高保真音频功率放大器设计报告书剖析Word格式文档下载.docx

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高保真音频功率放大器的设计

一、设计目的

①根据设计要求，完成对高保真音频功率放大器的设计。

②进一步加强对Protel软件的应用和对模拟电子技术知识的理解。

二、设计内容和要求

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。

①输出功率10W/8Ω；

频率响应20~20KHz；

效率>

60﹪；

失真小。

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）

安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

三、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

四、时间安排

1、2014年1月13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、2014年1月13日至2009年1月14日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。

3、2014年1月14日至2014年1月15日，电路装配与调试。

4、2014年1月15日至2014年1月16日，撰写课程设计报告书。

5、2009年1月17日课程设计成果及报告，同时进行答辩。

课设答疑地点：

鉴主14楼电子科学与技术实验室。

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

目录

摘要I

1设计内容及要求1

1.1设计目的及主要任务1

1.2设计思想1

2方案论证及整体电路工作原理2

2.1方案确定与论证2

2.2整体电路工作原理2

3电路单元模块设计3

3.1音频输入的设计3

3.2集成功放的设计3

4器件选择及参数计算4

4.1输入电容的选取4

4.2自举电容的选取4

4.3反馈电阻电容的计算4

4.4音频输出器的选择5

5电路安装与调试5

5.1电路的安装5

5.2电路的调试与数据测定5

6设计电路的特点及改进意见6

6.1设计电路的特点6

6.2电路改进意见7

7元件列表7

8心得体会7

参考文献8

摘要

本文介绍了采用集成功放芯片TEA2025设计高保真音频功率放大器的原理与方法，阐述了集成芯片的比较选取，重点分析了TEA2025功放电路的结构，记录了其各项性能指标。

该功放的设计避免了单立元件组合电路布线复杂，输出信号失真大的缺点，TEA2025单声道功率放大集成电路，该电路具有声道分离度高、电源接通时冲击噪声小、外接元件少，最大电压增益可由外接电阻调节等特点。

关键词：

TEA2025；

高保真；

失真小；

效率高

1设计内容及要求

1.1设计目的及主要任务

1.1.1设计目的

①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。

②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。

1.1.2设计任务及主要技术指标

OCL（OutputCapacitorless）、OTL（OutputTransformerless）或BTL（BalancedTransformerless）电路。

1.2设计思想

本次设计首先在众多集成功率放大器中选出符合设计要求且工作性能最佳的集成芯片。

而整个设计的核心部分就在功放模块电路的设计，该模块完成的功能主要包括放大输入音频以及调节输出音频。

随后运用仿真软件中的仿真功能对其予以仿真，从仿真的结果中分析程序的正确性。

待所有模块的功能正确之后，运用原理图搭建顶层电路并进行整体仿真直至达到最初的设计要求，最后再在实验箱上检验设计的正确与否。

2方案论证及整体电路工作原理

2.1方案确定与论证

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TEA2025B功放芯片的OTL典型电路，该芯片具有音色甜美动听、性能优良，工作可靠，外围元件少以及安装方便等特点，电源电压从2.2V到16.8V均可以正常工作，对电源电压的适应范围很宽，静态电流小，电源电压增高时，输出功率增大。

另有一种方案为集成功放芯片的OCL电路，这种电路采用正负双电源供电，该电路全部是直流耦合的，当某一级电路某一点出现故障时，多数情况下都将造成其余放大级电路静态工作点的牵连变化，出现声音失真甚至烧机。

