高保真音频功率放大器设计
高保真音频功率放大器课程设计
高保真音频功率放大器课程设计一、设计任务音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
音频频率范围约为20 Hz～20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。
音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。
非线性失真尽可能小。
音频功率放大器的特点：1. 输出功率足够大；为获得足够大的输出功率，功放管的电压和电流变化范围应很大。
2. 效率要高；功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比。
3. 非线性失真要小；功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区，造成输出波形的非线性失真，因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。
根据框图设计出高保真音频功率放大器。
高保真音频功率放大器设计框图二、设计要求A要求了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。
B要求掌握音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的装调技术。
三、主要技术指标根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、BTL电路。
完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。
A输出功率10W频率响应20-20KHZ效率>60失真度<0.5%B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。
（用PSPICE、EWB软件完成仿真）C安装调试并按规定格式完成课程设计报告书D自制电源。
高保真音频功率放大器设计资料
电子技术课程设计
方案二： LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、 电压增益可调整、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。LM386电 源电压4--12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制 造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗 静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况 下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。
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电子技术课程设计
六、参考文献
[1] 付家才.电子实验与实践.北京：高等教育出版社， 2005.9 [2] 廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003.9 [3] 周泽义.电子技术实验.武汉：武汉理工大学出版社， 2001.5 [4] 谢自美.电子线路设计· 实验· 测试.第三版.武汉：华中科 技大学出版社，2006.8
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Chapter 4:
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电子技术课程设计
四、功率放大电路设计
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大，输出信号的 非线性失真尽可能地小，功率尽可能的高。
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电子技术课程设计 五、调试与测量
（1）通电观察。接通电源后，先不要急于测试，首先观察功放电 路是否有冒烟、发烫等现象。若有，应立即切断电源，重新检查电 路，排除故障。 （2）静态工作点的调试。将功率放大器的输入信号接地，测量输 出端对地的点位应为0V左右，电源提供的静电电流一般为几十mA 左右。若不符合要求，应仔细检查外围元件记接线是否有误；若无 误，可考虑更换集成功放器件。 （3）动态测试。在功率放大器的输出端接额定负载电阻RL条件 下，功率放大器输入端加入频率等于1KHz的正弦波信号，调节输入 信号大小，观察输出信号的波形观察输出信号的波形。若输出波形 变粗或带有毛刺，则说明电路发生自激振荡，应尝试改变外接电路 的分布参数，直至自激振荡消除。然后逐渐增大输入电压，观察测 量输出电压的失真及幅值，计算输出最大不失真功率。改变输入信 号的频率，测量功率放大器在额定输出功率下的频带宽度是否满足 设计要求。
高保真音频功率放大器设计
…电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器'上海大学机自学院自动化系自动化**:***·学号:****: ***2018年6月29日一、项目名称高传真音频功率放大器!二、用途家庭、音乐中心装置中作主放大器三、主要技术指标1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8)2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W )3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W )4. 输入电阻 Ri＞10k ( f=1kHz )'5. 频率响应 BW=50Hz～10kHz ( R L=8，Po＞5W)四、设计步骤1．电路形式电路特点分析：较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。
功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。
功率输出级由互补对称电路组成。
推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。
输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。
2.设计计算：、设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。
（1）电源电压的确定输出功率 W P 50> )(228588.01V V cc =⨯⨯=（2） 输出级（功率级）的计算WP P V Vcc V ARL V I MM C ce cc CM 12.01121375.18/112/0=======功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C LL 200021)5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取~1欧姆。
/（3）推动级（中间级）的计算mA I I M b C 5.2732=> 取I C2=40mAV V V CC C 222==222/C CC M C I V P •=mW 4404011=⨯=消除交越失真二极管D1N4148Ω=-=-=+25040)111(223109mA VI V V R R C Mbc CC因为L R R R ≥>109 取R 9=170Ω,R 10=80Ω.uFR R f C L 110//21)5~3(1093≈=π，取C 3=110uF/15VmA mAI I C b 4.01004022===β典型电路中R 7+W 1、R3之路电流应不小于（3~5）I b2 取I R8=,则R 8=580ΩΩ≈=+=+K mAVI I V R R b R CC W 1.68.1112/2817选取R7=ΩK ,R W1=ΩK ，以达到调节的最佳点。
高保真音频功率放大器设计
高保真音频功率放大器设计高保真音频功率放大器是一种能够放大电信号的设备，用于驱动扬声器或头戴耳机等音响设备。
它的设计目标是尽可能地保持输入信号的原始特性，同时输出高质量的音频信号。
本文将介绍高保真音频功率放大器的设计中的关键因素和步骤。
首先，设计一个高保真音频功率放大器的关键因素之一是选择合适的放大器拓扑结构。
通常使用AB类放大器作为高保真音频功率放大器的基本拓扑结构。
AB类放大器有两个工作状态，A类状态用于低功率操作，而B类状态用于高功率操作，这可以提供高效率和低失真的输出。
其次，使用线性化技术对放大器进行线性化处理也是关键因素之一、线性化技术的目的是减小失真并提高放大器的线性度。
常见的线性化技术包括负反馈、反噪音技术、温度补偿技术等。
负反馈是一种将输出信号与输入信号相比较的技术，通过调节放大器的增益和频率响应来减小失真。
反噪音技术通过消除输入信号中的噪音来提高放大器的信噪比。
温度补偿技术可以有效地消除温度对放大器性能的影响。
另外，选取合适的元件和电路参数也是设计高保真音频功率放大器的重要步骤之一、首先，选取合适的功率管要求其具有低失真、高带宽等特性。
其次，电源的设计也很关键。
音频功率放大器的电源设计需要保证输出信号的稳定性和供电的整洁性，以避免电源噪声对音频信号的干扰。
辅助电路、滤波器、阻抗匹配网络等也需要合理选取和设计。
最后，进行实际的电路实现和调试是设计过程的最后一步。
设计者需要通过仿真和实际测量来验证设计的性能和指标。
同时，还需要不断地调整电路参数和元件选择，以达到设计要求。
综上所述，设计高保真音频功率放大器需要考虑到拓扑结构的选择、线性化技术的应用、元件和电路参数的选取等关键因素。
通过合理设计和调试，可以实现高保真和低失真的音频放大效果。
高保真音频功率放大器设计书
高保真音频功率放大器设计书摘要本文介绍了采用集成功放芯片TDA2030A设计高保真音频功率放大器的原理与方法，主要是阐述如何使用集成功放TDA2030A设计并制作高保真音频功率放大电路。
阐述了音频的前置放大电路，集成芯片的结构分析以及比较选取，重点分析了TDA2030A功放电路的结构，以及其外围电路，利用两个对称正相、反相集成功放的平衡电路使得整个电路的输出功率更大，效率更高。
并且TDA2030A集成功放上升速率高、瞬态互调失真小、保护性能以较完善、电源接通时冲击噪声小、外围电路简单，使用方便。
同时在电路中加入了几个电位器实现对输出功率可调，使功放的实用性更好。
关键词：TDA2030A；高保真；失真小；输出功率大；效率高1、设计要求及技术指标1．1、设计题目：高保真音频功率放大器的设计与实现1．2、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）。
集成运算放大器uA741、NE5532。
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：函数信号发生器，示波器，万用表，毫伏表1．3、设计要求1、选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。
计算电路元件参数与元件选择、并画出体电路原理图。
根据技术指标和已知条件，。
2、选定元器件和参数，并设计好电路原理图，阐述基本原理；3、在万能板或面包板上完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试；4、实际电路性能指标测试结果，并与理论指标进行对比分析；5、撰写设计报告。
1．4、设计任务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。
1．5、主要技术指标输出功率：10W/8Ω；频率响应：20~20KHz；效率：>60﹪；失真小。
毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器
毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器1. 引言在高保真音响设备中，音频放大器是一个至关重要的组件，它负责将信号放大，以驱动扬声器产生高质量的声音。
对于毕业设计的学生来说，设计一个适用于高保真音响设备的音频放大器是一个具有挑战性和实践意义的任务。
本文将详细介绍如何设计一个功能强大且高保真的音频放大器，并深入探讨其在高保真音响设备中的作用。
