音频功率放大电路课程设计报告

..课程设计课程名称模拟电子技术题目名称音频放大电路专业班级电子信息科学与技术学生姓名学号51502022003指导教师二○一六年六月十三日目录一、设计的任务和要求21、主要要求：22、性能指标：2二、电路总体设计22.1：方案的确定及论证21、OTA互补对称功率放大器22、用集成器件实现32.2：整体电路41、主要元件：TDA203042、放大电路的基本设计52.3：各模块功能与设计61、放大模块：62、输入模块：7三、电路和程序调试过程与结果8四、总结111、本次作品优缺点112、心得体会：11五、参考文献12附录一：12附录二：13一、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50HZ～20kHZ,输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV,输入阻抗不低于47K。二、电路总体设计2.1：方案的确定及论证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=UoIo=Uo2/RL输出最大功率：Pom=UoIo=Uo2/RL=Uom2/2RL=VCC2/8RL显然Pom与电源电压及负载有关当输入功率为8w,阻抗8w时,有Pom=VCC2/8RVCC=8*8*8≈22.6v则电路所需的电源为22.6v。2、用集成器件实现Tda2030简介：TDA2030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。〔基本应用电路图3-2[2].输出功率大,Po=18W<RL=4Ω>。[3].采用超小型封装〔TO-220,可提高组装密度。[4].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：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接〔Vsmax=12V以及负载泄放电压反冲等。[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率,THD≤0.1%。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。图3-2使用单电源供电的tda2030基本应用电路通过比较,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,功耗也比较大,输出效率比较低。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TDA2030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。2.2：整体电路1、主要元件：TDA2030TDA2030A的外形和引脚图如图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。=TDA2030A音频集成功放主要参数如表3.1所示：表3.1电源电压输出峰值电流3.5A输入电阻>0.5MΩ电压增益30d频响带宽<BW>0-140kHz2、放大电路的基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。2.3：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中的电路如图3.3.1所示。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构成电压串联负反馈电路,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脚的电压必须相同。其中R2和R3起分压作用,使1脚的工作电压1/2Vcc。22uf电容的电容是是VCC／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0.1uf电容式防止电路产生自激振荡。c2个二级管为保护TDA2030作用,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。图3.31Uo图3.31Uo2、输入模块：基本共集放大电路：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,该放大电路的输出跟输入信号相同,即输出信号随输入信号的变化发生相同的变化,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；电路如图3.3.2所示示,其中三级管使用9013H144。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：Max500mA集电极-基极电压Vcbo：40V工作温度：-55℃to+150℃功率<W>:0.625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：Ri=<rbe+〔1+βRe//RL>//R2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≈159.9k故此电路的输入阻抗近似为159.9k三、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图4.1所示：四、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,输入灵敏度为147mv,频带宽50HZ～20kHZ,输出波形基本不失真。缺点：使用手工焊接,没有使用pcb版制作。Tda2030发热比较严重,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较低,并且功率不高,如果改用双电源供电,功率可以比较大的提高。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基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基本功,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及忘得差不多了。先是在模电中选了OTA电路,几次的仿真以及理论的推敲,发现如果仅仅只是应用分立元件,既要考虑三级管的合适的静态工作点,避免输出波形失真,又要考虑到输出功率以及放大倍数等问题,很难达到要求。而后又在网上发现了TDA2030的集成运放,便想用集成运放来实现。在网上找了些资料,便开始制作。由于模电的知识不牢固,前期的分析还是比较的困难的。于是重新复习了模电,包括基本放大电路的知识,多级放大器,放大电路的反馈和功率放大器等章节的知识。之后结合书上的例子分析电路,也比较好理解。每次解决一个问题,收获的除了了知识,还有一份快乐,将理论用于实际,将所学的知识转化为一个实在的东西,总是让人兴奋与快乐