模电音频功率放大器课程设计心得【模版】
音频功率放大器

音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大,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,使用一个同向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。后一级的主要对音频进行功率放大,使其能够驱动电阻而 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。
Ui Ui
经过前级运放的放大,由 Av’= =
=40,可以得到 Ui=400mv。于是我们得到了下
Ui0 10mv
一级功率放大电路的输入电压。
2、2、2 功率放大器的设计
这一部分的功率放大电路选用了 分立元器件组成的功率放大器,其结构就是集成功率 放大器的的内部结构,其特点就是对于电路结构了解的清晰明了,更好的掌握电路。缺 点就是复杂,难理解,使用起来非常不方便,而且容易损坏器件。
2
2 需求分析
2.1 设计任务及要求
2.1.1 设计任务
采用运算放大集成电路和功率放大集成电路设计音频功率放大器
2.1.2 设计要求
直流稳压电源供电,多级电压、功率放大,要求: ① 3dB 通频带:20Hz~20kHz ② 放大倍数:≥40dB ③ 输入阻抗:≥10kΩ ④ 输出功率:5W / 8Ω负载
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。
模电课程设计报告-音频放大器

模电课程设计报告1)设计题目:音频功率放大电路2)设计任务: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。
设计要求:频带宽50HZ ~20kHZ,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。
3)原理电路和程序设计:(1)方案比较:①利用运放芯片 LM317和各元器件组成音频功率放大电路,有保护电路,电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w,输出功率30w。
②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路,有保护电路,电源只需接+15v,另一端接地,输出功率大于8w。
通过比较,方案①的输出功率有30w,但其输入要求比较苛刻,添加了实验难度。
而方案②的要求不高,并能满足设计要求,所以选取方案②来进行设计。
(2)整体电路框图(3)单元电路设计及元器件选择:(4)系统的电路总图4)理论计算:①放大倍数分析由于电路引入电压串联负反馈(图中R6,R7,C4组成反馈网络),所以其阻态为电压串联负反馈,由电压串联负反馈放大倍数公式(Aus=1+R7/R6)可知,其放大倍数约为11.303。
②频率响应分析中频电压放大倍数:11.303.③反馈对输入输出电阻的影响由于电路引入电压串联负反馈,故其输入电阻增大,输出电阻减小,增大驱动负载的能力。
输出电阻:Rof=Ro/(1+AF),输入电阻:Rif=(1+AF)Ri。
4)电路调试过程与结果:①测量输出电压放大倍数测试条件:直流电源电压15v,输入信号10mv,输入频率0.1KHz。
数据分析:理论计算中频放大倍数为11.303,由于输入信号频率为0.1KHz,在中频放大范围内,所以测试结果与理论计算值误差很小。
仿真截图:②测量允许的最大输入信号(0.1KHz )和最大不失真功率测试条件:直流电源电压15v 。
当输入信号越来越大时,该放大电路开始出现失真,经过测试,其允许的最大不失真输入信号为Ui=790mv。
高校电机专业的模电课程设计:音频功率放大器

安阳师范学院电机系课程设计报告(模拟电子线路)一、设计目的根据设计要求,完成对音频功率放大器的设计。
进一步加强对模拟电子技术知识的理解和对Protel软件的应用。
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。
学习音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的安装调试方法。
二、设计要求内容:设计并制作一OCL音频功率放大器和与之匹配的直流稳压电源。
指标:P oM≥5W;fL≤50Hz,fH≥15KHz;中点电位≤100mV;负载:8.2Ω;输入电压50mV。
三、方案选择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。
输出功率指的是功放提供给负载级的功率,为达到这一要求,功放管的电压和电流变化范围应尽可能大。
功率放大器的效率指的是负载上得到的功率与电源提供的直流电源的功率之比,为达到这一要求必须选择合适的电路,下文中会有描述。
非线性失真要小:功率放大器是在大信号状态下工作的,电压、电流摆动幅度交大,很容易超出管子特性曲线的线性变化范围而进入非线性区,造成输出信号波形的非线性失真。
因此,功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真严重。
为了减小这种失真,本设计选择下文所述方案。
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。
