数控音频放大器_广大

课程设计报告

课程名称：电子技术应用课程设计

设计题目：数控音频放大器

专业班级：电气121班

设计者：陈海兵

学号：45

指导教师：舒华、黄峥

设计所在学期：2013-2014学年第二学期设计成绩：__________

广州大学

机械与电气工程学院

二〇一四年三月二十五日

（一）课程设计题目

数控音频放大器

（二）选题的目的和意义、课题选择的依据

(1)选题的目的和意义

伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒体。人能够听见的音频信号的频率范围大约是 60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。

如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题，声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成数字音频，音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段，提取信号在时域，频域内一系列特性的过程。

数控音频放大器电路是一种可以采用数控方式产生计数脉冲实现音量调节的装置，从原理上讲是一种典型的数字电路和模拟集成电路的组合和综合运用，因此，我们次设计就是为了了解数控电路和功率放大电路的原理，从而学会制作数字控制电路而且通过制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

(2)课题选择依据

数控音频放大器的电路分为音频运放电路、音频功放电、模拟选择开关电路、按键防抖动电路、计数器计数电路、编码器编码电路、数码管显示电路等。要用到的相关知识在数字电子技术基础和模拟电子技术基础两本教程中都有涉及，所以本课题的选择是根据这两本教材再结合网上的相关资料而选择的。

（三）系统设计功能简介，本设计已实现的功能：

(1)系统基本设计功能

①电路设有一个的音频接入口，可将手机或电脑的音频通过音频口输入进行运放和功放，然后通过喇叭输出音频。

②电路音量的调节分为0-7八个等级，通过按键调节音量，音量逐级递增。

③电路当前的音量级数通过数码管显示

(2)系统扩展设计公功能

①按键防抖动

②电源稳压

③按键实现加减计数

④音量检测

(3)本设计已实现的功能

本设计的电源稳压模块直接用DC直流电源，内部已自带降压、稳压电路，可直接到的5V 2A的直流电。

本设计设计了减计数按键，在用protues仿真时可以进行减计数，但当实物电路焊出来后发现减计数只能减一次,。比如当前音量等级是6，按一次减计数变成5，当再按一次时又变回6。由用电路是用PCB雕刻机雕刻出来的，要修改电路只能重新做电路板，需要花费大量的时间，所以本设计的减计数未能实现。

除了以上两项功能未能实现外，其他的功能都已实现。

（四）创新性、实用性和课题特点

（1）创新性：本设计的电路板是用PCB雕刻机刻出来的，没有飞线，电路路线清晰，比起手工焊接更美观。同时做出PCB板后将无法进行电路的更改，所以比起手工焊接做PCB板需要对电路整体有很好的把握，在仿真时要确保每一部分的电路在实际中都能实现。

（2）实用性：本设计可以作为音频输出在休闲时听音乐、广播等。

（3）课题特点：本课题的主要特点是数电和模电相结合，在实践中掌握数电和模电的相关知识。

（五）总体方案选择的论证

（1）运放选择：运放选择LM324。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。[1]（2）功放选择：功放选择LM386。LM386是美国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和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。[2]（3）模拟选择开关选择：模拟选择开关选择CD4051。模拟开关有很多种，如CD4051、74HC4051等。CD4051的工作电源电压范围很宽大约在~20V，但速度较慢些。而74HC4051的工作电源电压范围就没那么宽，大约在2V~6V，但速度则快得多，两者相差大约一个数量级。由于本项目的电路比较简单所以不需要太快的速度，所以选CD4051。

（4）音量检测选择：音量检测选择LM3914。LM3914内含输入缓冲器、10级精密电压比较器、基准电压源及点/条显示方式选择电路等。内部设有迟滞电路，显示不是从一个LED立刻跳到另一个LED，而是平缓过度，可消除噪声干扰，改善输入信号快速变化时引起的闪烁现象。由于内部电阻分压器是浮接的，所以电压测量范围很宽。[3]（5）按键防抖动选择：按键防抖动选择NE555。按键要防抖动则需要在按下时延时一段时间，可用NE555。NE555的特点有：只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用；其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久；它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合；其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载；它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。[4]（6）计数器的选择：计数器选择74LS191。74LS191是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。

（7）译码器选择：译码器选择CD451。CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器。特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。

（六）系统框图

图6-1 系统框图（七）总电路图

（1）总体原理图

图7-1总体原理图（2）总体PCB图

图7-2 总体PCB图（八）系统实现基本原理和电路原理

（1）按键防抖动电路

引脚名称功能

1GND地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。

2TR触发NE555使其启动它的时间周期，触发信号上缘电

压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。

3Q当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电

压少伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低

电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。

4R一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输

出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。5CV这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计

