音频功率放大器课程设计OTL音频功率放大器的设计与制作精品Word格式文档下载.docx

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月

23

日

课程设计任务书

题目:

OTL音频功率放大器的设计与制作

初始条件：

元件：

集成功放TDA2030A、集成稳压器LM7812、电阻、电容、电位计若干。

仪器：

万用表、示波器、交流毫伏表、函数信号发生器、学生电源

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、课程设计工作量：

1周。

2、技术要求：

①要求设计制作一个音频功率放大器频率响应20~20KHZ，效率>

60﹪，失真小。

完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。

②确定设计方案以及电路原理图并用multisim进行电路仿真。

时间安排：

序号

设计内容

所用时间

布置任务及调研

1天

2

方案确定

0.5天

3

制作与调试

1.5天

4

撰写设计报告书

5

答辩

合计

1周

指导教师签名：

系主任（或责任教师）签名：

年月日

摘要

本课程设计是在学完《模拟电路基础》、《模拟电路基础实验》之后，通过复杂程度较高，综合性较强大型设计课题的实做训练。

在现代生活中耳机放大器、音响设备、电视电脑都有功率放大电路存在。

功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。

在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；

驱动扬声器，使之发声；

或驱动自动控制系统中的执行机构等。

总之，要求放大电路有足够大的输出功率。

这样的放大电路统称为功率放大电路。

我的此课程设计报告主要包括了课程的设计、原理、电路仿真、实物制作和性能测试等部分。

利用现学知识设计并制作了音频功率放大器及为其提供直流偏置的12V稳压直流电源。

音频功率放大器主要利用了由TDA2030A集成功放构成的单电源互补对称功放，实现高保真效果。

直流稳压电源则主要利用LM7812稳压管，为电路提供稳定的直流输入电压。

关键词：

功率放大、直流电源、TDA2030A

Abstract

Thecoursedesignisinthecompletionof"

Fundamentalsofanalogcircuits"

"

analogcircuitbasedexperiment"

throughthehighercomplexity,strongcomprehensivedesignprojectoflargepracticaltraining.InmodernlifeHeadsetamplifier,audioequipment,televisionandcomputerhaveapoweramplificationcircuitexists.Thepoweramplifiercircuitisusuallyastheoutputstageofmultistageamplifiercircuit.Inmanyelectronicdevices,therequiredoutputstageamplifiercircuitcandriveaload,suchasdrivinginstrument,sothatthepointerdeflection;

drivetheloudspeakertosound,ordrive;

automaticcontrolactuatorsystemetc..Inshort,demandamplificationcircuithasalargeenoughoutputpower.Amplifyingcircuitthatcollectivelyreferredtoasthepoweramplifiercircuit.

ThiscurriculumdesignreportIincludingcurriculumdesign,principle,circuitsimulation,physicalproductionandtestingpart.Touseexistingknowledgetodesignandproducetheaudiopoweramplifier12VandprovidesaregulatedDCpowersupply,DCbiasforthe.AudiopoweramplifierismainlyusedthesinglepowercomplementarysymmetrypoweramplifieriscomposedofaTDA2030Aintegratedpoweramplifier,torealizethehighfidelityeffect.DCregulatedpowersupplyisthemainuseofLM7812voltageregulatortube,toprovidetheDCinputvoltagestabilityforcircuit.

Keywords:

poweramplifier,DCpowersupply，TDA2030A

音频功率放大器的设计与制作

1.设计原理及参数

1.1音频功放电路的设计

音频功率放大器主要由输入级、放大级、输出级三个部分组成。

电路采用TDA2030A集成功率放大电路，具有输出功率大、保护性能完善、外围电路简单、使用方便等优点。

工作范围为±

6-±

18V。

输入级：

采用电容耦合输入。

用以去掉音频信号中的低频信号，与R1构成高通低频响应。

放大级：

采用TDA2030A集成芯片，输出功率大10W频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。

其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠。

TDA2030A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。

因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。

经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

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，在焊接电路板的时候TDA2030A的管脚的分布对于焊接的时候很重要的，如果管脚的区分有错，直接会导致的功率放大器烧掉。