有集成运放和晶体管组成的功率放大器,也有专用集成电路功率放大器芯片。
根据设计指标及要求,选择NE5532功放芯片的双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。
此推挽功率放大器工作在甲乙类状态,其目的是为了减小交越失真。
电路在工作时由于每管的工作点稍高于截止点,因此有一很小的静态工作电流I,这样便可克服管子的截止区电压,使两只管子交CQ替工作处的负载电流按标准正弦规律变化,从而克服了交越失真。
OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级,前者为后者提供一定的电压幅度,后者则向负载提供足够的信号,以驱动负载的工作。
模电实训——单声道功率放大器

桂林电子科技大学信息科技学院《模拟电子技术》实训报告学号姓名指导教师:2013 年12月29 日实训题目:单声道功率放大器1 整机设计1.1 设计任务及要求设计单声道功率放大器,要求:(1)额定输出功率≥3W(f i=1KHz,U i=100mV);(2)频率响应范围100Hz~20KHz;(3)高、低音频端提升或衰减±3dB。
1.2 整机实现的基本原理及框图单声道功率放大器由前级放大、音调控制、音量控制、功放和喇叭五部分组成。
由于信号源的电压往往都较小,所以在输入端先由1~3级电压放大器(第一级通常是射随器)对音频信号进行电压放大。
然后再由音调控制电路对音频信号中的高频低频部分进行提升或衰减补偿以改善最后输出的音质效果。
最后通过音量大小的控制输入到功放进行功率放大以推动喇叭发声。
原理框图:2 硬件电路设计硬件电路PCB如附录3所示,为了防止电路形成闭环回路,从而产生自激干扰效应。
在PCB布局中,首先,我将1875的位置与其他器件的位置设置好足够的空间。
第二,我控制了地线的布局,避免了底线闭环;第三,1875与正负15V电压连接的3,5管脚,我将C9,C10和C3,C11靠近3、5管脚。
起到了滤波的作用。
3 制作与调试过程(1)根据设计任务和性能指标要求选择方案,画出相应的方框图;(2)查阅相关资料,根据方框图进行具体电路设计;(3)列出元件清单;(4)画出电路图和PCB图;(5)制作电路板;(6)按照电路图进行装配和调试;(7)测试相关参数并进行数据处理;(8)写实训报告(包括设计与调试的全过程,附上有关资料和电路图,有心得体会)。
4 电路测试4.1 测试仪器与设备1.数字万用表;2.示波器。
4.2 性能指标测试一、上电前先测电容3300uF两端是否有短路。
检查极性电容四个二极管极性是否装反。
二、上电后测试+-17V电压是否正常。
三、输出功率测量(音量电位器调到最大)P有=UI=U^2/RL。
模电课程设计心得体会

模电课程设计心得体会在模拟电子课程设计的学习中,我深感这门课程的重要性。
通过这门课程的学习,我逐渐掌握了模拟电子的基本知识和技能,掌握了电路运算放大器、差分放大器、反相器和非反相器等基本电路的设计和运用方法。
同时,我意识到模拟电子作为电子工程的重要分支,对于加深我们对电子学的理解和掌握电子技术的实际应用有着非常重要的作用。
首先,通过课程设计,我深刻的体会到了模拟电子技术的实用性,尤其是在信号放大、处理、滤波和界面电路等方面的应用。
而学习和理解这些基本方法,则意味着我们掌握了电路的设计和调试能力。
通过对电路的设计和实验,我不仅学会了基本的整流电路、滤波电路、振荡电路和比较电路等,还培养了捕捉问题和解决问题的能力。
其次,在模拟电子课程设计中,我积极思索中心问题,从而更好地理解了模拟电子技术的本质。
模拟电子技术作为电子工程领域的一个重要分支,其核心是对电子信号进行处理和控制。
掌握模拟电子技术的基本原理,有助于我们理解和掌握电子工程的全局,对于今后的电子工程技术的应用有着深远的影响。
除此之外,我们还需要在模拟电子课程设计中注意思考,并勇于质疑学习所遇到的困难。
只有通过自己的思考和探究,才能真正理解和掌握模拟电子技术的本质。
切记不能局限于理论知识和公式的记忆,更要将其应用于实际工程中。
在课程设计中,我们要关注实际应用,加深对该技术的理解。
同时在语言表达上,我们需要精确表达自己对模拟电子课程设计的心得和体会。
不能过分依靠学校提供的材料,而应该注重用自己的话描述自己的体会,思考为什么需要这个课程;它对我们的未来产生了哪些影响?在掌握了这技能后,如何将其应用于实际工作当中?这些都是我们需要深思熟虑的问题。
总之,通过这门课程的学习,我不仅掌握了模拟电子技术的基本知识和技能,更重要的是,我掌握了电子工程所需的思考方法和实践技能。
我相信,只有通过坚持不懈的学习,不断探索和实践,才能真正掌握模拟电子技术,成为电子工程的一名出色的从业人员。
模电课设—音频功率放大器报告

学号:课程设计题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程学院专业班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生: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。
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、仿真、装配与调试,并自制直流电源。
(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。