时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来

改变或调整输出频率。

6TH重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从

1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。7DC这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，

当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF

时为HIGH，对地为高阻抗。

8VCC这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范

围是+伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。

电路分析：

当按键未按下时，2、4脚输入高电平，此时3脚输出低电平。当按键按下

时，2、4脚输入低电平，此时3脚输出高电平。按键按下同时电容C16充电，

当充电到2/3VCC时3脚再次输出低电平。充电过程中不论2、4脚的电平是变为

高还是低，3脚都输出高电平，这样就形成了一个短暂的高电平，叫做暂稳态，

而低电平叫稳态。高电平持续的时间由电容充电的时间长短决定，公式为

T=*R22*C16=*10000*10*==110ms，所以按键延时的时间为110ms。

（2）模拟开关信号产生电路

引脚名称功能

15、1、10、9D0、D1、D2、

并行数据输入端。

3、2、6、7Q0、Q1、Q2、

输出端。

4E计数控制端（低电平有效）。

5D/U加减计数方式控制端。

8GND地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。11PL异步并行置入控制端（低电平有效）。

12TC进位输出/借位输出端。

13RCO行波时钟输出端（低电平有效）。

14CLK时钟输入端（上升沿有效）.。

16VCC正电源电压端

电路分析：

D0-D4为并行数据输入端，一开始全部接地则预置数为0，所以一开始从0开始计算。当给CLK一个脉冲时进行一次计算，数值以二进制形式冲Q0-Q3输出。进行加计数时，按下右边的按键，此时或门的2脚输入高电平，而左边的按键未按下，所以或门的1脚输入低电平，最后从1脚输出高电平作为一个脉冲输入到CLK。而74LS191的5脚，即加减计数方式控制端输入为低电平，选择的是加计数，计数值加1。同理，当按下左边的按键时，或门的1脚输出高电平作为一个脉冲输入到CLK。同时74LS191的5脚输入高电平，选择的是减计数，计数值减1。

（3）运放和功放电路

图8-3 运放和功放电路图

引脚名称功能

1V1out输出1

2-INPUT1反相输入1

3+INPUT2正相输入1

4VCC正电源电压端

5+INPUT2正相输入2

运放电路分析：

运放电路是用来调节输入音频的音量级数，其调节原理为：用集成运放组成的同相输入比例放大器，AA、BB间接入等效可变电阻Rf，其电压放大倍数Auf=1+（Rf/R1）。取R1=10K，则：

当Rf=0时，Auf=1。

当Rf=10K时，Auf=2；

当Rf=20K时，Auf=3；

……………………

当Rf=70K时，Auf=8。

从而只要改变Rf的电阻值即可以达到调节音频的音量级数的目的。

功放电路分析：

功放电路主要是将经过运放电路的音频信号功率放大从而驱动扬声器发声，其中要注意的是1脚和8脚加电容时增益为200，断开时增益为20，因此用不到大的增益，电容就不要接了，不光省了成本，还可以减小噪声。

第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。

减少输出耦合电容，此电容的作用有二：隔直+耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率（fc=1/(2π*RL*Cout)）提高。分别测试，发现10uF/最为合适。

（4）调节放大倍数电路

引脚名称功能

IN/OUT输入/输出端

1、2、4、5、12、

13、14、15

9、10、11A、B、C地址段

3OUT/IN公共输出/输入端

6INH禁止端

7VEE模拟信号接地端

8VSS数字信号接地端

16VCC电压+

电路分析：

手工调节放大倍数的方法，一般用电位器代替图中的Rf，为达到用数字方

式控制放大倍数的目的，以一组电阻网络代替图中的Rf，用一组转换开关控制将不同的电阻接入电路中，当转换开关将不同的电阻接入代替Rf时，就实现了分级改变放大倍数的目的。

CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。三位地址码ABC的信号来自计数器产生的三位二进制码，例如当计数器计数为“1”时，相应的二进制码为“001”，则输入到ABC的地址码为“001”，此时X1和X端接通，AA、BB间的等效电阻为20K，所以运放的放大倍数为2倍。

（5）译码显示电路

引脚名称功能

7、1、2、6A、B、C、D BCD码输入端

13、12、11、10、9、15、14QA、QB、QC、

QD、QE、QF

译码输出端，输出为高电平1有效。

3LT测试输入端

4BI消隐输入控制端

5LE/STB锁定控制端

电路分析：

当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入ABCD状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。所以只有BI=1，LT=1时数码管才显示BCD码的数字

