正弦信号的每半个周期中，电路只有一个晶体管和一半的电源在工作，若用两组对称和互补电路组成BTL电路，则输出功率可增大好几倍。BTL电路如图3－17所示。此电路的工作情况如下。静态时由于四个三极管对称，UA＝UB＝UCC／2，因此uo＝0。当输入正弦信号ui为正半周时，在两路反相输入信号ui、－ui的作用下，VT1和VT4同时导通，RL上获得正半周信号；ui为负半周时，VT2和VT3同时导通，RL上获得负半周信号。理想情况下，设管子的UCES＝0，则uo的峰值为UCC，输出的最大功率为是OTL电路的4倍。实现两路输入信号反相可以有多种方案，例如可利用差动放大电路的两个输出端获得，也可以利用单管放大电路从集电极和发射极获得两个极性相反的信号，或者从两个运放的同相和返乡输入端输入信号，或者从一个运放的输出端反馈回来的信号衰减后再输入另一个同相输入端。 BTL电路综合了OTL和OCL接法的优点，汲取了OCL无输出电容的优点，避免了电容对信号频率特性的影响，BTL电路可以使用单电源也可以使用双电源。这些改进的措施使它逐渐成为当代功放电路的主流，并为功率放大电路的集成化创造了条件。目前常用的功放电路有OCL、OTL和BTL电路，它们是当代功放电路的主流，且为功率放大电路的集成化奠定了基础。 BTL功放实例：

1 (a)两个集成功放5G37组成BTL电路。 (b)Ui倒相电路利用3DG6晶体管的集电极和发射极相位相反来实现的。 (c)该电路输出功率3W。要注意电路的散热条件。 (d)在调节时要使静态时扬声器无直流电流。可通过分别调节R6和R10使两电路输出均为6V。若电路增益不够大可改变反馈电阻R8和R12。 2 这个耳聋助听器由TDA2822双功放集成电路加上少量外围元件组成，它与市场上的普及机相比具有输出功率大、电压范围宽等特点，工作电压为1.8—15V，适合中、轻度耳聋患者使用。

高效音频功率放大器

高效音频功率放大器一、设计任务与要求 1、设计任务设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。 2、设计要求 ⑴基本要求 ①功率放大器 a．3 dB通频带为300～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。 b．最大不失真输出功率≥1W。 c．输入阻抗>10kΩ，电压放大倍数1～20连续可调。 d．低频噪声电压(20kHz以下)≤10mV，在电压放大倍数为10、输入端对地交流短路时测量。 e．在输出功率500mW时测量的功率放大器效率(输出功率/放大器总功耗)≥50％。 ②设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如下图所示。图中，高效率功率放大器组成框图可参见本题第3项“说明”。图1 系统组成框图 ③设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5％。 ⑵发挥部分 ① 3dB通频带扩展至300Hz～20kHz。 ②输出功率保持为200mW，尽量提高放大器效率。 ③输出功率保持为200mW，尽量降低放大器电源电压。 ④增加输出短路保护功能。 ⑤其他。 1、说明 ⑴采用开关方式实现低频功率放大(即D类放大)是提高效率的主要途径之一，D类放大原理框图如下图所示。本设计中如果采用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。

图2 D类放大原理框图 ⑵效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压(+5 v)，不包括“基本要求”中第(2)、(3)项涉及的电路部分功耗。制作时要注意便于效率测试。 ⑶在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。二、方案论证与比较根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图1所示。下面对每个框电路的设计方案分别进行论证与比较。 1、高效率功率放大器 ⑴高效率功放类型的选择方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这三类功放的效率均达不到题目的要求。方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过LC低通滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率。理论上为100％，实际电路也可达到80％～95％，所以我们决定采用D类功率放大器。 ⑵高效D类功率放大器实现电路的选择本题目的核心就是功率放大器部分，采用何种电路形式以达到题目要求的性能指标，这是关键。图3 脉宽调制器电路 ①脉宽调制器(PWM) 方案一：可选用专用的脉宽调制集成块，但通常有电源电压的限制，不利于本题发挥部分的实现。方案二：采用图3所示方式来实现。三角波产生器及比较器分别采用通用集成电路，各部分的功能清晰，实现灵活，便于调试。若合理的选择器件参数，可使其能在较低的电压下工作，故选用此方案。 ②高速开关电路

音频功率放大器模拟电路设计

1方案设计 (4) 2方案比较 (7) 3单元模块设计 (8) 3.1直流稳压电源 (8) 3.2前置放大 (10) 3.3 滤波器设计 (11) 3.3.1主要元器件 (11) 3.3.2 低频滤波器电路 (13) 3.3.3 带频滤波器电路 (13) 3.3.3 带频滤波器电路 (14) 3.4功率放大器电路 (14) 3.4.1主要元器件介绍 (14) 3.4.2 电路工作原理介绍 (16) 4 软件设计 (16) 4.1P ROTEL 99SE软件 (17) 4.2W ORD 2003软件 (17) 5系统调试 (17) 系统总图 (17) 6 系统功能 (18) 7.总结与体会 (19) 文献 (20) 附录：电路原理图 (21) 相关设计图 (21) 相关设计软件 (21)

- 2 - 音频功率放大器摘要：本音频功率放大器由四部分组成：电源，前置放大级，滤波器，功率放大电路。电源电路输入交流电，输出18V 的直流电，为集成功率放大器供电；再经过变换输出+12V 与-12V 的直流电，为滤波器及前置放大级的运算放大器的供电。前置放大级将音频信号放大至功率放大器所能接受的范围。滤波器电路，分为高通滤波器、中通滤波器、低通滤波器，将输入的音频信号分为不同频率音频信号，并设有开关可以按个人喜好调节输出音频信号。功率放大电路，将输入的信号功率放大。关键字：音频功率放大器、电源、滤波器、功放电路 Abstract: The audio power amplifier consists of four parts: power supply, level preamp, filter, power amplifier circuit. AC input power supply circuit, output DC 18V, power supply for the integrated power amplifier; another transform output +12 V and-12V DC, in order to filter and preamp-level op-amp power supply. Preamp-level audio signal amplification will be acceptable to the scope of power amplifier. Filter circuit, is divided into high-pass filter, in-pass filter, low pass filter, the input audio signal into different frequency audio signal and a switching regulator in accordance with personal preference, audio output. Power amplifier circuit, the input signal power amplifier. Key words: Audio power amplifier, power supply, filter, power amplifier circuit

高保真功率放大器

课程论文题目：高保真音频功率放大器的设计与制作学生姓名：学生学号：系别：专业：年级：任课教师：

高保真音频功率放大器的设计与制作摘要：以TDA2030A型电路为核心器件构成高保真音频功率放大器的功率放大部分，推动扬声器系统放音，构成一种输出功率满足10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，失真小的有源音响。关键词：带通滤波，功率放大，uA741，TDA2030A。引言：使用模拟元器件构建成一种实用的模拟电子系统，难点不是功能电路的设计和分析，是功能电路之间的匹配和协调。高保真音频功率放大器是使用TDA2030A做后级放大，uA741做前级放大，构成一个完整的功率放大器。 1、设计目的 1.1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握CAD电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 1.2学会高保真功率放大器的设计方法。 1.3培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 2、设计任务及要求 2.1制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8Ω，频率响应 20~20KHZ，效率>60﹪，失真小； 2.2利用集成运算放大器uA741做前级放大，利用TDA2030A做后级放大，利用实验箱现成电源或自己在实验箱上设计电源，构成一个完整的功率放大器。最后利用随身听作信号源，利用实验箱自带扬声器，进行功能验证。 2.3设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数。 2.4用CAD画出电路原理图，并生成印刷电路板。 3、方案设计及论证设计原理总框图如下所示：

3.1前置放大器起匹配作用，其输入阻抗高（不小于10kΩ），可以将前面的信号大部分吸收过去，输出阻抗低（几十Ω以下），可以将信号大部风传送出去。同时，它本身又是一种电流放大器，将输入的电压信号转化成电流信号，并给予适当的放大。前置放大电路还包括一个有源带通滤波器，把相同元件压控电压源滤波器的LPF 和HPF串连起来实现抑制低于20HZ和高于20KHZ的信号。 3.2功率放大器起关键作用，它将驱动放大器送来的电流信号形成大功率信号，带动扬声器发声，它的技术指标决定了整个功率放大器的技术指标。方案一：甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。但是甲类放大器通常需要偏置电压才能工作，放大输出的电压幅度不能超出偏置范围，所以能量转换效率很低，理论上最高不超过50%；方案二：乙类放大器虽然不需要偏置，靠信息本身来导通放大管，理想效率高达78.5%，但这种放大电路存在交越失真；方案三：甲乙类放大器即在B类电路的基础上略加一点偏置，这样一来，效率也随之下降。我们设计的高保真音频功率放大器，前级选用作uA741做3倍左右的前置放大，后级功放选用高保真集成芯片TDA2030A。 4、单元电路设计与参数计算 4.1前置放大电路前置放大电路主要是由集成运放uA741组成的，它具有输入阻抗高而输出阻抗较低的特点。uA741通用高增益运算放大器是早些年最常见的运放之一，运用非常广泛。它具有零飘调整管脚，典型电路如下图1所示，再调零端2、7之间接一个调整失调电压

