TDA2030的OTL音频功率放大电路实验报告

/课程设计课程名称______________________题目名称______________________学生学院______________________专业班级______________________学号______________________学生姓名______________________指导教师______________________年月日目录设计任务与要求和目的。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。设计的思想。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。设计原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。仿真检查。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。五、实物制作与改善。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。六、元器件清单。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。七、心得体会。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。八、参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。一、设计任务与要求和目的课程设计目的本课程是在前导验证性实验基础上,进行更高层次命题的课程设计,是在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。对于提高学生的电子工程素质和科学实验能力非常重要,是电子技术人才培养成长的必由之路。本课程旨在培养学生模拟电子电路知识,解决模拟电子技术方面常见实际问题的能力,促使学生积累实际电子制作经验,准备走向更复杂更实用的应用领域,是参加"全国大学生电子竞赛"前的技能培训课程之一。目的在于巩固基础、注重设计、训练技能、追求创新、走向实用。课程设计要求1、根据下面所给出的几个题目自行选择一个完成设计；2、学生自行查找与设计题目有关的参考资料；3、提出设计方案,写出设计步骤,并进行理论设计；4、熟悉用计算机软件进行辅助电路设计方法,并对所设计的电路进行仿真；5、购买元器件并进行电路的焊接、组装；6、熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；7、学习电子电路的调试和测试技术,完善作品功能。8、撰写设计报告；任务选择题目二：音频功率放大电路要求：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。基本指标：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：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,优越性强的集成芯片。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Multisim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。TDA2030A：TDA2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路,其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小,在目前流行的数十种功率放大集成电路中,规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA2030在内的几种。我们知道,瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素,该集成功放的一个重要优点。

TDA2030集成电路的另一特点是输出功率大,而保护性能以较完善。根据掌握的资料,在各国生产的单片集成电路中,输出功率最大的不过20W,而TDA2030的输出功率却能达18W,若使用两块电路组成BTL电路,输出功率可增至35W。另一方面,大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大,在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA2030集成电路中,设计了较为完善的保护电路,一旦输出电流过大或管壳过热,集成块能自动地减流或截止,使自己得到保护〔当然这保护是有条件的,我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用。

TDA2030在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率,THD≤0.1%。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。该电路由于价廉质优,使用方便,并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。TDA2030A主要参数：

