音频功率放大电路

考试序列号________
*****大学
课程设计
论文题目：音频功率放大电路
课程名称课程设计
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年月日
目录
一、设计目的 (1)
二、设计要求和设计指标 (1)
三、设计内容 (1)
3.1 变频电路工作原理 (1)
3.1.1设计过程 (1)
方案一
方案二
3.1.2 电路分析和元件功能简介 (6)
3.2 仿真结果与分析 (6)
四、总结 (9)
五、主要参考文献 (9)
附录 (10)
一、设计目的
本课程旨在培养学生模拟电子电路知识，解决模拟电子技术方面常见实际问题的能力，促使学生积累实际电子制作经验，准备走向更复杂更实用的应用领域，是参加“全国大学生电子竞赛”前的技能培训课程之一。

目的在于巩固基础、注重设计、训练技能、追求创新、走向实用。

二、设计要求和设计指标
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。

基本指标：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、设计内容
3.1 变频电路工作原理
音频功率放大器实际上就是对比较小得音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。

前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同相放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。

后一级主要对音频进行功率放大，使其能够驱动负载电阻而得到需要的音频。

设计时首先根据技术指标要求，对整机电路做出适当安排，确定各级的增益分配，然后对各级电路进行具体的设计。

3.1.1设计过程
方案一：
如下图所示，运算放大器TAD2030为电路的驱动电路，而两个晶体管构成功率输出级由双电源供电的OCL互补功放对称电路，为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路，使输出工作于甲乙类状态，稳定了输出电压和功率增益，减少了失真。

但是，方案中也都是利用到了运算放大器的放大运算作用，其中利用到了大量的电阻和电容这样对其中的噪声的过滤会有很好的作用，但是与此同时，这样的话，元件数太多，焊接的时候会相对比较复杂，大量生产是所需工作量较大。

而且在实际生活中很难找到对外性质完全相同的两个三极管。

因此我放弃了第一个方案。

方案二：
双通道功率放大电路是用于立体声音响设备的功率放大电路，一般有专门的
集成功率放大器产品。

它有一个左声道功放和一个右声道功放，这两个功放的技术指标是相同的，需要在专门的立体声音源下才能显现出立体声效果。

有的高级音响设备一个声道分成二、三个频段放大，有相应的低频段、中频段和高频段放大器。

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。

按引脚的形状可分为H型和V型。

该集成电路广泛应用于汽车立体声收音机、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。

2.采用超小型封装（TO-220），可提高组装密度。

3.开机冲击极少。

4.内含各种跋扈电路，因此工作安全可靠。

主要保护电路有：短路保护、热保
护、底线偶然开路、以及负载泄放电压反冲等。

5.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%。

TDA2030管脚功能：1脚是同相输入端
2脚是反相输入端
3脚是负电源输入端4脚是功率输出端
5脚是正电源输入端
3.1.2电路分析和元件功能简介
本人采用了方案二。

电路分析：
采用单电源的OTL电路不需要变压器中间抽头，但需要在输出端接上大电容，且低频特性不如OCL好。

方案二中的图的R2,R11,C8构成交流负反馈，控制交流增益，对于音频型号，可以近似地认为C8短路，故直流增益为 1.对于OTL电路，静态时要保证输出电压为0.5VCC，故通过R3，R4，R5,就可以把输入端的电位抬高到0.5VCC，而电容C9是为了稳定这个电位而设的，R4是为了防止输入信号被R9短接到地面而设的。

C4是输入耦合电容，R9，C7对扬声器的相对补偿，D1和D3保护芯片免受扬声器的感应电压而造成损坏。

元件功能简介：
C12为滤波电容，C1为高频退耦电容；双联电位器（可调电阻）为音量调节电位器；TDA2030是单个声道的功放集成电路；R3，R4，R5，C9和R6，R7，R8，C11分别为功放TDA2030输入端的偏置电路；R2，R11，R8和R1，R12，C10分别构成各自声道负反馈回路。

C4和C5是输入耦合电容，C6和C7是输出耦合电容；在电路皆有感性负载扬声器时，R9、C2和R10、C13可确保高频稳定性。

3.2仿真结果与分析
在仿真软件Multisim中，首先，我们第一步是绘制功率放大器的原理图，接着设置元件的各种参数，最后就要应用Multisim的方针功能观察了电路静态工作点、交流分析等各种仿真分析，得出了相应的仿真图形。

在此期间，我又根据仿真结果与实际结果的对比，对电路元件参数进行了相应的修改，最后得到了比较理想、比较接近实际仿真结果。

也最后确定了实际功率放大器的元件参数，即确定了实际功率放大器的焊接原理图。

1、输入一个有效值为100mV、频率为1KHZ的正弦信号，输入与输出的
波形如下图：
正相输入端如下图：
负相输入端如下图：
由上面的仿真可看出，正相输入端以及反相输入端的电压都略等于6=Vcc/2，符合要求（我在仿真时用的是Vcc=15V）
2、此电路图模拟的相频特性如下图：
与输出的相位角相差-45度时为临界值。

因此由此图可知当相角差45度是输入的频率为28.132kHz。

当输入的频率大于28.132kHz时，输出的信号将产生失真。

电路的上限截止频率为28.132kHz。

同理得出电路的下限截止频率为20.724Hz。

3、模拟的幅频特性：
由此图可以看出在幅频图中只有输入信号只有瞒住幅频特性信号才不容易失真。

即在图中的直线。

四、总结
随着世纪的更迭的脚步，伴随新年钟声的敲响，忙碌了几星期的课程设计也渐渐拉下帷幕。

一段时间忙碌的身影和奔波的脚步之后，使我在这个过程中体会到了不一样的感受。

忙碌之后看到属于自己的这份课程设计，心中也体会到了成功之后的那份喜悦和安慰，也使我在这一段时间留下了一份美好的回忆！
对于课程设计，以前我的脑海中一直是一个陌生的名词。

在老师给定课题的那一刻，我虽然不知道怎么去做，但我摸摸下定劳务决心，做，但我摸摸下定劳务决心，一定要努力做好一份属于自己的课程设计。

在选题目时，我犹豫了要不要做最难的那个，但想到自己还没什么经验，所以就选了一个相对比较容易的，想着我寒假有时间就把剩余的题目都做一遍。

为了更完美的做好设计流程以及参数的选择，我就开始了手机关于音响放大器课题的资料，在从分准备好资料以后，就开始了课题的设计。

虽然有了准备，但在做的时候还是遇到了许多问题，像放大效果没预想的好，噪音明显，为此做了许多的改进，也做了好几份，一共焊了三份作品，为追求放大效果理想，无噪音，排版美观，付出了许多时间才得出第三份较前两份好的作品。

本作品的优点在于频率放大达到一点五倍，噪音小，元件相对较少，而且在焊线的时候我现在基本可以做到省锡，线路美观，由于前两次的作品中发现芯片放热量较大，所以在本作品中加了两个铝制的散热片。

缺点在于排版相对来说还不够完美，而且双联电位器我用的是10K的，我觉得改用20K的更好些，由于不想浪费太多的锡，所以我跳了一条线。

在这次课程设计完毕之后，我体会颇多。

从根本上使我真正认识到了做好一份课程设计并不是一件容易的事情。

它不仅需要熟悉并掌握教材内容还要有很好的创新思维和动手能力。

在本次设计中，我利用到了一些软件。

例如：protel99，multisim，word等软件，让我进一步的熟练地掌握操作和使用。

在此次电子设计中我得到了刘老师的支持和众同学的帮助，在此对给予支持与关怀的人士表示衷心的感谢！
五、主要参考文献
1、童诗白、华成英，《模拟电子技术基础》
2、康华光，《电子技术基础》模拟部分
3、赵淑范王宪伟，《电子技术实验与课程设计》
附录：
正面：
反面：
元件清单：
TDA2030 2 4.7k电阻 2 2.2uF电解电容 2 2.2mF电解电容 2 100k电阻 6 22欧电阻 2 10uF电解电容 4 1N4001 4 120k电阻 2 104陶瓷电容 3 220uF电解电容 1 双联可调电阻10k 1 三脚音频插座 2。