基于LM386的功放电路设计

基于LM386的简单功放系统设计一、系统概述、设计思路功率放大器的作用是给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出概率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。 LM386是美国的国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20，但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻或电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动地偏置到电源电压的一半，工作电压范围宽，4~12V 或5~18V，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mV，且外围元件少。二、系统组成及工作原理（1）外形与引脚功能 LM386是8引脚双排直插式塑料封装结构，其外形与引脚排列如图所示， 2脚为反向输入端，3脚为同向输入端，5脚为输出端，6脚与4脚分别为电源和地端，1脚和8脚为电压增益设定端；使用时，引脚7和地之间接旁路电容，通常为10uf。（2）其内部电路如下由图可知，该集成OTL型功放电路的常见类型，与通用型集成运放的特性相似，是一个三级放大电路：第一级为差分放大电路；第二级为共射放大电路；第三级

为准互补输出级功放电路。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。当1脚和8脚之间开路时，电压增益为26db；若在1脚和8脚之间接阻容串联元件，则增益可达46DB，改变阻容值则增益可在26db-46db之间任意选取。电阻值越小增益越大。（3）功能框图 LM386集成功放属于直接耦合的多级放大器结构，它是一个三级放大电路，如下图所示。输入级由差分放大器组成，它可以克服直接耦合产生的零漂现象，使电路工作稳定。中间放大要求有较高的电压增益，因此由共射放大电路组成，它为输出级提供足够大的信号电压。输出级要驱动负载，所以要求输出电阻小，输出电压幅度高，输出功率大，因此采用互补对称功放电路。（4）设计电路图

音频功率放大电路的设计

音频功率放大电路的设计王##(安庆师范大学物理与电气工程学院安徽安庆246011) 指导老师：祝祖送摘要：本文的内容是音频功率放大电路的设计，其有操控简单、音质好等特点。本设计电路使用的是TDA2030为音频功率放大器，其工作电压为+15V。它将输入电路的电流放大，之后再将扬声器驱动工作。采用LF353对输入的音频信号前级放大，采用DAC0832对前级放大进行控制，采用STC89C52单片机控制电路的放大倍数，最后由液晶显示器显示出放大倍数。关键词：功率放大器，前级放大，保护电路 1引言对音频功率放大电路进行研究，其意义是目前在该领域有很好的发展前景，在我们的实际生活中的应用也是十分广泛的。小至我们经常使用的音乐MP4，大到城市报警系统。该设计的研究分别为硬件及软件两部分。扬声器输入电路、功率放大电路、前级放大电路、以及单片机电路构成本设计的硬件电路；液晶显示、键盘扫描、单片机控制等构成本设计的软件部分。音频功率放大电路设计过程中困难的是选择各部分硬件电路，由于功率放大器的技术要求比较详细，电路各部分的数据选择及硬件的选择会更加复杂，为达到相应的技术指标，需要多次对电路进行调试。熟练使用C语言，加强分层设计编程能力和程序编写程序的可读性，不断修改程序，以达到设计目的。 2 总体方案 2.1设计思路概述 2.1.1设计要求及目的 (1)学习电路的设计及C语言编程。 (2)了解功率放大电路的工作原理，绘制相应的功率放大电路。 (3)完成硬件电路的制作，完成软件程序的编辑。 (4)完成论文。 2.1.2技术指标 (1)由麦克风输入音频信号，音频功率的范围是10Hz-10KHz。 (2)失真度为0.4%-1%。 (3)输入电压范围为150mV-5V。 (4)输出负载能力为7Ω/3Ω。 2.2总体设计方案方案一：音频功率放大器使用模电设计，硬件原理图见图1。主要设计电源和功放两部分，稳压电源由稳压电路、整流电路、滤波电路等部分组成；功放电路由TDA2030、耦合电容等部分组成。电源电压可以根据电路需要来改变电压值，而不同的电压值对应的放大器的承载能力是不同的。由扬声器提供信号源，通过功放管进行功率放大，从而达到目的，最后结果由示波器显示出来。优点：电路中设计了电源部分，所以在连接电源的的时候方便快捷。缺点：由于元器件较多，在选择时就比较困难，在焊接时难度较大。

高保真音频功率放大器

高保真音频功率放大器一、设计任务书二、总体方案三、设计单元电路一、设计任务书 (一). 题目 :高保真音频功率放大器 (二).设计任务：设计高保真音频功率放大器，接一个话筒实现伴音。 (三)、设计要求

基本要求 : (1）设计指标： ①输出功率10W/8Ω； ②频率响应20~20KHZ； ③效率>60﹪，失真小； (2).设计要求：选择合适的功率放大器，实现对音频的放大，从而实现伴音。二 . 总体方案 1．总体方案与原理说明 Ocl功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在音频放大电路中得到了广泛的应用。本设计的主要内容为了实现声频信号的功率放大，我们通过讨论拓展添加一个话筒来实现伴唱效果。其基本电路包括将交变电压源转变为直流稳压源的电源电路，为实现声频与话筒信号相叠加我们使用加法电路以及功率放大电路。考虑到话筒的声频较小，我们考虑利用运算放大电路用于话筒声频放大。该设计任务选择比较合适的功率放大器，只能满足以下几个要求：①输出功率10W/8Ω； ②频率响应20~20KHZ；③效率>60﹪，失真小。另外还加了一个自制要求，加一个话筒可以进行伴唱。该方案框图如图01所示。

图01 方案框图该方案的功率放大器选择了TDA2003来实现音频功率放大，由于它具有电流输出功能强，谐波失真和交越失真小，个引脚都有交、直流短路保护的优点。

2.电源电路在电子电路中，一般通用直流稳压电源供电。由交流电压源转变为直流稳压电源通常要经过变压器、整流、滤波和稳压电路。其流程图如图02所示。图02 电源电路流程图电源变压器（TS_MISC_25_TO_1）是将220V 的交变电压转变为我们所需的的电压值，然后通过全波镇流器（1B4B42）将转变后交流电压转变为直流电压，但整流过后的直流电压具有很大的的波纹，则需要滤波电路进行滤波得到较平滑的直流电压。在通过滤波后的电压会随电网电压、负载、温度的变动而变化。所以在滤波电路后可接上稳压电路（LM7809CT 、LM7909CT ），可以克服有电网电压的不稳定、负载的变化，以及波纹电压的的存在等因素所引起整流电压的不稳定，而输出稳定的直流电压。所选方案：选用LM7809CT 、LM7909CT 来构成直流稳压电路，得到稳定输出的+9V 、—9V 直流电压。用来加法放大器和功放的工作供电。以下图03与图04为所选的LM7809CT 、LM7909CT 的引脚图。 1 LM7809CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 2 L M 7909C T LINE VREG COMMON VOLTAGE 图03 图04 电源电路图示如下图05：

高保真音频功率放大器的仿真设计与实现

民族学院科技学院信息工程系课程设计报告书题目: 高保真音频功率放大器的仿真设计与实现课程：电子线路课程设计专业：电气工程及自动化班级： K0312416 学号： K031241619 学生：吴松祥指导教师：庆 2015年 1 月 5 日

信息工程系课程设计任务书 2015年 1 月 5 日

信息工程学院系设计成绩评定表

目录 1设计要求及思路 (2) 1.1 题目 (2) 1.2 设计任务 (2) 1.3 设计要求 (2) 1.4 设计思路 (2) 2仿真软件介绍 (5) 2.1 仿真软件概况 (5) 2.2 仿真软件优点及应用围 (5) 2.3 仿真软件版本 (5) 3 电路原理图 (6) 3.1 工作原理论述 (8) 3.2 理论分析 (8) 4 仿真部分 (9) 4.1 仿真曲线分析 (10) 4.2 仿真曲线结论 (13) 5 实物 (14) 5.1 元件清单 (14) 5.2 实物展示 (14) 6 心得体会 (15) 7 参考文献 (16)

1 设计要求及思路 1.1 题目：高保真音频功率放大器的仿真设计与实现 1.2 设计任务：根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、或BTL电路。完成对高保真音频功率放大器的设计、装备与调试。 1.3设计要求：在8Ω扬声器的负载下，达到10W的输出功率, 频率响应20-20KHz, 效率>60%, 失真小。 1.4设计思路： 1.4.1 功放电路，我们决定在OCL、OTL和BTL电路中选择其一进行设计。图表 1OTL电路图图表2OCL电路 OTL(Output Transformer Less)电路：称为无输出变压器功放电路。是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输出变压器的功放电路，它是高保真功率放大器的基本电路之一，但输出端的耦合电容对频响也有一定影响。 OTL电路的主要特点有：采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4Ω、8Ω、16Ω之中选择，最大输出电压的振幅为电源电压的一半，即1/2 V CC，额定输出功率约为 /(8RL)。 OCL(Output Condensert Less)电路：称为无输出电容功放电路，是在OTL电路的基础上发展起来的。 OCL电路的主要特点有：