当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

（6）音量检测电路

图8-6 音量检测电路图

引脚名称功能

1、10～181、10～18输出端

2GND地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。3VCC正电源电压端

4RLO发光管最低亮度设定

5SIG信号输入

6RHI发光管最高亮度设定

7VRO基准电压输出

8ADJ基准电压设定

9MODE模式设定

电路分析：

LM3914是10位发光二极管驱动器，它可以把输入模拟量转换为数字量输出驱动10位发光二极管来进行点显示或柱显示，4脚和6脚之间连接有10个精密分压电阻。

LM3914参考电压源输出约5V，即在7脚和8脚之间维持一个5V的基准电压Vref，该基准可以直接给内部分压器使用，这样当Vin（5脚）输入一个0～5V 电压时，通过比较器即可点亮0～10个发光二极管。

（九）计算机虚拟仿真过程及其结果

(1)模拟信号产生电路及数码管显示仿真

图9-1-1 模拟信号产生电路及数码管显示电路图（加计数）

图9-1-2 模拟信号产生电路及数码管显示电路图（减计数）（2）按键防抖动仿真

图9-2-1 增加按键防抖动电路图（加计数）

图9-2-1 增加按键防抖动电路图（减计数）（3）运放及功放仿真

图9-3-1 运放及功放仿真电路图

图9-3-2 示波器输出波形图

在图9-3-1中音乐输入端输入的是峰值为30mv的正弦波，示波器的A（黄色）接音乐输入端，B（蓝色）接运放输出端，C（红色）接功放输出端，此时电路的放大倍数为7。即理论上运放输出的正弦波峰值应为240mv，由图9-3-2可知仿真的结果正确，且波形没有失真。经过功放后的正弦波峰值约为980mv，所以输入的功率放大了约4倍。

（4）音量检测仿真

图9-4 音量检测仿真图

在音频输入端用protues的generator mode 输入了一个音频信号，在音量检测电路可以看到10个LED灯随输入的音频呈火点状跳动。

（十）单元电路的设计、参数计算和元器件的选择

此部分在前面已有所涉及此处不在描述。

（十一）实施方案说明

（1）前期准备

在拿到这个课题前首先是仔细看了老师发的课题资料，对电路的制作有一个初步的认识。然后再上网查各个芯片的数据手册，外围电路，熟悉芯片。当这两步完成后就开始画电路图，一部分一部分的完成课题的要求，并在画的过程仿真验证。电路图画好后根据电路图列元件清单购买元件，然后就是开始电路板的制作。

（2）制作过程

由于电路板是用PCB板，此次尝试用PCB雕刻机制作。PCB雕刻机制作的电路板不同于用腐蚀法制作的电路板。腐蚀制作电路板的原理是用石墨将画好的电路在铜板上印出来，

然后用腐蚀液将没有被石墨遮住的部分的铜片腐蚀掉，剩下的就是需要的电路图的通路。而用PCB雕刻机制作的电路板是在画好的电路两边刻出两条沟，将画好的电路与铜板其他部分绝缘开。

用雕刻机做PCB板的过程为：先将画好的电路图用G代码转换软件转换成雕刻机可以识别的G代码，然后将G代码载入雕刻机中。在转换的过程中需要将定位孔、引脚焊盘大小、走线宽带大小等一些参数设定好。先给雕刻机换上打孔用的刀头，在板四个角打四个定位孔，然后打引脚焊盘的孔。打好后停止雕刻机，给雕刻机换上雕刻铜路用的刀头，再开始雕刻电路，直到整个电路雕刻完成，完成电路板的制作。

（3）调试过程

在做好PCB板后就按照电路图一部分一部分的将电路焊上去。首先焊的是按键、放大等级调节及数码管显示电路。当焊好后发现只有数码管能显示，按键按下去没反应。经过调试发现原来是NE555在画PCB图时没有供电，因此用跳线给NE555供电后按键有反应了。

之后是焊运放和功放电路，当焊好后发现喇叭又没有响。用万用表次电路通断发现是有几处地方短路了，短路的原因是在用雕刻机雕刻电路时下刀太浅了导致一部分电路与外围的铜片没有很好的绝缘。所以又手动的用刻刀将铜路重新的刻了一边就没有短路了。接上手机输入音乐喇叭也发出了声音。