通过查阅资料知道他的管脚分布为：

汉字对着人，从左往右数为12345其1为同相输入端2为反相输入端3为功率放大器的接地端4为功率放大器额的输出端5为功率放大器的电源线的接入端。

TDA2030A参数如图：

表1.1TDA2030A芯片参数

其中，R4作为同相输入的偏置电阻，电路增加交流电压并联负反馈，R5、R6决定了此交流负反馈的强弱和闭环增益。

该电路闭环增益为：

（R5+R6）/R6。

R6电阻越小增益越大，但增益太大也容易导致信号失真。

C1起到隔直流的作用，使得直流负反馈为100%，静态工作点稳定性好。

由于电源本身并不是完全直流的，里面含有纹波，会影响输出结果，因而需要在电源输入端对电源进行虑纹波，本实验设计采用在电源输入端并联一个大电容电容C8和一个小电容C2。

大电容虑低频，小电容率高频，可有效的滤掉电源的纹波。

输出级：

两个二极管接在输出和电源之间，防止扬声器感性负载反冲而影响音质。

R8和C5串联对感性负载（喇叭）进行相位补偿，消除自激。

C4电容起到隔自流同交流的作用。

原理电路采用单电源互补对称功放。

它去掉了一组电源，在输出端与负载之间增加了一个大电容。

改变外部电路电阻值，输出端4点的静态电位等于VCC/2。

电路原理如图：

图1-1音频功放原理图

1.1.2参数计算

●R1是音量调节电位计，本电路采用22k电位计

●C6是输入耦合电容（C1=1uf）由公式

C==1.5uf（公式1-1）

●f取10Hz，R=R1/2=10kC=1.6uf实际中采用1uf电解电容。

●C8取100uf电解电容，C2取0.1uf陶瓷电容

●R4是TDA2030A同相输入端偏置电阻。

●R2、R3为反馈网络电阻（R2=R3=R7=100KΩ）。

●R6、R5决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。

该电路闭环增益为

Av=（R6+R5）/R6=（4.7+150）/4.7=30.0（公式1-2）

●C1起隔直流作用,以使电路直流为100%负反馈。

静态工作点稳定性好。

●D1、D2是保护二极管,防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030A，实际中采用1N4001二极管。

●输出端接上电容C5=0.22uF的陶瓷电容，R7=1Ω串联接地。

1.2直流稳压电源的设计

直流稳压电源主要由整流电路、滤波电路、稳压电路三部分实现。

变压电路：

采用220：

15变压器，交变输出有效值为15V，频率为50Hz交流电。

整流电路：

采用单相桥式全波整流电路，由于二极管单向导通的特性，当二极管呈桥式相连时，无论输入电压呈正半周期或负半周期，都有电流同方向地流过负载。

从而实现整流作用。

波形如图：

图1-2-1整流桥波形原理

滤波电路：

采用电容滤波电路，利用电容充放电原理达到滤波作用。

在脉动直流波形上升阶段，电容充电，由于充电时间常数很小，所以充电速度快；

在波形的下降阶段，电容放电，由于时间常数很大，放电较慢。

图1-2-2滤波原理波形

稳压电路：

采用LM7812集成稳压器，进一步稳定输出电压在12V。

电路原理图如图所示：

图1-2-3直流稳压电源原理图

220：

15变压器输入有效值为输入端电容C3用于抵消输入端较长接线的电感效应，以防止自激震荡，还可以抑制电源的高频脉冲干扰。

实际中采取小电容即可。

输出端电容C10、C11用于改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声，同时也具有消振作用。

C10较大，优点是提高稳压电源的脉冲响应、输出较大的脉冲电流。

然而当输出断开，二极管放电，较大电流会使稳压器损坏。

所以在稳压器两端并联一个二极管D4，用以保护稳压器。

●220：

15变压器

●LM7812集成稳压器

●4*1N4001制成整流桥，或直接选择集成整流桥

●C1滤波电容：

选择1000uF电解电容

●C5、C7小电容实验中选择了0.1uf陶瓷电容

2.仿真结果及分析

2.1音频功率放大电路

软件介绍：

Multisim是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE