模电课设高保真音频功率放大器的设计制作

PAGEPAGE12模拟电子技术课程设计论文题目：高保真音音频频功率放放大器器的设计计与制制作专业班级：1111级电子信信息息工程小组成员:赵儒桐220011000880500355孙敬周20111100880550288王华民20111100880110122指导老师：完成时间：200013年6月12日目录一、设计目的3二、设计任务及及及要求3三、总体方案设设设计与论论证44四、单元电路设设设计与参参数计计算44.1前置放大大大电路444.2功率放大大大电路6五、总原理图及及及元器件件清单单75.1总原原原理图（见见附附图1）775.2元件件件清单77六、用CAD画画画电路原原理图图776.1、启动原原原理图设设计服服务器77.6.222、原理图布布线线86.4、生成网网网络表86.333、检查原理理图图8七、印刷电路板板板设计8八、综合总结9九、参考文献99附图1：总原理理图10高保真音频功率率率放大器器的设设计与制制作【摘要】：以TTTDA220330A型电路为为核核心器件件构成成高保真真音频频功率放放大器器的功率率放大大部分，推推动动扬声器器系统统放音，构构成成一种输输出功功率满足10W//8Ω，频率响响应20~2200KHZ，失真小小的的有源音音响。使用模拟拟元元器件构构建成成一种实实用的的模拟电电子系系统，难难点不不是功能能电路路的设计计和分分析，而而是功功能电路路之间间的匹配配和协协调。高高保真真音频功功率放放大器是是使用用TDA220030A做后级放放大大，uA7441做前级放放大大，构成成一个个完整的的功率率放大器器。【关键词】：：：带通滤波波，功功率放大大，uA7441，TDA220030AA。一、设计目的1.1、学习基基基本理论论在实实践中综综合运运用的初初步经经验，掌掌握CAD电路设计计的的基本方方法、设设计步骤骤，培培养综合合设计计与调试试能力力。1.2、学会高高高保真功功率放放大器的的设计计方法。1.3、培养实实实践技能能，提提高分析析和解解决实际际问题题的能力力。二、设计任务及及及要求2.1、制作作作一个高高保真真音频功功率放放大器，输输出出功率10W//8Ω，频率响响应20~2200KHZ，效率>60﹪，失真小小；；2.2、利用用用集成运运算放放大器uA7441做前级放放大大，利用TDA220030A做后级放放大大，利用用实验验箱现成成电源源或自己己在实实验箱上上设计计电源，构构成成一个完完整的的功率放放大器器。最后后利用用随身听听作信信号源，利利用用实验箱箱自带带扬声器器，进进行功能能验证证。2.3、设计电电电路结构构，选选择电路路元件件，计算算确定定元件参参数。2.4、用CAAAD画出电路路原原理图，并并生生成印刷刷电路路板。三、总体方案设设设计与论论证设计原理总框图图图如下所所示：：小信号输入小信号输入前置放大器有源带通滤波器功率放大器3.1、前置放放放大器起起匹配配作用，其其输输入阻抗抗高（不不小于10kΩ），可以以将将前面的的信号号大部分分吸收收过去，输输出出阻抗低低（几几十Ω以下），可可可以将信信号大大部风传传送出出去。同同时，它它本身又又是一一种电流流放大大器，将将输入入的电压压信号号转化成成电流流信号，并并给给予适当当的放放大。前前置放放大电路路还包包括一个个有源源带通滤滤波器器，把相相同元元件压控控电压压源滤波波器的的LPF和HPF串连起来来实实现抑制制低于于20HZ和高于20KHHZ的信号。3.2、功率放放放大器起起关键键作用，它它将将驱动放放大器器送来的的电流流信号形形成大大功率信信号，带带动扬声声器发发声，它它的技技术指标标决定定了整个个功率率放大器器的技技术指标标。方案一：甲类放放放大器作作为一一种最古古老，效效率最低低，最最耗电，最最笨笨重，最最耗资资，失真真最小小的放大大器它它有吸引引人的的音质。甲甲类类放大器器输出出电路本本身具具有抵消消奇次次谐波失失真，且且甲类放放大器器管子始始终工工作在线线性曲曲线内，晶晶体体管自始始自终终处于导导通状状态。因因此，不不存在开开关失失真和交交越失失真等问问题。甲甲类放大大器始始终保持持大电电流的工工作状状态。但但是甲甲类放大大器通通常需要要偏置置电压才才能工工作，放放大输输出的电电压幅幅度不能能超出出偏置范范围，所所以能量量转换换效率很很低，理理论上最最高不不超过50%；方案二:乙类放放放大器虽虽然不不需要偏偏置，靠靠信息本本身来来导通放放大管管，理想想效率率高达78.55%，但这种种放放大电路路存在在交越失失真；；方案三：甲乙类类类放大器器即在在B类电路的的基基础上略略加一一点偏置置，这这样一来来，效效率也随随之下下降。我们设计的高保保保真音频频功率率放大器器，前前级选用用作uA7441做3倍左右的的前前置放大大，后后级功放放选用用高保真真集成成芯片TDA220030A。四、单元电路设设设计与参参数计计算4.1前置放大大大电路前置放大电路主主主要是由由集成成运放uA7441组成的，它它它具有输输入阻阻抗高而而输出出阻抗较较低的的特点。uA741通用用用高增益益运算算放大器器是早早些年最最常见见的运放放之一一，运用用非常常广泛。它它具具有零飘飘调整整管脚，典典型型电路如如下图图1所示，再再调调零端2、7之间接一一个个调整失失调电电压电位位器，当当接成比比例运运算、求求和运运算电路路时,调零电位位器器用于闭闭环调调零。