2. 音频放大器的基本原理音频放大器的基本原理是将输入的音频信号放大至足够的功率，以驱动扬声器产生声音。
其主要包括输入级、放大级和输出级。
•输入级：负责接收来自音频源的弱信号，并将其放大到适量的电压水平。
•放大级：负责对输入信号进行进一步放大，以增加功率。
•输出级：负责将放大后的信号通过输出装置（如扬声器）输出。
3. 设计要求在设计一个毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器时，需考虑以下几个方面的要求：3.1 高保真度高保真度是指音频放大器在放大过程中，能够尽量保持原始音频信号的准确性和纯净度。
为达到高保真度的要求，设计中需注意以下因素：•频率响应：放大器应具有平坦的频率响应特性，能够均匀地放大不同频率的信号。
•谐波失真：放大器应尽量减少谐波失真，保证音频信号的原始波形不被破坏。
•信噪比：放大器应具有较低的噪声水平，以保证音频信号的清晰度和细节表现。
3.2 功率输出能力高保真音响设备通常需要具备较大的功率输出能力，以满足各类音乐风格的要求和大场合的需求。
因此，在设计中要考虑放大器的功率输出特性，以保证其能够驱动扬声器产生足够的音量和动态范围。
3.3 低失真放大器的失真度直接影响音频信号的质量。
因此，设计中要注重降低失真，尤其是非线性失真的程度。
通过选择合适的电子元件和设计合理的电路结构，可有效降低失真水平，并提高音频信号的准确性和真实感。
4. 设计方法为实现一个功能强大且高保真的音频放大器，可以采用以下设计方法：4.1 选择合适的电子元件在设计中，选择合适的电子元件是至关重要的一步。
2高保真音频功率放大器的设计仿真与实现
课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：信息工程学院
题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现
初始条件：
可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。
直流电源±12V，或自选电源。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。
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。
完成对音频功率放大器的设计、装配与调试。
（2）设计要求
错误!未找到引用源。
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Proteus或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。
⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排：
1、第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。
2、第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日。
高保真功率放大器设计
高保真功率放大器设计日照市技师学院山东日照276800一、主要任务本文设计了一种新型的高保真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。
该款音频功率放大器最突出的特点是具有数字音量调节功能，能够得到-33dB～+12dB的音频放大信号，可以实现音量的连续调解，调音范围及幅度都符合人的听觉习惯。
该电路是数字——模拟混合电路，本文的设计工作，主要是参考一些文献，对音频系统及音频功放的结构和功能进行了系统的研究, 并分析借鉴了一些国外的同类产品，在此基础上, 综合了CMOS的工艺特点和要求, 设计出面积较小、性能更优、实用性更强的音频功率放大器。
基本要求及主要技术指标：1.3dB通频带为300Hz～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。
2.最大不失真输出功率≥1W。
3.输入阻抗>10k，电压放大倍数1～20连续可调。
4.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。
5.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%。
二、研究路线与关键技术目前，高保真功率放大器以模拟功放为主流产品。
电子管音频功放转换速率高（影响高音品质的参数），工作可靠，偶次谐波失真小(听觉对偶次谐波失真特别敏感)，音质好等因素，一直被人们宠爱，但缺点是电源利用率极低，电子管A类放大的效率不到10%,C类为15%～17%，大部分电能变为热量耗散掉。
由于耗电大、发热高、体积和重量大、耗材多、成本高等缺点，在专业音响系统中已被晶体管功放所替代。
晶体管音频功放的最大优点是电源转换效率高（C类功放最大可达55%），体积小，重量轻，发热量不大，生产成本低；缺点是转换速率低，偶次谐波失真较大。
传统的语音功放系统包含两个主要过程：1.数字语音数据到模拟语音信号的变换实现。
2.利用模拟功率放大器进行模拟信号放大，如A类、B类和AB类放大器。
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电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器
上海大学机自学院自动化系
自动化
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2018年6月29日
一、项目名称
高传真音频功率放大器
二、用途
家庭、音乐中心装置中作主放大器
三、主要技术指标
1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8Ω)
2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W )
3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω，
Po＞5W )
4. 输入电阻Ri＞10kΩ( f=1kHz )