音频功率放大器的设计与实现汇总

模拟电子电路实验课程设计 ——音频功率放大器的设计与实现一、设计任务设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8 。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标：（1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真；（2）电路输出功率大于8W；（3）输入阻抗：≥10kΩ；（4）放大倍数：≥40dB；（5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围；（6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力；（7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。发挥部分：（1）增加电路输出短路保护功能；（2）尽量提高放大器效率；（3）尽量降低放大器电源电压；（4）采用交流220V，50Hz电源供电。二、设计要求正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下：（1）画出电路原理图；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出；（6）PCB版图制作与焊接；（7）电路调试及参数测量。根据以上设计要求编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸。设计报告格式请参见附录一。三、实验原理音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于

对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1．前置放大级音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。常用的前置放大器按结构划分有五种类型：（1）单管前置放大器（2）双管阻容耦合前置放大器

完整word高效率PWM音频功率放大器

高效率PWM 音频功率放大器本设计主要由功率放大器、信号变换电路、输出功率显示电路和保护电路组成。功率放大器部分采用D 类功率放大器确保高效，在 5V 供电情况下输出功率大于 1W ，且输出波形无明显失真，低频输出噪声电压很低（输出频率为20kHz 以下时，低频噪声电压约 1mV ）; 信号变换部分采用差分放大电路，将双端输出信号变为 1 : 1的单端输出信号；输出功率显 1、题目分析及设计方案论证与比较根据题目要求，整个系统由D 类PWM 功率放大器、信号转换电路及功率测量显示装置组成。其中核心部分为 D 类PWM 功率放大器。之所以选择此方案是因为 D 类PWM 功放能够达到更高的效率，且更好地确保波形不失真，加之以合理的滤波网络又进一步克服了高频干扰，从而使系统成为高效率、低失真、低干扰的功率放大系统。系统组成框图如图 3.1 所示。下面我们分别论述框图中各部分设计方案。图3.1系统组成框图 2、总体设计思路根据题目要求，经过认真分析，决定采用脉宽调制方式实现低频功率放大器（即D 类功率放大器）。脉宽调制电路（PWM ）的脉宽调制原理如图3.2所示。图3.2脉宽调制原理图一般的D 类放大器电路的工作原理是用 “振荡发生器”输出的三角波与来自外部的模拟音频信号进行比较，在“脉宽调制比较器”输出端产生一个其脉宽变化与音频信号幅值成正比例的可变脉宽方波。此方波通过“数字逻辑电路”输出反相的方波。在音频信号的前半周（正电压），脉宽调制方波的占空比小于 50%，使高端MOS 管饱和导通，输出瞬间脉冲电压 V ec — 0=V cc 。在音频信号的后半周（负电压），低端MOS 饱和导通，电压 0— V ec = — V cc o 将输亠 PWM — 高速开关电路及滤波网络 D 类功率放大器 796D Vin=O,占空比-50%

音频功率放大器设计报告分析

目录课程设计任务书 (2) 摘要 (3) 1 模电课设概述 (5) 1.1设计背景 (5) 1.2音频放大类别 (5) 1.3设计目的及意义 (6) 1.4开发环境Multisim 10.0简要介绍 (7) 2 课程设计内容 (8) 2.1功放电路方案的选择 (8) 2.2 BTL电路的组成 (10) 2.3 电路仿真 (13) 3 实物焊接及调试过程 (18) 3.1 焊接实物 (18) 3.2 调试过程遇到的问题及解决方法 (19) 4 总结与心得 (20) 附录 (21) 附件一实验原理图 (21) 附录二元件清单 (22) 附录三参考文献 (23) 成绩评定表 (24)

