高保真音频功率放大器设计

1、高保真音频功率放大器高保真音频功率放大器设设计和制作计和制作 电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-52 一、设计任务一、设计任务1 1. .要求要求设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8，频率响应为，频率响应为2020KHZ，效率大于，效率大于60，失真小。，失真小。设计一个设计一个高保真音频功率放大器高保真音频功率放大器。电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-532 2. .功率放大器简介功率放大器简介 功率放大器，简称功率放大器，简称“功放功放”。 很多情况下主很多情况下主机额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务

2、，机额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在音响系统中起到充所需的功率缺口，而功率放大器在音响系统中起到了了“组织、协调组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。整个系统能否提供良好的音质输出。 当负载一定时，当负载一定时，希望其输出的功率尽可能大，其输出信号的非线性失希望其输出的功率尽可能大，其输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽量高，功放的常见电路有真尽可能地小，效率尽量高，功放的常见电路有OTL(O

3、utput Transformerless)OTL(Output Transformerless)电路和电路和OCL(Output OCL(Output Capacitorless)Capacitorless)电路。有用集成运算放大器和晶体管电路。有用集成运算放大器和晶体管组成的功放，也有专用集成电路功放。组成的功放，也有专用集成电路功放。电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-54二、功率放大器的选取二、功率放大器的选取方案一：方案一：采用采用uA741uA741运算放大器设计电路，运算放大器设计电路，uA741uA741通用高增益运通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应

4、用非常算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插广泛，为双列直插8 8脚或圆筒脚或圆筒8 8脚封装。工作电压脚封装。工作电压22V22V，差分电压差分电压30V30V，输入电压，输入电压18V18V，允许功耗，允许功耗500mW500mW电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-55方案二方案二： LM386 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机

5、之中。LM386LM386电电源电压源电压4-12V4-12V，音频功率，音频功率0.5w0.5w。LM386LM386音响功放是由音响功放是由NSCNSC制制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V15V，消耗，消耗静态电流为静态电流为4mA4mA，当电源电压为，当电源电压为12V12V时，在时，在8 8欧姆的负载情况欧姆的负载情况下，可提供几百下，可提供几百mWmW的功率。它的典型输入阻抗为的功率。它的典型输入阻抗为50K50K。电子技术课程设计电子技术课程设计方案三： TDA2030TDA2030芯片所组成的功放电路，它是一款输出芯片所组

6、成的功放电路，它是一款输出功率大，最大功率到达功率大，最大功率到达35W35W左右，左右， 静态电流小，负载静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动能力强，动态电流大既可带动4-164-16的扬声器，电路的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。部保护电路。方案选取：方案选取：本课题要求音响放大器的输出功率为本课题要求音响放大器的输出功率为10W10W，带，带动负载为动负载为88，故选用，故选用TDA2030TDA2030芯片。频率响应芯片。频率响应f fL Lf fH H20Hz20Hz20kHz20kHz，而单电

7、源供电音频功率放大器已经达到，而单电源供电音频功率放大器已经达到所需要的目标。并且它较少元件组成单声道音频放大所需要的目标。并且它较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等特点。电路、装置调整方便、性能指标好等特点。2022-5-56电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-57三、核心元器件介绍三、核心元器件介绍 TDA2030ATDA2030A是德律风根生产的音频功放电路，采用是德律风根生产的音频功放电路，采用V V型型5 5 脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引可分为可分为H H型和型和V V型。该集成电路广泛应用于汽车立体

8、声型。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。意大利大、失真小等特点。并具有内部保护电路。意大利SGSSGS公司、美国公司、美国RCARCA公司、日本日立公司、公司、日本日立公司、NECNEC公司等公司等均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引出脚位置及功能均相同，可以互换。出脚位置及功能均相同，可以互换。第第4 4章章 模拟电子技术基础模拟电子技术基础8Chapter 4:引脚情况引脚情况: 1脚是正相输入脚是正相输入端端

9、 2脚是反向输入端脚是反向输入端 3脚是负电源输入端脚是负电源输入端 4脚是功率输出端脚是功率输出端 5脚是正电源输入端。脚是正电源输入端。电路特点：电路特点：1.外接元件非常少。外接元件非常少。2.输出功率大，输出功率大，Po=18W。3.采用超小型封装（采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。可提高组装密度。4.开机冲击极小。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、电源极性反接等。路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接等。6.TDA2030A能在最低能在最低6V最

10、高最高22V的电压下工作在的电压下工作在19V、8阻抗时能够输出阻抗时能够输出16W的有效功率，的有效功率，THD。无疑，用它来做电脑有。无疑，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。源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。2022-5-58电子技术课程设计电子技术课程设计四、四、功率放大电路设计功率放大电路设计功率放大器的作用是给音响放大器的负载功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器扬声器)提供一定的输提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，功率尽可能的高

11、。非线性失真尽可能地小，功率尽可能的高。2022-5-59电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-510五、调试与测量五、调试与测量 （1）通电观察。接通电源后，先不要急于测试，首先观察功放电）通电观察。接通电源后，先不要急于测试，首先观察功放电路是否有冒烟、发烫等现象。若有，应立即切断电源，重新检查电路是否有冒烟、发烫等现象。若有，应立即切断电源，重新检查电路，排除故障。路，排除故障。 （2）静态工作点的调试。将功率放大器的输入信号接地，测量输）静态工作点的调试。将功率放大器的输入信号接地，测量输出端对地的点位应为出端对地的点位应为0V左右，电源提供的静电电流一般为几十左右，电源提供的

12、静电电流一般为几十mA左右。若不符合要求，应仔细检查外围元件记接线是否有误；若无左右。若不符合要求，应仔细检查外围元件记接线是否有误；若无误，可考虑更换集成功放器件。误，可考虑更换集成功放器件。 （3）动态测试。在功率放大器的输出端接额定负载电阻）动态测试。在功率放大器的输出端接额定负载电阻RL条件条件下，功率放大器输入端加入频率等于下，功率放大器输入端加入频率等于1KHz的正弦波信号，调节输入的正弦波信号，调节输入信号大小，观察输出信号的波形观察输出信号的波形。若输出波形信号大小，观察输出信号的波形观察输出信号的波形。若输出波形变粗或带有毛刺，则说明电路发生自激振荡，应尝试改变外接电路变粗或带有毛刺，则说明电路发生自激振荡，应尝试改变外接电路的分布参数，直至自激振荡消除。然后逐渐增大输入电压，观察测的分布参数，直至自激振荡消除。然后逐渐增大输入电压，观察测量输出电压的失真及幅值，计算输出最大不失真功率。改变输入信量输出电压的失真及幅值，计算输出最大不失真功率。改变输入信号的频率，测量功率放大器在额定输出功率下的频带宽度是否满足号的频率，测量功率放大器在额定输出功率下的频带宽度是否满足设计要求。设计要求。 电子技术课程设计电子技术课程设计2022-5-511六、参考文献六、参考文献11 付家才付家才.电子实验与实践电子实验与实