图1uA74441典型电路路前置放大电路中中中包括有有源滤滤波电路路，有有源滤波波电路路是用有有源器器件与RC网络组成成的的滤波电电路，种种类很多多，按按其带通通的性性能划分分，可可分为低低通滤滤波器、高高通通滤波器器和带带通滤波波器。根根据本设设计的的要求应应该选选用一带带宽与与实际输输入有有用信号号相一一致的有有源带带通滤波波器。带通滤波器的带带带宽越窄窄，选选择性越越好，也也就是电电路的的品质因因数Q值越高（Q=），高Q值的滤波波器器有大的的输出出电压；；反之之，低Q值的滤波波器器带宽较较宽，有有较小的的输出出电压。我们所熟悉的RRRC桥式振荡荡电电路其实实就是是一个选选择性性很好的的有源源带通滤滤波器器。该电电路在在满足R1=RR22=R，C1=CC22=C的条件下下，Q值与中心心频频率f,0分别为：式中：另外，也可以用用用一个低低通滤滤波器和和一个个高通滤滤波器器串联起起来组组成一带带通滤滤波器，用用该该方法构构成的的带通滤滤波器器通带较较宽，截截止频率率易于于调整，多多用用作测量量信号号噪声比比的音音频带通通滤波波器。如如图2所示的带带通通滤波器器，频频率范围300HHzz-300000Hz，整个通通带带增益为8dB，非常适适合合语音放放大。UUO图2带通滤波波电路路4.2功率放大大大电路功率放大电路主主主要是由由集成成运放TDA220030A组成，它它具具有输出出功率率大，静静态电电流小，动动态态电流大大，负负载能力力强等等特点，音音色色中规中中矩，无无明显个个性，特特别适合合制作作输出功功率中中等的高高保真真功放。TDA220030A可以采用用单单电源或或双电电源工作作，本本设计采采用的的是双电电源。电电路图如如图3所示：图3TDAA22030AAA内部电路路TDA203000A的主要参参数数：工作电压：正负负负15-2222V，静态电流：<5550mAA,输出功率：1888W，当V=正负15-2222V时，谐波失真：0...05%，当f=155kkHZ，RL=8Ω时，闭环增益：2666dB，当=1kHHZ时，开环增益：8000dB,,当=1kHHZ时，频响范围：4000-1440000HZ。五、总原理图及及及元器件件清单单5.1总原原原理图（见见附附图1）5.2元件件件清单元件序号型号元件数量元件序号型号元件数量R110KΩ1C10.068uFFF4R227KΩ2C20.1uF3R347KΩ2C31uF1R48.2KΩ4C4100uF2R522KΩ2C522uF1R6680Ω1D140012R71Ω1CA31051UA7411TDA203000A1扬声器1六、用CAD画画电路路原理图图6.1、启动原原原理图设设计服服务器，装入所需需的的元件库库，放置元件件根据实际电路的的的需要，到到元元件库中中找出出所需的的元件件。通过Tab键或双击击原原件调出出属性性对话框框，在在Attrriibuttess页设置原原件件标号、参参数数、型号号等，其其中的关关键项项为封装装名称称和原件件序号号；然后后根据据元件之之间的的连接关关系进进行位置置调整整，使电电路图图的布局局整齐齐美观，走走线线简洁合合理，达达到设计计要求求。6.2、原理图图图布线由高保真音音频频功率放放大器器的总原理理图图，利用Protteel999SE提供的各各种种工具、指指令令进行布布线，将将工作平平面上上的器件件用具具有电气气意义义的导线线、符符号连接接起来来，完成成一个个完整的的电路路原理图图。6.3、检查原原原理图使用Proteell99SE的电气规规则则，即执执行菜菜单命令Tooll//ERC，对画好好的的电路原原理图图进行电电气规则检查查。若若有错误误，根根据错误误报告告进行改改正。6.4、生成网网网络表网络表是是电电路原理理图设设计和印印刷电电路板设设计之之间的桥桥梁，执执行菜单单命令令Desiiggn/CCreeateeNeetliistt可以生成成具具有元件件名、元元件封装装、参参数及元元件之之间连接接关系系的网络络表Sheeett1.eercc。七、印刷电路板板板设计图4PCCB电电路板电路设计的最终终终目的是是为了了设计出出电子子产品，而而电电子产品品的物物理结构构是通通过印刷刷电路路板来实实现的的。Protteel999SE为设计者者提提供了一一个完完整的电电路板板设计环环境，使使印刷电电路板板的设计计更加加方便有有效。上图4为已经完完成的PCB电路板图5覆铜后的PCBBB板为了使电路路板板更加美观观观、结实实、减减少外界界干扰扰，使电电路运运行更加加稳定定可靠，特特意意给PCB电路板进进行行了多边边形覆覆铜。上上图5为多边形形覆覆铜后的PCB板。八、综合总结通过这次电子技技技术课程程设计计，让我我们了解了设设计计电路的的程序序.通过本次次实实验设计计电路路原理图图，对对protteel999see有了初步步的的了解，能能独独立完成成电路路图的绘绘制，在在设计电电路图图过程中中充分分了解各各芯片片和元器器件的的功能作作用。通通过这次次电子子技术课课程设设计,使我们对模拟电电子子技术和和数字字电子技技术在在实践中中的应应用有了了更深深刻的理理解。通通过该课课程设设计，把把死板板的课本本知识识变得生生动有有趣，激激发了了学习的的积极极性。九、参考文文献献[1]路勇电子电路路实实验及仿仿真[M]]清华大学学出出版社20004