最后是音量检测电路的调试。在焊好这部分电路后输入音频可以看到LED灯随音乐有节奏的跳动，这部分电路比较成功，不用怎么调试。

以下是制作电路板的几个步骤：

图10-1 mach3软件控制界面

图10-2 雕刻机正在雕刻电路

图10-3 雕刻好后的电路板

图10-4 焊好元件正常运行的电路板

（十二）系统运行的结果和现象

焊好调试好整个电路后运行的现象为：给电路板输入一个5V2A的电源，同时给音频口输入音频。可以看到数码管显示当前音量等级，喇叭发出输入音频的声音，LED灯随着音频的节奏跳动。当按下加计数按键数码管显示的数字加1，喇叭输出的声音变大。

一开始喇叭的声音又很大的，通过调整功放的电位器后可以明显减小一些噪声，但噪声依然存在。后来发现是LM386的7脚没有接旁路电容，在加上一个10uF的电解电容后效果好很多，不过也没有彻底解决噪声。原因可能是LM324的11脚没有接-5v电压而直接接地，所以信号的范围比较小导致噪声存在。由于电路板是用PCB做的已经成型，不可能像用万用板焊的一样可以再加上-5v的电压，所以不再去增加这部分电路。还可能是喇叭性能比较差，本身输出就有少许噪音。

（十四）系统（本电子作品）的用户使用方法指南

用户可以将手机或电脑里的音乐通过音频线输入到本电子作品内，然后给电子做个供5v电即可以在喇叭处听到手机或电脑里的音乐，同时可以同LED灯会随着音乐有节奏的跳动。若用户觉得音量不够大可以按黑色的按键调节喇叭的音量，当前音量等级会在数码管上显示出来，0为最小，7为最大，级数调节是循环变化的。

（十五）问题讨论

本次由于是第一次使用PCB雕刻机，所以花了三天的时间来研究如何使用。期间弄断了几把刀头，刻坏了三个铜板，第四个板才成功。使用PCB雕刻机需要很好的控制好进刀的深度，刀进的太深刻出来的电路太细很容易断，到进的太浅刻出来的电路有些地方又没有与铜板绝缘，需要自己再用刻刀重新刻，只有把握好进刀深度才能刻出好的电路板。本次的电路板由于进刀不够深导致很多地方没有绝缘所以在调试时非常麻烦，需要用万用表一处处的测哪里短路了，然后再重新刻深，浪费了大量的时间。

同时在画PCB图时也需要注意画的线必须要宽一些，最少要1mm，这样才不会再雕刻的时候将铜路刻没了。由于第一次画图时是用系统默认的线宽，当雕刻时才意识到线太细了，所以又得重新布线加粗线宽。焊盘也许要放大一些的，最小的直径需要，太小的话会把焊盘周围的铜片刻没了导致焊接时没有铜片焊不上去。所以使用PCB雕刻机比起用腐蚀的方法要难的多，但效果也要好得多。

通过这次数控音频放大器的制作让我学到了许多还没学到的数电知识，使得今后学起数电来比较轻松，同时也巩固了模电的知识。

参考文献

[1]LM324百度百科.网页链接：

[2]LM386低电压音频功率放大器的原理与典型应用电路图.网页链接：

[3]LM3914百度百科.网页链接：

5L1f

[4]NE555中文资料.网页链接：

音频功率放大器设计说明书要点

音频功率放大器的设计任务书 1 设计指标（1）直接耦合的功率放大器，额定输出功率10W，负载阻抗8Ω；（2）具有频响宽、保真度度、动态特性好及易于集成化；（3）采用分立元件设计；（4）所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 2 设计要求（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）S C H文件生成与打印输出。 3 编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4 答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。

音频功率放大器设计摘要：这款功放采用了典型的OC L 功放电路，为全互补对称式纯甲类DC 结构，功放的每一级放大均工作于甲类状态。输入级和电压放大级采用线性较好的沃尔漫电路，差分管及电流推动管分别为很出名的K170、J 74（可用K389、J 109孪生对管对换）对管和K214、J77中功率M OS 管，功率输出级为2SC 5200和2S A1943大功率东芝管并联输出，功率强劲，驱动阻抗2Ω的喇叭也轻松自如，毫不费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求。关键字：沃尔漫电路 T IM 共源-共基电路共射-共基电路 1 引言在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 2 设计思路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。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电输入音频信号前置放大级电路共射-共基电路共射-共基电路恒压源电路推动级反馈电路至末级功放沃尔漫电路图1 前置放大电路框图

