音频功率放大电路报告材料

1、一、设计题目：音频功率放大电路二、设计的任务和要求1、主要要求：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。2、 性能指标：频带宽50HZ20kHZ,输出波形根本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV输入阻抗不低于47K。三、原理电路和程序设计、方案确实定与论证1、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

2、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。 功率放大器采用射极输出器，提高了输入电阻和带负载的能力。性能分析：乙类互补推挽功放(OTL)的输出功率的计算公式如下:输出功率：Po=UIo=U02/Rl2 2 2输出最大功率：POm=UOI o=U0/Rl =Uom/2RL=VCc/8RL显然Pom与电源电压与负载有关当输入功率为8w,阻抗8w时，有Pom=V/8RVCc=8*8*8 。2、用集成器件实现Tda2030简介：TDA203C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

3、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。根本应用电路图3-22 .输出功率大，Po=18W（RL血）。3 .采用超小型封装TO-220,可提高组装密度。4 .开机冲击极小。.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以与负载泄放电压反冲等。.TDA2030A能在最低土 6V最高土 22V的电压下工作在土 19V、8 Q阻抗时能够 输出16W的有效功率，THDC 0.1%。用它来做电脑有源音箱的功率放大局部或小 型功放再适宜不过了

4、。图3-2使用单电源供电的tda2030根本应用电路通过比拟，使用分立元件需要的元件较多，且必须考虑三级管的各种性能上的差 异，和保护电路，并且该电路所需要的电源要求较高，功耗也比拟大，输出效率 比拟低。使用集成电路，外围电路简单，容易实现各项功能。运用集成芯片 TDA203C完成音频功率放大电路的设计，能够更好地达到设计任务和要求。:整体电路1, 主要元件：TDA2030TDA2030A勺外形和引脚图如图3.1所示。1-同相输入端，2-反相输入端，3-负 电源端，4-输出端，5-正电源端。OTDA2030A12345图3.1TDA2030AT频集成功放主要参数如表 3.1所示:电源电压VCC

5、3 18V输出峰值电流3.5 A输入电阻>0.5 M Q电压增益30 d频响带宽(BW)0-140 kHz2、放大电路的根本设计整体电路设计：使用TDA2030加少量外围元件，输入端使共集放大电路增加输入 阻抗。vccR?1SV220pFWOkQC3卅4.7yFKey=A(R1 IQOkQTDAZ030D2rt-1N40O3C222 00 pF22R2 lOOkQtruo 03、各模块功能与设计1、放大模块： 根据TDA2030的经典应用电路，在 multisim 中的电路如下列图。a电路工作原理：该电路使用 15v的单电源供电，TDA2030作为功率放大 器，电阻R5和R4构成电 压串

6、联 负反应 电路，其电压 放大倍 数Auf 1+R5/R4=32.9。b为了 tda能够正常工作，1脚和2脚的电压必须一样。其中 R2和R3起 分压作用，使1脚的工作电压1/2Vcco 22uf电容的电容是是 VCQ/2电压的滤波 电容，为防止1脚电压产生大波动。输出端接的1欧电阻和电容式防止电路产生 自激振荡。c2个二级管为保护TDA2030乍用，防止电源反接时流过电流运放过大。R7为滑动变阻器，改变输入端的电组，可以改变输入信号的大小。d当电压Vcc=15v时，电路的输出功率可以达到 8w以上。2、输入模块：根本共集放大电路：共集放大电路又叫射极跟随器，放大电路的放大倍数接 近1该放大电路

7、的输出跟输入信号一样，即输出信号随输入信号的变化发生一 样的变化，具有“跟随的作用。它具有输入电阻大索取信号能量的能力大 输出电阻小给予负载信号能量的能力大的特点，可以做多级放大器的输入级；电路如下列图示，其中三级管使用 9013 H144。放大倍数为220倍9013 是一种最常用的普通三极管。它是一种低电压 ，大电流，小信号的NPN型硅三极管特性:集电极电流Ic : Max 500mA 集电极-基极电压Vcbo： 40V 工作温度：-55 C to +150 C理论计算：由图可计算得，共集放大电路的放大倍数约等于1。RL负载电阻约为20k其中输入阻抗的计算，由共集放大电路的输入阻抗公式可得：

