模電課程設計--音頻功率放大電路

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　課程名稱 模擬電子技術課程設計 </p><p>　　題目名稱_音頻功率放大電路 </p><p>　　學生學院 材料與能源學院 </p><p>　　2011年07月04日</p><p><b&

2、gt;　　目錄</b></p><p>　　前言·····························

3、3;······················2</p><p>　　一、課程設計題目·········

4、································2</p><p>　　二、設計

5、任務和要求····································

6、;···2</p><p>　　三、原理電路設計及元件參數(shù)···························&#

7、183;··2</p><p>　　四、元件清單·····························

8、················5</p><p>　　五、電路調試過程與結果···············

9、;··················5</p><p>　　六、總結和心得體會·············

10、·························8</p><p>　　七、參考文獻······

11、3;····································&#

12、183;·9</p><p>　　八、致謝······························&#

13、183;··················9</p><p>　　九、附件·············&#

14、183;···································9</

15、p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　功率放大器的作用是給音響放大器的負載RL（揚聲器）提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號的非線形失真盡可能的小，效率盡可能的高。功率放大器的常見電路形式有OTL電路和OCL電路。有用繼承運算放大器

16、和晶體管組成的功率放大器，也有專集成電路功率放大器。本文設計的是一個 OTL 功率放大器，該放大器采用TDA2030音頻放大器芯片，TDA2030音頻放大器電路是最常用到的音頻功率放大電路，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,輸出功率大于10W,頻率響應為10~1400Hz,輸出電流峰值最大可達3.5A。其內部電路包含輸入級、中間級和輸出級,且有短路保護和過熱保護,可確保電路工作安全可靠。采用正輸出單電源供電。</p>

17、<p>　　關鍵詞：TDA2030 音頻放大器電路 OTL 功率放大器 非線形失真</p><p><b>　　一、課程設計題目 </b></p><p><b>　　音頻功率放大電路</b></p><p><b>　　二、設計任務和要求</b></p><

18、p>　　1、要求：設計并制作一個音頻功率放大電路（電路形式不限），負載為揚聲器，阻抗8。</p><p>　　2、基本指標：頻帶寬50HZ～20kHZ，輸出波形基本不失真；電路輸出功率大于8W；輸入靈敏度為100mV，輸入阻抗不低于47K。</p><p>　　三、原理電路設計及元件參數(shù)</p><p>　　TDA2030是德律風根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型

19、5 腳單列直插式塑料封裝結構。如下圖所示。該集成電路廣泛應用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內部保護電路。意大利SGS公司、美國RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。如LM1875。</p><p><b>　　電路特點：</b></p><p&

20、gt;<b>　　外接元件非常少。</b></p><p>　　輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。</p><p>　　采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。</p><p><b>　　開機沖擊極小。</b></p><p>　　內含各種保護電路，因此工作安全可靠。主要保護電路有：

21、短路保護、熱保護、地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=12V）以及負載泄放電壓反沖等。</p><p>　?。?）方案比較與確定：</p><p><b>　　OCL電路簡介：</b></p><p>　　OCL電路稱為無輸出電容攻放電路，是在OCL電路的基礎上發(fā)展起來的。</p><p><b>　　主要

22、特點：</b></p><p>　　1.采用雙電源供電方式，輸出端直流電位為零；由于沒有輸出電容，低頻特性很好揚聲器一段接地，一端直接與放大器輸出端連接，因此須設置保護電路。</p><p>　　2.具有恒壓輸出特性：允許選擇4歐、8歐或16歐負載；</p><p>　　3.最大輸出電壓振幅為正負電源值。額定輸出功率約為/(2RL)</p>

23、<p><b>　　OTL電路簡介：</b></p><p>　　OTL電路稱為無輸出變壓器功放電路，是一種輸出級與揚聲器之間采用電容耦合而唔輸出變壓器的功放電路，它是工報真功率放大器的基本電路之一，但輸出端得耦合電容對頻響也有一定的影響。</p><p><b>　　主要特點：</b></p><p>　　1

24、.采用單電源供電方式，輸出端直流電位為電源電壓的一半；</p><p>　　2.輸出端與負載之間采用大容量電容耦合，揚聲器一端接地；</p><p>　　3.據(jù)有恒壓輸出特性，允許揚聲器阻抗在4歐、8歐、16歐負載；</p><p>　　經(jīng)過查閱資料、認真比較和考慮后，決定選擇OTL電路來進行設計。</p><p>　?。?）整體電路框圖的確

25、定：</p><p><b>　　圖1 電路基本框圖</b></p><p>　　采用集成運算放大器設計基本放大電路</p><p><b>　　圖2 電路結構框圖</b></p><p>　?。?）單元電路設計及元件選擇：</p><p>　　1.根據(jù)閉環(huán)增益計算方法，選擇

26、R5和R6時應增大他們之間的比例，所以選擇R6為150千歐，而R5太小會失真，所以選擇4.7千歐。</p><p>　　2.輸出部分的濾波電容應盡量選擇大電容以使輸出中的直流分量盡可能的被濾除。這里選擇2200uf的電容。</p><p>　　3.由于TDA2030的工作電壓不能超過22V，所以這里的二極管選取IN4001即可，其反向擊穿電壓為50V,符合電路要求。</p>

27、<p>　　圖3 電路基本原理圖</p><p>　　圖4 multisim電路圖</p><p><b>　　四、元件清單</b></p><p>　　五、電路調試過程與結果：</p><p><b>　?。?）理論數(shù)據(jù)</b></p><p><b>