音频功率放大器电路

TDA2030集成电路功率放大器设计一、设计题目集成电路功率放大器二、给定条件设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）谐波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）；输出阻抗：≤0.16Ω; 输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时）三、设计内容 1．根据具体电路图计算电路参数 2．选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。 3．了解有关集成电路特点和性能资料情况 4．根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图 5．制作印刷线路板 6．电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指导书》有关放大器测试过程 7．实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。四、功率放大电路的测试基本内容注意：将输入电位器调到最大输入的情况。 1．测量输出电压放大倍数A u 测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHｚ 70 mv（振幅值100mv），输出负

载电阻分别为4Ω和8Ω。 2．测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。 ②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。 3．测量上、下限截止频率f H 和f L 测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。五、参考资料 TDA2030简介：TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。 TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。 TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。双电源供电BTL音频功率放大器工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号V in通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为K VC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益K VC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的，即： U01≈U in·R3 / R2

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

音频功率放大器的设计与制作

电子技术课程设计报告设计课题：音频功率放大器的设计与制作拔河游戏机的设计与制作

模电部分音频功率放大器的设计与制作一、设计任务与要求 1）话筒放大器和前置放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（也有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高频率达到20kHz）。其输入阻抗应远大于输出阻抗。前置放大器要求失真小、通频带宽。 2）电子混响器电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。该部分电路有专用电路可以选用，不作设计要求。 3）音调控制器音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。这部分参考电路较多，要求通过仿真进行选取，并进行必要的计算。 4）功率放大器功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）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的大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OCL 电路。有专用集成电路功率放大器芯片。可采用由集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，要求进行必要的计算和计算机仿真。设计参数 ①放大器的失真度<1%。 ②放大器的功率>1W。 ③放大器的频响为50Hz—20kHz。 ④音调控制特性为自选。（3）设计要求 1）调研，查找并收集资料。 2）总体设计，画出框图。

3）单元电路设计。 4）电气原理设计---绘制原理图。 5）参数计算——列元器件明细表。 6）用EWB对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。 7）撰写设计说明书。 8）参考资料目录。二、方案设计与论证 2.1 音响模块流图图2－1电路整体框图话音放大器：话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。电子混响器：电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。混合前置放大器：混合前置放大器的作用是将音乐信号和电子混响后的声音信号混合放大。音调控制器：音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。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电路方案的比较与论证 2.2话音放大电路的比较与论证方案一：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一。应用非常广泛，双列直插8脚或圆筒8脚封装。工

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。

lm386音频功率放大器论文

滨江学院微电子实验基础课程设计题目语音放大器的设计院系电子工程系专业电子科学与技术学生姓名季琛、季煌盛、胡剑飞、姜效楠、何菲二Ｏ一五年六月十七日

目录摘要 (1) 关键词 (1) 1 绪论 (2) 2 需求分析 (3) 2.1 设计任务及要求 (3) 2.1.1 设计任务 (3) 2.1.2 设计要求 (3) 2.2 设计思想 (3) 3 设计方案 (3) 3.1 方案论证 (3) 3.1.1 前置放大电路 (8) 3.1.2 功率放大电路 (9) 3.2 工作原理 (10) 4 电路详细设计 (10) 4.1 前置放大电路分析 (10) 4.2 功率放大电路分析 (11) 5 实验结果 (11) 5.1 前置放大实验 (13) 5.2 各级单元电路测试结果实验 (14) 5.3 总评测试实验 (14) 5.4 结果分析 (14) 6 结论 (15) 6.1 设计成果 (15) 6.2 设计特点 (15) 6.3 存在问题及改进方法 (15) 参考文献 (16) 附录B 元器件清单 (18)

音频功率放大器摘要这次的模拟电路课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放，比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。我主要采用了两种方法对其进行了分析和设计，一种利用了LM386集成芯片对其进行放大输出，另一种是利用二极管进行偏置的互补对称电路，即分立元件进行设计放大。期间遇到了不少问题，不过好在在老师的指导，同学的帮助下终于成功调试成功，听到了悦耳的嗡嗡声，设计题目也算比较圆满的完成了。在设计的过程中，首先对自己的设计思路有个整体的认识，即对音频功率放大器的原理了解，在查阅了很多资料，以及对实验器材有了初步了解以后，利用课本及一些资料上所描述的同相放大电路和甲乙类互补对称功率放大电路的基本知识，通过对两种方法的对比评析确定了下面的课程设计。本文设计了音频功率放大器，采用了分立元器件制作功率放大器且利用Protel 99SE软件设计完成原理图。本系统有匹配对称三极管完成前置放大级和功率放大级最后将音频小信号转变成大信号的功能。通过对所设计的音频功率放大器进行实验测试，达到了最大输出功率、放大倍数、失真度等技术指标。具有最大输出功率稳定，工作效率较高，频率响应失真较小，把小信号转变成大信号功能的分立元件功率放大器。基本达到了任务书的要求。在社会当中，功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱防声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。关键词音频功率放大器LM386

音频功率放大器设计TDA2030模电课设.