2.2整体电路工作原理

由一片TEA2025B接成OTL功率放大器，电路书要分为电源输入、音频输入、TEA2025功放主体电路和音频输出。

图1为设计电路整体框图：

图1

3电路单元模块设计

3.1音频输入的设计

音频输入用一般的耳机输出线改装而成。

去掉耳机头，刮掉信号线表面胶漆，直接到集成功放输入端。

3.2集成功放的设计

3.2.1TEA2025B的OTL电路

TEA2025集成电路的输出功率由电源电压和负载阻抗大小决定。

既可以构成单声道OTL功放，又可以组成BTL功放。

本次课程设计采用其OTL典型电路，应用电路如图2所示：

图2TEA2025B的OTL电路

下面以表格的形式对各引脚做功能说明：

表1TEA2025集成电路的引脚功能及数据说明

引脚

功能

电压（V）

1

BTL辅助输出，双声道时悬空

9

接地线端

2

功放电路2信号输出端

4.5

10

功放电路1信号输入端

3

功放电路2自举端

8.7

11

功放电路1负反馈元件端

4

功放电路接地线1

0

12

功放电路接地线3

5

功放电路接地线2

13

功放电路接地线4

6

功放电路2负反馈元件端

14

功放电路1自举端

7

功放电路2信号输入端

15

功放电路1信号输出端

8

纹波滤波元件连接端

16

工作电源电压输入端

4器件选择及参数计算

4.1输入电容的选取

该电路要加一输入耦合电容，以减小噪声输入选取一小电容足矣，故取0.22μF瓷片电容。

4.2自举电容的选取

自举电容使输出幅值增加。

建议值为100uF。

自举电容器避免减少输出信号。

此外，在低频和低电源电压时，有较好的减小失真的作用。

4.3反馈电阻电容的计算

图3TEA2025反馈电路

输出电压由电阻人R1、R2、C1决定，其增益由

（1）式决定：

（1）

当Rf=0，C1=100μF，f=32Hz时，增益为46dB。

4.4音频输出器的选择

本设计选取了8Ω10W大纸盆喇叭。

5电路安装与调试

5.1电路的安装

按照电路设计图，在线路板上合理布局后，将元件焊接在线路板上，安装过程中，注意将电容尽量焊得离主芯片近些，另外要避免虚焊。

这样制作出的TEA2025B单声道OTL电路。

其音效好，音质高，失真小；

功率达标；

响应频带宽；

效率高。

5.2电路的调试与数据测定

要想功放各项指标都达到要求，要求：

（1）要求输入、输出滤波好。

滤波不好，会输出很大噪音或者产生严重失真。

音频信号输入端串接了0.22μF瓷片电容，输出端串接100μF电解电容，并联0.10μF瓷片电容，起到了很好的滤波作用。

（2）.要求喇叭性能好。

经试音比较，选取了大纸盆喇叭，音质更好。

5.2.1输出电压的测定

用函数发生器给安装好的电路提供频率为1KHz，峰峰值为300mV的正弦交流电压，用示波器观察输出端的波形，记录此时输出波电压的有效值，并记录下此时的波形图。

实际调试过程中，测得输出电压的值为176.8mV。

5.2.2输出功率的计算

在加8Ω负载的情况下，根据功率计算公式

求得输出功率为

=4mW。

5.2.3效率的计算

根据上面测量计算出的输出功率和电源供电功率，可根据公式

=

，可计算出实际测试的效率只有6.06%。

5.2.4输出电压波形图

根据5.2.1节的条件，示波器上显示的输出电压的波形图如下：

图4输出电压波形

6设计电路的特点及改进意见

6.1设计电路的特点

本次课程设计所用的电路具有性能优良，工作可靠，外围元件少以及安装方便等特点，电源电压从2.2V到16.8V均可以正常工作，对电源电压的适应范围很宽，静态电流小，电源电压增高时，输出功率增大。

6.2电路改进意见

因在调试电路过程中发现输出功率和效率都不够指标的要求，分析电路可知，TEA2025B所构成的电路本身提供的输出功率就小，为了满足设计指标，可考虑添加电路中TEA2025B芯片的数量，也可扩展其外围电路，使得输出功率及效率满足设计要求。

7元件列表

表2元件列表

元件名称及规格

数量

TEA2025B

1片

100uF电解电容

6个

0.22uF瓷片电容

1个

0.1uF瓷片电容

0.01uF瓷片电容

200Ω电阻

音频输出线

1根

8Ω10W喇叭

8心得体会

这次课程设计基本完成，在这次课程设计中，我对模拟电路这门课程有了更深的了解，课程设计本身就是要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对模拟电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；

以前的模电实验只是针对某一个小的功能设计，而此次课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识来确定实验总体设计方案，然后逐步进行各模块的设计，最终我们可以做出我们的作品。

通过这次课程设计，我的动手能力及独立思考能力有了一定的提高，同时也对仿真软件的使用变的熟练。

同时，感谢指导老师以及同学的支持与帮助。

参考文献

[1]康华光．模拟电子技术基础．武汉：

高等教育出版社，2006．

[2]郑国川，李洪英．电子管功放设计和装调技术．福州：

福建科学技术出版社，2005．

[3]科林，张贞．AV功放机实用单元电路原理与维修图说．北京：

电子工业出版社，2004．

[4]邱关源．电路原理（五版）.北京：

高等教育出版社，2006.

[5]曹丙霞．Protel原理图设计，北京：

电子工业出版社，2007.

本科生课程设计成绩评定表

袁娜

性别

女

专业、班级

电子1201

课程设计题目：

课程设计答辩或质疑记录：

成绩评定依据：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日