28、;　　放大倍數(shù)：</b></p><p>　　當輸入100mV、1kHz時</p><p>　　輸入Ui 輸出Uo</p><p>　　當輸入50mV、1kHz時</p><p>　　輸入Ui 輸出Uo</p><p>

29、;　　TDA2030集成運算放大器靜態(tài)工作點分析</p><p>　　靜態(tài)工作點1 靜態(tài)工作點2</p><p>　　靜態(tài)工作點3 靜態(tài)工作點4</p><p><b>　　通頻帶分析：</b></p><p>　　下限頻率fL=630.9573Hz 上限頻率fH=17.45

30、32KHz</p><p>　　fH - fL=（17.4532 -0.6309573）KHz =16.822427KHz</p><p>　　頻帶寬50HZ～20kHZ （符合設計要求）</p><p><b>　　波形圖：</b></p><p>　　輸出正弦波波形基本不失真 （符合設計要求）</p>

31、<p><b>　　（2）實測數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　放大倍數(shù)：</b></p><p>　　從波形圖與交流毫伏表看到，經(jīng)計算實測放大倍數(shù)（約32.705倍）與理論值（30.88倍）有一定的差異。這是由于音頻集成放大芯片發(fā)熱量比較大，比較容易受周圍環(huán)境溫度的影響，從而也導致了一定的誤差</p><p

32、>　　波形頻率：1.002KHz 周期：1.002ms RMS1.08V</p><p>　　輸出峰-峰值 (1)100mV: 3.16V (2) 50mV: 1.66V</p><p>　　輸入阻抗 滿足設計要求，輸入阻抗大于47k</p><p>　　輸出波形在示波器上的實拍圖 (符合設計要求)</p><p>　　運算放大器

33、靜態(tài)工作點：腳1: 5.89V 腳2: 5.98V 腳3：0.01V</p><p>　　腳4：5.97V 腳5：12.00V</p><p>　　在實驗室調試電路過程中，剛開始電路一點反應都沒有，經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)有幾個地方焊錯了，但是最后還是解決了問題，最終調試成功。</p><p><b>　　六、總結和心得體會</b></p>

34、<p>　　這次課程設計我們先是上網(wǎng)查找資料，再進行電路設計和仿真，在仿真過程中出現(xiàn)了不少問題，而且在做實物的過程中也給我們帶來了難題，例如：如何布線。但是最后通過我們的努力還是完成了這次課程設計。</p><p>　　這次課程設計對我來說是一個很好的鍛煉機會，讓我能夠充分地利用所學過的理論知識還有自己的想象能力，另外還讓我學習查找資料的方法以及加強自己分析電路，設計電路的能力，除了加強了分析電路和設

35、計電路的能力外，對模電知識更加鞏固了，而且擴大了我的知識領域，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。如：</p><p>　　（1）雖然理論上達到了設計要求，但在實際操作過程中理想與現(xiàn)實總是存在很大差異。在一些元器件的選擇上，性能較好的管子參數(shù)很好但性價比較低。更有一些元件市場上買不到。應此在電路設計時一定要尋求最優(yōu)化設計。</p><p>　?。?）在設計電路時考慮到元器件差異，理論與實際的差

36、異及元器件對電路復雜程度的影響和電路的性價比等因素，所以在設計電路時一般都有多于一套的方案及備用元件來更好的完成此次試驗。</p><p>　?。?）在焊接電路板板時也遇到很多問題：排板不合理，還需要考慮元件散熱問題等。</p><p>　?。?）在焊接電路板時需要注意焊接技巧，若不細心則會出現(xiàn)虛焊或焊接不美觀，更糟糕的是可能損壞元器件。</p><p>　　另外，

37、通過這次課程設計，我發(fā)現(xiàn)動手實踐和理論是有差距的，這讓我明白在以后的學習生活中要更多的去動手實踐，這樣才能學到更多的東西和鞏固自己的理論知識，為以后在社會上工作打下堅實的基礎。</p><p>　　總之，通過這次課程設計我意識到自己以前所學知識的膚淺，不能利用所學的解決生活中存在的一些問題，這次課程設計增強了我的實際動手能力和分析能力，也給了我很大的啟發(fā)，知識如海洋般廣闊，是學不到盡頭的，以后我要看更多的書，學更

38、多的知識，多動手實踐，擴大自己的視野。我相信只有這樣，才能提高自己的水平。</p><p>　　本次電路設計，一方面鞏固和加強了自己在電路方面的知識，了解一些常用家用電器的內部電路結構，從而為以后的學習和工作作好知識保障。另一方面，我們可以進一步加深對所學知識的理解，以及如何用所學知識來處理一些在實際操作過程中問題。這一實踐與理論相結合的過程，將有益于我們學習其它理論知識和提高我們今后進一步利用理論知識解決實際問

39、題的能力.在設計的過程中使得我們有必要對其進行更深刻地認識與了解，從而在本質上掌握它的設計思路及實踐方式，為以后能夠更好的應用打下良好的理論基礎。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1、童詩白、華成英，《模擬電子技術基礎》</p><p>　　2、康華光，《電子技術基礎》模擬部分</p><

40、;p>　　3、趙淑范 王憲偉，《電子技術實驗與課程設計》</p><p><b>　　八、致謝</b></p><p>　　在本次課程設計成稿之際，首先我要特別感謝我的指導老師陳元電老師。在陳老師的答疑幫助下，同時也給予我不少實質上的建議，我學會了好多知識，糾正了我在電路設計中的許多錯誤。另外，也要感謝我們班的同學給予我的很多幫助，每當遇到困難時都是在同學們的