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、2016年12月查阅资料,确定设计方案;2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等;3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改;4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告;5、2016年01月11日完成答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (II)1引言 (2)2音频功率放大器的工作原理及组成 (2)2.1前置放大电路 (2)2.2功率放大电路 (2)3方案设计与选择 (2)3.1 功率放大器的选择 (2)3.1.1 OTL互补对称功率放大器 (2)3.1.2用集成器件TDA2030实现 (2)3.1.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放 (2)3.1.4 基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放 (2)3.1.5 比较与选择 (2)3.2 整体电路 (2)3.2.1 主要元件:TDA2030 (2)3.2.2 放大电路的基本设计 (2)3.3 各模块功能与设计 (2)3.3.1 放大模块 (2)3.3.2 输入模块 (2)4电路原理及分析 (2)4.1电路图 (2)4.2 波特图输出如图 (2)4.3 输入输出波形仿真 (2)4.3.1 仿真波形情况 (2)4.3.2 灵敏度测量 (2)5 实际测试 (2)6 主要元件介绍及参数 (2)6.1 TDA2030 (2)6.1.1 TDA2030参数 (2)6.1.2 TDA2030介绍 (2)6.2 1N4007G基本参数 (2)6.3 2N2222A基本参数 (2)7 电路仿真与调试 (2)7.1 Proteus仿真 (2)7.2 Multisim软件对直流稳压电源仿真 (2)8 实物展示 (2)9 元件清单 (2)10 心得体会 (2)参考文献 (2)摘要音响放大器的设计目的是为了更好的掌握集成功率放大器部电路工作原理,学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。
广工 音频功率放大电路 模电课程设计报告书(最新)剖析
课程设计课程名称模拟电子技术课程设计题目名称音频功率放大电路学生学院材料与能源学院专业班级学号学生姓名指导教师陈元电2015年6 月14 日一、设计题目:音频功率放大电路二、设计的任务和要求1、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、基本指标:频带宽50HZ ~20kHZ,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、原理电路设计(1)方案比较与确定A、利用运放芯片TDA2030Tda2030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)[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。
使用单电源供电的tda2030基本应用电路B、利用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。
模电课设—音频功率放大器报告
学号:课程设计题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程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: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。
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、仿真、装配与调试,并自制直流电源。
(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。
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、2016年12月查阅资料,确定设计方案;2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等;3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改;4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告;5、2016年01月 11日完成答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)1引言 (1)2音频功率放大器的工作原理及组成 (2)前置放大电路 (2)功率放大电路 (2)3方案设计与选择 (4)功率放大器的选择 (4)OTL互补对称功率放大器 (4)用集成器件TDA2030实现 (5)基于TDA2030的双电源互补对称功放 (6)基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放 (6)比较与选择 (8)整体电路 (8)主要元件:TDA2030 (8)放大电路的基本设计 (9)各模块功能与设计 (10)放大模块 (10)输入模块 (11)4电路原理及分析 (13)电路图 (13)波特图输出如图 (13)输入输出波形仿真 (14)仿真波形情况 (14)灵敏度测量 (15)5 实际测试 (16)6 主要元件介绍及参数 (17)TDA2030 (17)TDA2030参数 (17)TDA2030介绍 (18)1N4007G基本参数 (18)2N2222A基本参数 (18)7 电路仿真与调试 (19)Proteus仿真 (19)Multisim软件对直流稳压电源仿真 (20)8 实物展示 (21)9 元件清单 (22)10 心得体会 (23)参考文献 (25)摘要音响放大器的设计目的是为了更好的掌握集成功率放大器内部电路工作原理,学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。
【免费下载】模电课程设计低频功率放大器实验报告
课程设计课程设计名称:模拟电路课程设计专业班级:学生姓名:学号:指导教师:课程设计时间: 2015年6月电子信息科学与技术专业课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目低频功率放大器课题性质工程设计课题来源自拟课题指导教师同组姓名主要内容“低频功率放大器的设计与调试”主要是训练学生综合运用模拟电子技术的理论知识,解决实际问题的能力、培养学生的实践动手能力、加深对所学课堂知识的理解。
参考设计方案:其中,集成功率放大器可以采用LM386,集成运算放大电路采用TDA2822。
实测电路参数包括:最大输出功率、波形失真度等。
任务要求应用集成电路器件,设计一个BTL低频功率放大器。
要求设计出完整的电路、并组装、调试成功。
最后测试和记录电路的技术参数,写出“模拟电路课程设计报告”。
参考文献《模拟电子技术基础》童诗白高等教育出版社审查意见指导教师签字:年月日说明:本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页1、设计任务及要求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,作为模拟电子课程设计课题设计,本课题提出的音频功率放大器性能指标比较低,主要采用理论课程里介绍的运算放大集成电路和功率放大集成电路来构成音频功率放大器。
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。
2、设计方案整体电路的设计与工作原理是通过前置放大器的处理,使输入的音频信号与放大器的输入灵敏度相匹配,从而使放大器适应不同的输入信号,再通过音量控制,输入功率放大电路进行处理。
同时设计电源电路,为前置电路和功率放大电路提供电源,最后得到较为理想的信号。
音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大,使其功率增加,然后输出。
其原理如图1所示,前置放大主要完成对小信号的放大,使用一个同向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。
电子电路实训课程学习总结设计与制作简易音频放大器的实践报告
电子电路实训课程学习总结设计与制作简易音频放大器的实践报告引言:电子电路是现代科学技术中重要的一部分,是各类电子设备的基础。
为了提高学生的实践能力,我们在电子电路实训课程中学习了设计与制作简易音频放大器的实践内容。
本报告旨在总结学习过程中的经验和收获,并分享我们在实践中遇到的挑战和解决方法。
一、实验目的通过设计与制作简易音频放大器,我们的目标是掌握以下几点:1. 了解音频放大器的基本原理和工作原理;2. 学会选取合适的元器件,并进行电路搭建;3. 掌握实验测试步骤,熟练使用示波器等测试仪器;4. 听到放大器输出的声音,验证设计的有效性。
二、实验原理音频放大器是一种将电信号放大的电子电路,可以将音频信号放大到足够大的电平,以便输出到扬声器等设备。
放大器有许多种类,我们选择了常见的运放放大器来实现简易音频放大器。
运放放大器具有高增益、低失真等特点,适合我们的实验要求。
三、实验步骤1. 根据给定的电路图,准备所需的元器件和工具;2. 连接电路图中的元器件,搭建音频放大器电路;3. 确保电路连接正确,无误后进行电源接入;4. 使用示波器等测试仪器,观察电路中信号的波形变化;5. 调节电路参数,使得输出波形达到预期的放大效果;6. 连接扬声器,听到输出的音频信号。
四、实验结果在搭建和调试过程中,我们成功制作出了能够放大音频信号的简易音频放大器。
通过示波器观察,我们验证了电路的放大效果,并通过扬声器听到了放大器输出的声音。
这些结果表明我们的设计和实验操作是正确可行的。
五、实验心得通过这次实践,我们得到了以下几点经验和收获:1. 多次确认电路连接的准确性,避免小错误导致整个实验失败;2. 结合理论和实践,加深对电路原理的理解;3. 学会使用示波器等测试仪器,观察信号的波形变化,有助于实验调试;4. 团队合作和交流至关重要,通过互相帮助解决问题。
六、实验应用音频放大器是音响设备、音乐播放器等常见设备的重要组成部分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