工作电压：±6～22V

静态电流：<50mA

输出功率：18W,当V=±16V,RL=4Ω时

谐波失真：0.05%,当f=15kHz,RL=8Ω时

闭环增益：26dB,当f=1kHz时

开环增益：80dB,当f=1kHz时

频响范围：40～14000Hz电路特点：

[1].外接元件非常少。[2].输出功率大。[3].采用超小型封装,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、过热、地线偶然开路、电源极性反接〔Vsmax=12V、负载泄放电压反冲等。方案选择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电路还有双声道BTL。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。根据设计指标求,以及单电源供电的OTL电路的优越性: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。TDA2030是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。它接法简单,价格实惠。额定功率为14W。电源电压为±6～±18V。输出电流大,谐波失真和交越失真小〔±14V/4欧姆,THD=0.5%。具有优良的短路和过热保护电路。所以我选择OTL接法。如图三、设计原理功放设计本次试验采用TDA2030单电源OTL功率放大电路。如图所示电路为音频功率放大器原理图,其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,输出功率大于10W,频率响应为10~1400Hz,输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少,一般不需要调试即可成功。R6是音量调节电位器,OTL功放的形式:采用单电源,有输出耦合电容。如图所示电路中的R3<150kΩ>与R5<4.7kΩ>电阻决定放大器闭环增益,R5电阻越小增益越大,但增益太大也容易导致信号失真。两个二极管D1,D2接在电源与输出端之间,是防止扬声器感性负载反冲而影响音质同时防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。C7<220nF>电容与R8<1Ω>的电阻是对感性负载<喇叭>进行相位补偿来消除自激。电源设计该次设计的TDA2030采用单电源供电,采用单电源输入,可采用一个变压器,通过变压把220V常用电压,变为正12V作为电源输入。我采用电协课程教的可调电源作为本次试验的单电源。如图所示四、仿真检查运用Mulitisim仿真通道A：峰-峰值100mV,1kHz的输入,通道B：负载喇叭处的输出。可见放大效果约为15倍。输入为1kHz,失真率为0,不失真输入为10kHz,失真率为0.083%,基本不失真输入为20kHz,失真率为0.208%,基本不失真标线标在50Hz标线标在20KHz利用仿真的波特图示仪,可得出宽频带在50Hz-20KHz可以显示五、实物制作与改善仿真数据基本符合实验要求,所以我经过仔细认真的制作,严格按照电路图焊接,做出了基本实物。同时实测数据与仿真结果基本一致。实物做出来后,效果很好,没有什么特殊问题,我尽量排版面积少,在焊接过程中需要谨慎小心。期间我为了不要借同学电源,自己也去做了个可调电源供电,最后我还找到一个小透明盒子为外观设计改善,将其放进其中,经过自己改造,算是比较美观,加上我外接音频口,用音频线接即可,电源线用包线,方便可调电源连接,开关也在盒子外部加上一个,总体效果不错。下面展示一下实物图音频线〔左TDA2030的OTL音频功放电路小音箱〔中可调电源〔右TDA2030的OTL音频功放电路小音箱〔整体图TDA2030的OTL音频功放电路小音箱〔内部图六、元件清单TDA2030的OTL音频功放电路序号名称型号规格位号数量1集成电路TDA2030U112整流二极管1N4001D1,D223电位器20KΩR614电阻器100KΩR1,R2,R735电阻器150KΩR316电阻器4.7KΩR517瓷片电容器0.1μFC118瓷片电容器220nFC719电解电容器100μFC2110电解电容器2200μFC3111电解电容器1μFC4112电解电容器22μFC5113电解电容器2.2ΜFC6114拨动开关J1115负载喇叭8ΩR4116音频接口1可调电源序号名称型号规格位号数量1集成芯片LM317U112整流二极管1N4001D1,D223电源变压器14电位器20KΩRP15电阻器150ΩR116电解电容器10μFC317瓷片电容器103〔0.01μFC118瓷片电容器104〔0.1μFC21七、心得体会时间总是过得很快,在匆忙中课程设计结束了,我自己能制作一个音频功率放大器,调试效果还不错,还改造成小音箱。这其中的兴奋是无法用言语表达的,同时也是受益匪浅。制作过程的这段时间也是我比较忙的日子,刚开始我的脑子里还是一片空白,对着这个模电课程任务书里的任务更是让我昏了头,一直我都是无从下手。刚接到模电的课程设计的任务,越想月是头痛,想着着是个不可能完成的任务。拼命的问同学,问师兄,在请教过程中得知道音频功率放大是比较容易做出来的,可是我还是在犹豫当中,感觉电源也蛮有用,在以后日子里可能用到。时间在一天天过去,设计还是没有一点头绪。自己的知识毕竟有限,最后想到了平日接触最多的Internet。时间紧急打开百度输入大家包括师兄们都说简单的"音频功率放大器",很快就出现了很多专业的网站,也有一写发烧友自己的网站。我仿佛发现了宝藏,里面都是我感兴趣的东西。最后我根据这次设计的要求确定了我这次设计的课题——TDA2030的OTL音频功率放大器。在多个网站上以及百度文库中,我总结找到了一个功率放大器的详细制作方法,也就是我这次制作的TDA2030音频功放。找到了它的电路应用电路图仔细看了一下似懂非懂,清点了所需的元器件,到小赛格电子小商场叫老板照单拿货。买了元件离成功就近了一步。回来认真对照电路图,仔细排版,尽量排版面积少,之后就忙着焊接,由于用的是万能板焊起来比较需要技术,而我有时一个新手,同时也没有用想大家一样用到PCB板制作,不够美观。这也可能是我的产品不够完美的原因之一。在焊接过程中,我还是不够技术还有点求快,有时不是不够锡就是太多锡,导致有时焊错点。让我懂得了电子制作是个精细的活,要求不许出错,急也是做不好的,这回影响效果,甚至会导致失败。线路连接一定要清晰,不然出错后就很难找到是哪个地方。同时我还买少零件,又想到自己没有电源,就问大家怎么测试自己的用不用得了,原来好多都是以前参加过电协,只做过可调电源。所以我就找到以前参加过电协的同学要了本书,去小赛格电子小商场买原料,自己按照书做了个可调电源,最后我也要可以用自己的电源测试了。总体来说是不错,实际效果很好。可是只有一块板,喇叭又晃来晃去,好容易弄断线,也不美观,不方便。最后我想到了为让作品更加完美,我还对音频功率放大电路做了外观设计,找来一个透明小盒子,为它做开关,做音频口,电源线口,还为喇叭对应盒子面挖孔方便声音传播。虽然是一个比较粗糙的作品,可是完完全全自己做出来的小音箱,真的很有成就感,也对电子设计操作生出浓厚兴趣,以后我会多加努力,提高自己的各项能力,做出更好的作品。这个课程设计,尽管现在只是初步学会了音频功率放大器设计,离真正掌握还有一定距离,但学习的这段日子确实令我收益匪浅,让我又多掌握了一门新的技术,提高自己动手的能力,收获总是令人快乐的。在以后的学习中我会更多的注重实践,让自己的知识更加丰富,更加全面。而且这次计过程中的发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程,好比是我们人类成长的历程,常有一些不如意,但毕竟这是第一次做,难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,缺乏实际动手能力。但是我学会通过查阅大量有关资料,遇到实在不明白的问题就会及时请教别人,使自己从