8、Ri=（r be+ 1+bRe/RL）/R 2由于9013的rbe约为1k, Re为3K, R2为220k输入电阻作近似计算Ri= 220*3/220 四、电路和程序调试过程与结果根据要求，仿真软件选用 multisim，在软件中连接电路如下列图: IWCJ4F4.7pFCGHl-220|jfCAC9 dll-1|1FR1220-cDL11kD 10 22knKey=AlOiOkD030*SAAi 150kQD2-H-1 FUHS丰 CM pF2frcdZZUCLUbD1韦_1M4TO31,波特图输出如图由图可以看出，其仿真的结果，在 50Hz-20kHz内的波形放大能力根本保持不变 化。符合

9、题目要求。C Bode Plottr-XBPl* 旺叶它Zr.jijtJg申4 LnLj聊L UnLhF 3CcHiF 33DdEI期4 H?1 MCt5MaccMagm 科业 、PhaseHGTEontalVerticalCcntroE+ Ouj -50Hz20kHz的输出波特图2，输入输出波形仿真 2.1选用信号源1kHz,输入100mvp将音量调节到50%勺位置。用示波器观察仿真电路的情况。Oscillcscope-XSClI其中,在仿真电路中Auf 由上图仿真可得，当输入为141mv时，输出值为4.1v如此放大倍数。与近似计算2.2.灵敏度测量:当继续增大输入电压到123mvp时，输出

10、波形开始出现失真的现象，此时在输入端接入电压表，可以测量得电压为 174mv如此输入灵敏度为174mv五，实际测试IFFTrrr* 敢淆自taawikttr20khz下的输出波形50hz下的输出波形*uro<Ei取消自 动设置LCW1虫-叫值C.4QY :周d融J饰卿*；频率“川 ：v v v: V VTdM ' ；-；：-；<”雷gUz 润期胸3艸图5a图5b由图5a,和图5b可得，在输入100mvp频率为50Hz-20kHz的正弦波下，输 出波形未见失真。该电路在 50Hz-20kHz可正常工作。当输入为 100mvp时，电路的 Auf二U0/UI =2.2/(0.1/

11、1.414)=31.0 倍。实际测试值与计算值32.9和仿真的值29.1比拟接近，误差的主要来源于电路 的元件的参数，比如电阻电容均存在误差，三级管的参数以与放大倍数也存在 误差。五、元件清单:名称规格数量名称规格数量电阻11电解电容器1电阻3k1电解电容器1uf3电阻1电解电容器1电阻100k3电解电容器22uf1电阻220k1电解电容器220uf1电位器22k1电解电容器2200uf1二极管1n40032集成运放TDA20301三极管9013 H1441万用版1六，总结1、本次作品优缺点优点：元件和电路简单，电路原理易懂。应用单电源 15v即可使输出功率8w。 输入阻抗大于47k，输入灵敏

12、度为147mv频带宽50HZ20kHZ，输出波形根本不 失真。缺点：使用手工焊接，没有使用 pcb版制作。Tda2030发热比拟严重，不能长时 间工作，需要解决散热问题。可以假装散热片散热。单电源的供电的效率比拟低，并且功率不高，如果改用双电源供电，功率可以比 拟大的提高。使用2个tda2030可以制作立体声的音频放大器。2、心得体会：通过此次的课程设计，掌握的音频功率放大器的根本设计方法和一些常用器件的使用方法。对于模电的课程和一些内容有了更加深刻的认识， 电子设计和 需要扎实的理论根本功，同时也需要有一定的动手能力。 理论加上实践，才能做 等更好。从选择题目到开始着手去做，才发现自己的在模电的知识以与忘得差不多了。先是在模电中选了 OTA电路，几次的仿真以与理论的推敲，发现如果仅仅只 是应用分立元件，既要考虑三级管的适宜的静态工作点，防止输出波形失真，又 要考虑到输出功率以与放大倍数等问题，很难达到要求。而后又在网上发现了 TDA2O30勺集成运放，便想用集成运放来实现。在网上找了些资料，便开始制作 由于模电的知识不结实，前期的分析还是比拟的困