课程设计报告学生姓名:张浩学学号:27学院:电气工程学院班级: 电自1116(实验111)题目: 模电音频功率放大电路设计指导教师:张光烈职称:2013 年7月 4 日1、设计题目:音频功率放大电路2、设计任务目的与要求: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8。
指标:频带宽50HZ~20kHZ,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。
模电这门课程主要讲了二极管,三极管,几种放大电路,信号运算与处理电路,正弦信号产生电路,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(扬声器)提供一定的输出频率。
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。
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。
本实验设计的是一个OTL功率放大器,该放大器采用复合管无输出耦合电容,并采用单电源供电。
主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真,复合管的基本组合提高电路功率,交直流反馈电路,对称电路,并用multism软件对OTL 功率放大器进行仿真实现。
根据电路图和给定的原件参数,使用multism 软件模拟电路,并对其进行静态分析,动态分析,显示波形图,计算数据等操作。
3、整体电路设计:⑴方案比较:①利用运放芯片 LM1875和各元器件组成音频功率放大电路,有保护电路,电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w,输出功率30w。
②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路,有保护电路,电源只需接+19v,另一端接地,负载是阻抗为8Ω的扬声器,输出功率大于8w。
通过比较,方案①的输出功率有30w,但其输入要求比较苛刻,添加了实验难度。
而方案②的要求不高,并能满足设计要求,所以选取方案②来进行设计。
⑵整体电路框图:⑶单元电路设计及元器件选择: ①单元电路设计:功率放大器按输出级静态工作点的位置可分为甲类、乙类和甲乙类三种;若按照输出级与负载的耦合方式,甲乙类又可分为电容耦合 (OTL 耦合)、直接耦合(OCL 电路)和变压器耦合三种。
变压器耦合容易实现阻抗匹配,但体积大, 较笨重。
又OCL 电路电源输入要求较高,所以采用OTL 电路。
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。
根据“虚短”、“虚断”的原理,利用电阻的比值,可求得电路所需的放大倍数,其中可加入一个电位器替代反馈电阻,这样就能够实现电路放大倍数的调整。
因为功率放大电路是追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的功率,可以采取OTL 电路来实现。
为了提高转换功率,我们要对电路进行改善,这主要围绕功率放大电路频率响应的改善和消除非线性失真来改进电路,因此要用到若干个电阻电容来保护电路。
OTL 电路会产生交越失真,为了消除这种失真,应当设置合适的静态工作点,使电路中的两只放大管均工作在临界导通或微导通的状态,这可以通过加入两个二极管来实现,因为二极管具有单向导电性。
或者将两个有一定对称性的NPN 和PNP 三极管的基极分别和TDA2030的两个电源输入端相连。
最后在输出端,还要加一个大电容来保证电路的低频性良好。
在接有感性负载扬声器时还要加入一个电阻和一个电容来减少电路的自激振荡,确保高频稳定性。
②元器件选择:如下面的系统原理图所示,C2为输入耦合电容,应选取较小的电解电容;R1、R 2、R3和C7的作用是组成运放TDA2030的输入偏置电路,取R1=R2=R3,可计算得TDA2030正向输入端的电压为0.5VCC ,而电容C7的作用是可以稳定这个电位。
另外,R3是为了防止输入信号被C7短接到地而设的。
C6是高频退耦电容,应选用较小的陶瓷电容或独石电容;C3是滤波电容,应选用较大的电解电容。
C4、R4、和R11构成交流负反馈,控制交流增益,对于音频信号,可以近似地认为C4短路,所以功放的增益为1<<1+R11(有效部分)/R4<<1+100/3.3=31.3。
对于直流信号,可认为C4断路,所有输出信号反馈到反向输入端,所以直流增益为1。
取R6=R8和C8可起着保证TIP31和TIP32的基极电压相等,从而减少了推挽电路的交越失真。
而R7和C5可以滤除TDA2030输出的高频信号。
二极管D1、D2保护运放免受扬声器的感应电压而造成损害。
电容C1是输出耦合电容,能够改善电路的低频特性,要用容值较大的电解电容。
C9和R10能对扬声器的相位进行补偿,能够较少电路的自激振荡,确保高频稳定性。
运放TDA2030内含各种保护电路,需要外接元件非常少,且电路的频带宽较宽,并能在最低±6V最高±22V的电压下工作。
另外,它输出功率较大,在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率,THD≤0.1%,所以选用TDA2030能够实现电路的要求。