课程设计题目高保真音频功率放大器设计学院专业班级姓名指导教师年月日

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: 高保真音频功率放大器设计初始条件：可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；集成功放TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。电容、电阻、电位器若干；或自备元器件。直流电源±12V，或自备电源。可用仪器：示波器，万用表，毫伏表要求完成的主要任务: （1）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、装配与调试。（2）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。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真） ③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。时间安排： 1、年月日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、年月日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。 2、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。 3、年月日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要本文设计的高保真音频功率放大器，带八欧负载，输出功率可达10W，整体电路分为四级：电源、前置放大电路、音调调节电路、功率放大电路；正负电源用7815和7915设计，前置放大和音调调节电路用NE5532设计，功率放大电路用TDA2030设计，制作和调试后，各项指标已实现。关键字：音频功率放大器，音调调节，TDA2030，NE5532。

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

音频功率放大电路报告

一、设计题目：音频功率放大电路二、设计的任务和要求 1、主要要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8Ω。 2、性能指标：频带宽50H Z ～20kH Z ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47KΩ。三、原理电路和程序设计 3.1、方案的确定及论证 1、OTA互补对称功率放大器 OTL 电路通常由两个对称的异型管构成，因此又称为互补对称电路，图 3-1 为单电源 OTL 互补对称功率放大电路。电路中 T1 是推动级（电压放大，也叫激励级），其中Rb1、Rb2是 T1 的基极偏置电阻，Re为 T1发射极电阻，Rb为T1集电极负载电阻，它们共同构成 T1 的稳定静态工作点；T2、T3 组成互补对称功率放大电路的输出级，且 T2、T3工作在乙类状态；C2 为输出耦合电容。功率放大器采用射极输出器，提高了输入电阻和带负载的能力。性能分析：乙类互补推挽功放(OTL)的输出功率的计算公式如下：输出功率：P o =U o I o =U o 2/R L 输出最大功率：P om =U o I o =U o 2/R L =U om 2/2R L =V CC 2/8R L

显然P 与电源电压及负载有关 om 2/8R 当输入功率为8w，阻抗8w时，有Pom=V CC V =8*8*8≈22.6v 则电路所需的电源为22.6v。 CC 2、用集成器件实现 Tda2030简介：TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。电路特点： [1].外接元件非常少。（基本应用电路图3-2） [2].输出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。 [3].采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。 [4].开机冲击极小。 [5].内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。 [6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。图3-2使用单电源供电的tda2030基本应用电路

LM386功率放大电路

1.4集成功率放大电路OTL 、OCL 和BTL 电路均有各种不同电压增益多种型号的集成电路。只需外接少量元件，就可成为实用电路。本节主要掌握集成功放的电路组成，工作原理、主要性能指标和典型运用。 1.4.1集成功率放大电路分析 LM386是一种音频集成功放，具有功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大，外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。一、LM386内部电路 2.电路分析第一级差分放大电路（双入单出）第二级共射放大电路（恒流源作有源负载）第三级OTL 功放电路输出端应外接输出电容后再接负载。电阻R 7从输出端连接到T 2的发射极形成反馈通道，并与R 5和R 6构成反馈网络，引入深度电压串联负反馈。二、LM386的电压放大倍数1.当引脚1和8之间开路时U f =U R5+U R6≈U i /2 2.当引脚1和8之间外接电阻R 时 3.当引脚1和8之间对交流信号相当于短路时图9.4.1 LM386内部电路原理图 O i O f U U R R R R R U U F ????≈+++==276565202)1(2657657≈+≈++≈=??R R R R R R U U A i O u R R R R A u //2657+≈20025 7≈≈R R A u

4.在引脚1和5之间外接电阻，也可改变电路的电压放大倍数结论：电压放大倍数可以调节，调节范围为20~200。三、LM386引脚图 1.4.2集成功率放大电路的主要性能指标（略） 1.4.3集成功率放大电路的应用一、集成 OTL 电路的应用1.LM386外接元件最少的用法电路如图9.4.3 静态时输出电容上电压为V CC /2最大不失真输出电压的峰－峰值为电源电压V CC 最大输出功率为输入电压有效值 2.LM386电压增益最大的用法引脚1和引脚8接10uF 电解电容器，1和8之间交流短路。 3.LM386的一般用法引脚1和引脚5接电阻，也可改变电压放大倍数。结论：学完本节，能根据给定的电压放大倍数、最大输出电压设计功放电路。二、集成OCL 电路的应用TDA1521的基本接法电路图如图9.4.6 6 57)//(2R R R R A u +≈图9.4.2 LM386的外形和引脚的排列 W R V R V P L CC L CC Om 18)22/(22 ≈=≈mV A V U u CC im 2832 /2≈=图9.4.4 LM386电压增益最大的用法