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：、题目: 音频功率放大器初始条件：芯片：TDA2030A、极性电容、非极性电容、可变电阻、定值电阻、扬声器、要求完成的主要任务: 1.选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、或BTL电路。完成对高保真音频功率放大器的设计、装备与调试； 2.输入信号Uid≤100mv,频率响应范围30Hz-3KHz； 3.在8Ω扬声器的负载下，输出功率连续可调，最大输出功率达到6W； 4.音频信号放大后，失真≤5%。 5.效率≥60% 时间安排：安装调试，地点：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要这学期刚学习模电课,学校要求我们完成一次课程设计任务。模电这门课程主要讲直流稳压电源。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL 率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器 BTL功 TDA2030A集成功放，并采用双电源电源供电。TDA2030A集成电路的特点是输出功率大，而且保护性能比较完善，其工作电压范围较广，信号失真度较小，使用两块TDA2030A组成BTL电路，输出功率可增至35W。实验用multism软件对BTL multism软件模拟该电路由于价廉质优，使用方便，广泛应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。 BTL、TDA2030A、功率放大、multism。

简单音响电路的设计与实验

简单音响电路的设计与实验一．设计任务 1.音响放大器设计 1）输出小信号进行放大扩音。 2.主要指标要求： 1.最大输出功率 02 P W 2.负载R L=8Ω。 3.频率变化范围f=20HZ-20KHZ 二. 实验目的 1.掌握模拟电路系统设计的基本方法。 2.掌握功率放大器的特性和质量参数的测试方法。 3.通过实验加深互补对称功率放大电路的理解。 4.学习电压放大倍数及最大不失真输出电压幅度的测试方法三、实验说明 1、音响系统的组成框图 2、音响系统简介 1）功率放大器功率放大器可采用分立元器件组成，也可以使用集成功率放大器，前者常用于大功率或要求较高的音响系统中，后者常用于小功率或要求不太高的音响系统中，使用集成功率放大器应注意：在任何情况下，集成功率放大器都不能工作在超过极限参数或绝对额定值所规定的工作条件下。 2）前置放大器前置放大器属于小信号低噪声放大器。可采用分离元件电路，也可采用低

噪声运算放大器。采用分离元件电路时，为了减少噪声，一般静态工作点选取较低。四、实验仪器 1、实验箱（TPE-A2） 2、.示波器（V212） 3、函数信号发生器（DF1642A ） 4、双通道交流毫伏表（AS2294D ） 5、台式数字万用表（VC8045） 6、扬声器五、实验原理 1）前置放大器的设计前置放大器实际就是对一个小信号进行放大的作用。因为功率放大器对输入信号有一定的要求，太弱的功率放大器“不理睬”，所以功率放大器之前需要增加一至数级的放大器。将小信号逐步放大到功率放大器需要的信号幅度。而反相比例放大电路使用比较方便，所以本实验采用了反相比例放大电路。如下图 1 R R U U A f i O uf - == 2）功率放大器的设计功率放大器任务是将音频放大到足够推动扬声器，不同于前置放大器，功率放大器不仅对信号进行放大，而且放大了电流信号，以满足外接负载的功率要求。功率放大器还应具有频率特性平坦、高信噪比和优良的动态特性等功能。经过对比采用互补对称功率放大电如上图

基于Multisim的音频功率放大器设计与仿真

信息工程学院课程设计报告书题目: 基于Multisimde 音频功率放大器设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：班级：学号：学生姓名：指导教师： 2015 年 1 月 3 日

信息工程学院课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）设计题目基于Multisimde 音频功率放大器设计与仿真设计技术参数电源电压：Vs (22) 输入电压：VIN ........................±V 电源V 差分输入电压：VDIFF (5) 工作温度范围：TA …………………… 0℃～70℃存贮温度：TSTG …………………… -65℃～150℃结温：Tj …………………… 150℃ 功耗（5532FE）：PD …………………… 1000mW 引线温度（焊接，10S）…………………… 300℃ 设计要求1 输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。 2 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 3 利用Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。 4 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。参考资料1. 谢自美.电子电路设计.实验.测试.武昌：华中理工大学出版社，1994. 2. 童诗白.模拟电子技术基础.第二版.北京：人民邮电出版社，1999. 3. 康华光主编，电子技术基础（数字部分、模拟部分），高等教育出版社，1998. 4.周泽义.电子技术实验。武汉：武汉理工大学出版社，2001.5 5.梁宗善.《新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计》.华中科技大学，2004 6.孙梅生.《电子技术基础课程设计》.高等教育出版社，2005 7.黄继昌，张海贵.《实用单元电路及其应用》.人民邮电出版社，2006 8.王卫东，江晓安.《模拟电子电路基础》.西安电子科技大学出版社，2003 9.华成英、童诗白.模拟电子技术基础.第四版.北京:高等教育出版社,2006.5 2015 年 1 月 3 日