而TIP31C 和TIP32C是一对互补性较好的NPN和PNP三极管,集电极和发射极之间所承受的电压也可以高达100V,集电极的电流为3A左右,每只管的功耗也只有40W左右而已,所以用它们来搭建OTL电路比较合适。
实验原理用高通滤波器和低通滤波器将信号分成高频,低频两个部分,进入不同的电路中。
选用有源二阶滤波器电路调节高低音。
在此基础上通过调节滑动变阻器阻值,改变电路增益,来达到达到高低音调节的目的。
为了降低电源电压要求,选用OTL电路。
为了消除交越失真,在两个互补对称管基极之间连接一个二极管和变阻器,以提供偏置电压。
由于OTL电路是电流放大电路,因此需在前面加上一个前置放大,用于电压放大,以带动OTL电路。
稳定两个互补对称管射极电压在左右,使电路能够正常工作。
电路结构及设计电路图电路结构图如下:设计电路如下:系统的电路总图:标号型号大小封装形式数量R7 RJ14 1ΩAXIAL0.4 1 R6、R8 RJ14 1.5ΩAXIAL0.4 2 R10 RJ14 22ΩAXIAL0.4 1 R4 RJ14 3.3kΩAXIAL0.4 1 R1、R2、R3 RJ14 100kΩAXIAL0.4 3 R11 B100K 100 kΩ— 1 C1 25V-2200uf 2.2mf — 1 C3 25V-100uf 100uf — 1 C4、C7 50V-10uf 10uf — 2 C2 50V-2.2uf 2.2uf — 1 C5、C8 224 220nf — 2 C6、C9 104 100nf — 2 1n4001 ——DO-35 2 TIP31C ——TO-220 1 TIP32C ——TO-220 1 TDA2030 ——PENTAWATT 1 总计———23 电路调试过程与结果:①测试频带宽:调节电位器R11的阻值,经过测试可得其中一个电路的下限截止频率为f L =6.41Hz,上限截止频率为fH=127.481kHz。
当然在50HZ~20kHZ频率范围内电路输出不失真,这满足条件“频带宽50HZ ~20kHZ,输出波形基本不失真”的要求。
在实验室里也经过测量,显示可以在50HZ ~20kHZ频率范围内电路输出不失真。
②测量输出电压放大倍数:测试条件:直流电源电压19v,输入信号峰峰值为100mv,输入频率为1KHz,电位器R11的有效阻值为66kΩ,负载电阻8Ω。
输入和输出的波形如下图所示:输出电压峰峰值为:Uo=Ui*【1+R11(有效部分)/R4】 放大倍数:Ao=1+R11(有效部分)/R4=1+66/3.3=21 Ui (峰峰值) Uo (峰峰值)(仿真) Uo (峰峰值)(实测)100mv 2.1 v 2.0v 400mv 8.4v 8.3v误差分析:因为元件的实际数据大小与理论的大小存在差异,譬如金属膜电阻的阻值误差为1%或5%,电容的容值误差也有5%~20%。
实际上1n4001、TIP31、TIP32等元器件跟仿真软件所表现出来的特性不是完全一样的。
同时,音频集成放大芯片发热量比较大,比较容易受到周围环境温度的影响,从而也导致了一定的误差。
另外,在实测中读数时会产生误差。
③测量最大不失真功率:根据理论可得最大不失真功率为2(/2)/Pm Uo RL =,Uo为输出电压峰峰值。
经过测试,在19V 的直流电源,8Ω负载作用下,调节电位器R11,使其允许的最大不失真输入信号为Ui=600mv,其最大不失真功率为:Po=8.4w>8w 。
也满足“电路输出功率大于8W ”条件。
④测量输入灵敏度为100mV 时的输入阻抗: 在信号输入端接上两个万用表,分别测量输入端的电压和电流,得Ui ≈70 .71mV ,Ii ≈716.48nA ,所以输入阻抗为Ri =Ui /Ii =98.69K Ω>>47K Ω,明显也满足“输入灵敏度为100mV ,输入阻抗不低于47K Ω”的条件。
3参数分析与计算3.1音调调节电路集成运放选用LM32420Hz到20kHz中间频率低通滤波器截止频率根据公式选取R=10k,C=0.001。
同理计算高通滤波器取R=68k,C=0.001。
R1和是音调幅度调节,取R1=10k,Rf为50k的滑动变阻器。
3.2功率放大电路3.2.1工作电压根据最大不失真平均功率公式设计功率3W,负载电阻8,可算得Vom(max)=7V 因为otl电路充其量只能达到,为了保证波形不失真,电源适当取大,我们取电源18V。
3.2.2其他元件参数i.静态工作点的设置及三极管选择。
根据其参数范围,T1管选2SC2655,T2管选2SA1020。
T3管为前置放大,选取低噪的9014.为了达到设计要求,T3管的静态工作点。
所以设计静态工作点=8V,Ic=15mA。
为了使电路正常工作,K点电位应达到。
Ii电阻选择为了方便调节,R1取3.3k,R2取100k电位器。
Rc3取360,R3取1k可调电阻。
Iii电容及其他C1,Ce为耦合电容和旁路电容,为了提高低频响均取1000;C3为提拉电阻,取100。
C2充当负电源应满足所以C2选取4.7mFD1取IN4001,R4和D1作用调节以消除交越失真,R4取2k电位器。
4仿真与调试4.1音频调节电路频率特性曲线4.2音频放大电路输入三角波输入正弦波输入方波5设计体会及收获这个学期我们开设了《模拟电路》这么课程,这门课程属于电子电路范畴,与我们的专业有莫大的联系,给予我们以理论上的指导。
“纸上学来终觉浅,绝知此事要躬行”,在模电点课程一结束之后,紧接着就有了一场让我们学以致用,讲课上所学应用在实践中的课程设计。