音频功率放大器设计报告

1、杭州电子科技大学音频功率放大器设计报告 一. 设计要求o 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8。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大。输入音频线自备。 o 基本指标： o 频带宽度50Hz20kHz，输出波形基本不失真；o 电路输出功率大于8W；o 输入阻抗：10k；o 放大倍数：40dB；o 具有音调控制功能：低音100Hz处有12dB的调节范围，高音10kHz处有12dB的调节范围；o 所设计的电路具有一定的抗干扰能力；o 具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 二. 实验原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音

2、频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，组成框图如图1-1所示。 图1-1三. 设计思路及方案论证 设计思路：首先根据输出功率的确定电源大小和整个系统的增益。 音频功率放大器的输出功率POM8W。 音频功率放大器的输出幅值 若输入信号为5mV时，整个放大系统的电压增益为： ，即67dB。根据整个放大系统的电压增益，合理分配各级单元电路的增益。功率放大器级（采用集成功放）电压放大倍数取30倍；音调控制器放大器在中频（1KHz）处的电压放倍数取1；前置放大器的电压放大倍数取80（考虑到实际电路中有衰减）。方案选择：1. 前置放大器：实验室可

3、为我们提供NE5532运放，所以前置放大器将使用NE5532搭建电路。为了保证输入电阻足够大，我们选择同相组态，由于同相组态中Av=1+R2/R1,根据设计要求，取R1=910， R2=22K。具体电路图参见4-12. 音调控制电路：Rp1：高音调节电位器 Rp2：低音调节电位器 电容C：音频信号输入耦合电容 电容C1、C2：低音提升和衰减电容，一般选择C1=C2电容C3：高音提升和衰减作用，要求C3的值远远小于C1。 各元件一般要满足的关系为：Rp1=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1。 通过仿真调试，选择合适的参数，参数见图4-53. 功率放大器：实验室可提供tda203

4、0运放，通过网上查询资料，tda做成的运放电路形式一般有OTL、OCL、BTL三种。考虑到需要双电源供电，且第一次进行功放设计电路难度不宜过高，我们选择了OCL功放。 图3-1图3-1为TDA2030的器件手册中的OCL功放电路，根据实际情况进行修改，实际电路图如图4-14四. 电路模拟仿真前置放大器仿真部分 图4-1前置放大器电路图 输入幅值为5mV 频率为1kHZ的信号时，前置放大器的输出信号为 图4-2增益为AV1=83.3v/v用波特测试仪测出的前置放大器的幅频特性和相频特性 图4-3 图4-4 测出前置放大器的fH=118.581kHZ BW=118.581kHZ音调控制电路仿真部分

5、 电路图 图4-5输入频率等于1kHZ 幅值为1V的正弦信号，输出波形为 图4-6测得增益Av=0.998V/V幅频特性RP1最左端 RP2在中间 图4-7RP1最右端，RP2在中间： 图4-8RP1在中间，RP2在最左端 图4-9RP1在中间，RP2在最右端 图4-10功率放大器仿真部分电路图： 图4-11以1kHZ的信号输入 调节输入信号幅值，最大不失真的输出电压为9.53V可得最大输出不失真功率P=11.35w 但是当输入为20kHZ时，最大不失真的输出电压为2.3V，使得输出功率达不到8w，且输入信号最大约为350mV,超过的话输出信号将会出现失真的情况。解决方法：在第一级串联一个20

6、0k电位器减小输入电压，使得第三级功率放大器的输入信号幅值小于350mV， 以牺牲增益（输出功率）为代价确保信号在高频段不产生失真。 整机联调： 图4-12当图中第一级的电位器位于50%时，可确保20kHZ的输入信号在5mV时不发生失真，此时用波特测试仪测出音频功率放大器的波特图 图4-13fL=23.6Hz fH=23kHz BW=23kHz相频图： 图4-14在仿真时出现了问题： 如果输入信号为20kHz,5mV的输入信号，在不调整第二级放大器时并不会出现失真，但是当把高音控制调到最大12dB的增量时，输出波形出现失真。这是由于第三级的输入信号过大导致饱和失真引起的，解决的方法是继续降低放大器增益，此时可在第三级增加一个分压电阻达到减小第三级的输入信号幅值的目的。但同时这样将会牺牲更多增益，通过仿真测出此时的增益大概只有50dB,且最大输出功率约为0.567w 无法达到8w的额定功率。更好的解决方法：前两级的放大器都没有问题，但是第三级会出现饱和失真，在仿真中通过调整参数并不能解决，可以改变电路结构或者使用其它功放。但是我并不会。五. 实际制作根据仿真电路图可画出PCB版图由于实验室提