5. 频率响应BW=50Hz～10kHz ( R L=8Ω，Po＞5W)
四、设计步骤
1．电路形式
电路特点分析：
较典型的OTL 电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。
功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。
功率输出级由互补对称电路组成。
推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。
输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。
2.设计计算：
设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。
（1）
电源电压的确定
输出功率 W P 50> )(228588
.01
V V cc =⨯⨯= （2）
输出级（功率级）的计算
W
P P V Vcc V A RL V I M M C ce cc CM 12.0112
1
375.18/112/0=======
功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C L
L 200021
)
5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1欧姆。
（3）推动级（中间级）的计算
mA I I M b C 5.2732=> 取I C2=40mA
V V V CC C 222==
222/C CC M C I V P •=mW 4404011=⨯=
消除交越失真二极管D1N4148
Ω
=-=-=+25040)111(223109mA V I V V R R C M
bc CC
因为L R R R ≥>109 取R 9=170Ω,R 10=80Ω
uF
R R f C L 110//21
)5~3(1093≈=π，取C 3=110uF/15V
mA mA
I I C b 4.0100
402
2===β
典型电路中R 7+W 1、R3之路电流应不小于（3~5）I b2 取I R8=1.4mA,则R 8=580Ω
Ω≈=+=
+K mA
V
I I V R R b R CC W 1.68.1112/2817
选取R7=2.5ΩK ,R W1=4.7ΩK ，以达到调节的最佳点。
当功放级达尽限运用时，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流的峰值I b2M 应与静态I b2相等即0.4mA 。
R 7+R W1上反馈电流的峰值:I R7M =
mA K V
R R V W CC 8.11.6112/7=Ω
=+ 因为M R M R I I 87>>,所以M R I 8可以忽略不计。
mA
mA mA I I T I I I M R M b M R M R M b M 2.28.14.072872=+≅+≅++=
（4）输入级计算
由于推动级需要2.2mA 的交流推动信号，故输入级静态电流需大于2.2mA,取I C1=4mA 。
推动级所需电压信号只0.2V ，故输入级电压的配置可较随便，取R 3，R 4为2K ，R 6为1K ，各压降分别为8V ，8V ，4V ，V CC =22V-20V=2V 。
mA I I C b 04.0100
4
1
1===β
取mA I I b R 16.0412==
则Ω
≅-=Ω
≅+Ω•=K mA
V V R K mA
V K mA R 6216.07.8205416.07.02412(R2取54K,R1取62K) 耦合电容选取C2=10uF/10V C3=C4=100uF/15V （5）负反馈设计
取R 5=Ω10，不宜太大以免降低总开环倍数 由题意知P 0=5W,即V R P V i 3.60≅•>
213003.60===mV
V V V A i if 倍
且55
121R R R F Ai i f +==
所以Ω≅20012R
取R 12=Ω100(电阻)+Ω470（电位器） （6）电路指标验算：
输出功率P 0
W R V P L
OM 522
0>=
达到指标 ②电源消耗功率P E W R V V P L
OM
CC E 10<=
π
达到指标
3、电路仿真及调试 （1）静态调试
输出级中点电压V V V CC
112
0==
（1） 动态调试
①输出功率Po ：
在f=1kHz ，RL=8Ω,输出波形基本不失真时，测出输出电压值VO 必须大于6.325V ，计算出输出功率大于5W 。
输入和输出电压波形
此时输出功率
W W V R V P L 5069.58/)3679.6(/2200>≅Ω==
灵敏度测试：
在f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W时，测出VS的值，必须控制在200～400mV之间。
将信号略减小使输出保持约6.325伏，测输入电压V S的值。
当输出电压V0=6.325V时，电源的输入电压为225.4mv，在200~400mV之间，满足条件。
③电源消耗功率：
用电流表测量电源电流，计算电源消耗的功率。
电流mA I 6.414=
电源功率
W W mA V UI P 10121.96.41422<=•==
④输入电阻Ri ：
在放大器输入端串一只10k 电阻R1，保持输出5W 功率，分别测出R1前端电压值V1和后端电压值V2，计算出输入电阻。
保证输出电压V0=6.324V ，从而保证输出功率为5W 。
由上图可知：V1=439.6mV
由上图可知：V2=225.1mV
Ω
≅•-=•-=K K R V V V R i 5.10101
.2256.4391.225212
⑤频率响应
在上述情况下增加或降低输入信号频率（幅度不变），输出电压随之下降，当其下降到原来的0.707倍时，或输出波形产生明显失真，记下放大器的上、下限频率值。
下限频率7.205Hz，上限频率未测出。
小结
本次实验难度不是很大，因为老师已经给我们提供了示例，所以我们本身不需要太多的设计，我认为这次的课程主要是要让我们在课程设计中学会使用软件对电路进行仿真设计。
虽然数电模电的相关课程我们已经学完，但距离自己根据具体要求设计相关电路还是有不小的差距。
所以我们要好好利用软件来进行电路的仿真设计功能来进行自学，实现自我的更上一层楼。