关于音频功率放大器的常识

关于音频功率放大器的常识一、分类音频功率放大器从材料组成分为以下几类： ?电子管功放（电压放大器） ?晶体管功放（电流放大器） ?场效应管功放（电流放大器） ?集成电路功放 ?数字功放音频功率放大器从用途分为以下几类：HIFI音乐功放和AV家庭音响功放。其中HIFI音乐功放的特点是保真度高、电路简捷、用料讲究。功放的功能是信号放大或振荡。功放是对一定频率的信号的放大，在放大的过程中存在两种失真：偶次谐波失真、奇次谐波失真。其中偶次谐波失真比较符合人耳的听觉，特性“温暖、柔和”；奇次谐波失真是“生硬、刺耳”的金属声。常规AV家庭音响规格是5.1或7.2，数字具体指音箱数量。家庭AV音箱中低音炮单独带功放，剩余音箱的功放整合至一个设备。由于AV音响的声场特殊性，常规AV音响带有分频器。连接音响的线材通常使用无氧铜线材。音响系统有点声源和矩阵声源两种声源模式，点声源适合小范围的音乐欣赏，矩阵声源适合大场景的表演欣赏。听者与声源的距离呈现效果反馈了设备的性能，常规频率响应数据是，每当听者与声源的距离增加1倍的时候，功放的功率要增加4倍，音箱的灵敏度要增加6dB。功放的核心元件是具有功率放大功能的电子管、晶体管、场效应管、集成电路和数字电路。周边器件是日产黑金刚、红宝石等具有电源滤波功能的大电解电容。还有就是美国DALE电阻、日本ROA电阻、RXJX 无感线绕电阻。金属膜电阻或者大红袍电阻的主要功能是给电路提供电源，提供信号放大电路，减少交流

声。常规功放电路也会用到整流器来处理电平。另外，功放电路离不开电源变压器，常用的电源变压器是环形变压器。电源变压器需要在一次侧与二次侧中间做静电屏蔽。需要注意如果隔离层引出线焊接不良或接地不良将造成电位差增大，出现交流声。常规处理办法是低阻抗，平衡式输入方式，能够最大程度地降噪。在处理噪声方面，常规的做法还有母线接地即一点接地，这样可减小电位差，防止噪声干扰。另外，电路上会引入几个负反馈原理，常规方式是级间负反馈、电流负反馈、整机负反馈。这样做可以达到输入阻抗高、输出阻抗低、控制力强、失真小、解析力强的整体效果。电子管功放的特征围绕核心器件电子管，电子管是电流传导的功能，主要作用是整流和检波。电子管的动态特性有放大系数μ，跨系S、内阻Ri。电子管功放的特点是信号失真明显。晶体管和场效应管功放的核心器件是晶体管或场效应管，主体常常由三极管（集电极、基极、栅极）构成的半导体材料。三极管分类又有半导体材料和极性分类、结构及制造工艺分类、电流容量分类、工作效率分类、封装结构分类、功能用途分类等。功放电路由两部分组成，前级和后级。前级电路的作用是切换音源、处理信号、控制音量。前级负责将信号整理和调整，使音乐信号在进入后级前得到缓冲、等化、调整。常规情况下前级的放大倍率为10倍。前级的组成有音源切换开关、音量电位器、音源输入、音源选择、控制音量。前级的信号流向是输入----信号切换----左右平衡----音量控制----放大电路----静音开关----输出。前级处理了阻抗的降低，之后连接到输出端。前级放大是将信号放大到额定电平，常规是1V左右。前级完成音质控制、美化声音，将音响系统的频率特性控制到高保真的音质水平。音频的频响是5Hz到35Hz 。

音频功率放大器实验报告

一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。二、实验要求 1）设计要求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8Ω。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。 2）实物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。三、实验内容与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，

音频放大器原理图

音频放大器原理图音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器。然而直到现在为止，它还在不断地更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种，也是最基本的一种。为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。音频放大器简介进入21世纪以后，各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。从作为通信工具的手机，到作为娱乐设备的MP3播放器，已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。陆续将要普及的还有便携式电视机，便携式DVD等等。所有这些便携式的电子设备的一个共同点，就是都有音频输出，也就是都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电的。都希望能够有较长的使用寿命。就是在这种需求的背景下，D类放大器被开发出来了。它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要，在大功率的电子设备中也需要。因为，功率越大，效率也就越重要。而随着人们的居住条件的改善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。在这些设备中，往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时，低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。音频放大器背景音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想一一如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz?20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应（驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或高音喇叭）。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC 音频的数瓦，再到迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能满足整个电影院或礼堂的声音要求。音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高（至少40dB）。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力（PSR）来降低电源噪声，所以经常采用反馈。音频放大器类别长期以来，高品质音频放大器的工作类别，只限于A类（甲类）和AB类（甲乙类）。

音频放大器简介

音频放大器简介功率放大器（简称功放）的作用是给音响放大器的负载R L（扬声器）提供一定的输出功率，当负载一定时，输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率才会高。音频放大器最早是由电子管放大器发展而来，为了满足需求，不断地加以改进。效率越来越高，主要应用在TV、音响、笔记本电脑、PDA等便携式电子设备中。音频功放的分类 A类放大器（也叫甲类放大器）特点：工作点Q设定在负载线的中心点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均可导通。如图1 可单管工作，也可以推挽工作。失真度小，信号越小传真度越高。工作效率较低。图 1 B类放大器（也称乙类放大器）特点：静态点在（VCC，0）处，即在截止区，没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率，在Vi 的正半周期内，Q1导通且Q2截止，所以，形成图2的输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半周时，Q1截止而Q2导通，结果形成输出端负半周正弦波，如图2虚线部分所示。 B类放大器在两管推挽工作时，效率最高，可达到78%。因为放大器有一段时间工作在非线性区域内，会产生较大的交越失真。

图 2 图 3 B类双端推挽放大器 AB类放大器（甲乙类放大器）晶体管导通时间稍大于半周期，使用两管推挽工作，可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。效率较高，晶体管功耗较小。 AB类放大器是为解决B类放大器在信号大小在-0.6V

音频功率放大电路实验报告分析

实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：音频功率放大电路实验类型：研究探索型实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。二、实验内容和原理（必填）音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。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。作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。扩音机的整机电路如下图所示，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。装订线

前置放大电路：前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级：对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块）本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，

双声道音频功率放大电路

唐山学院 Protel DXP 课程设计题目系 (部) 班级姓名学号指导教师张雅静 2016 年1 月 18 日至 2016 年 1 月 29 日共 2 周 2016年 1 月 30 日双声道音频功率放大电路智能与信息工程学院 12电信一班

1前言 (1) 2 Protel DXP 2004的简介 (2) 2.1 Protel DXP的简介 (2) 2.2 DXP的主要工作界面 (2) 2.3原理图设计基本操作 (4) 2.3.1项目文件和原理图文件的创建 (4) 2.3.2 工作环境设置 (4) 2.3.3 放置元件 (5) 2.3.4 原理图连线 (5) 3 功率放大器简介 (6) 3.1 功率放大器原理 (6) 3.2功率放大器的性能指标 (7) 3.3 TDA 2030简介 (7) 4 双声道音频功放电路的设计 (9) 4.1 系统总体流程图 (9) 4.2 直流稳压电源的设计 (9) 4.3 前置放大电路设计 (10) 4.4 音量控制电路设计 (10) 4.5 功率放大电路设计 (12) 4.6 总体设计图 (13) 5 PCB电路板制作 (13) 5.1原理图的绘制 (13) 5.2 PCB图的绘制 (14) 6 总结 (15) 参考文献 (16)

在当代生活中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的提高，人们对音响的性能要求也越来越高。所以，制作出完美音响也成了人们追求的目标。音频功率放大器作为音响设备的重要器件，完美的音频功率放大器是做出完美音响的必要条件。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。无论是从线路技术还是元器件方面，乃至思想认识上都获得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程，对我们来说也是一件积极有意义的事情。随着时代的发展，信息时代的来临，音频功率放大领域取得了喜人的硕果。新的技术飞跃往往是新材料、新理论、新方法的出现之后产生的，音频放大器同样也不会例外。在科技日新月异的时代，我们有理由期待更完美的功率放大器的出现。此次电子技术课程设计我们选择的就是音频功率放大电路的设计。音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz～ 20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应(驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或（高音喇叭)。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV 或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能满足整个电影院或礼堂的声音要求。音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高(至少40dB)。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力(PSR)来降低电源噪音，所以经常采用反馈。