單聲道OTL功率放大器

PAGEPAGE8瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：單聲道OTL功率放大器專業(yè)：通信工程班級(jí)：2011級(jí)（1）班學(xué)生姓名：李東學(xué)號(hào)：11216003起止日期：2013年4月-2013年6月指導(dǎo)教師：郝昕（助理實(shí)驗(yàn)師）指導(dǎo)教師評語：最終成績：指導(dǎo)教師簽名：年月日成績評定項(xiàng)目權(quán)重成績1、設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度0.22、課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量及答辯0.53、設(shè)計(jì)報(bào)告書規(guī)范程度0.34、總成績單聲道OTL功率放大器摘要:本次課程設(shè)計(jì)是用TDA2030A制作OTL功率放大器，該放大器使用一種直接耦合的功率放大器，它具有頻響寬、保真度高、動(dòng)態(tài)特性好及易于集成化等特點(diǎn)。性能優(yōu)良的集成功率放大器給電子電路功放級(jí)的調(diào)試帶來了極大的方便。關(guān)鍵詞:OCL線路功率放大器TDA2030設(shè)計(jì)要求本次課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)OTL功率放大器，該放大器的功能要求如下：采用全部或部分分立元件電路設(shè)計(jì)一種OTL音頻功率放大器。額定輸出功率PO≥10W.負(fù)載阻抗RL＝8Ω。失真度γ≤3％題目分析本課程設(shè)計(jì)主要采用全部或部分分立元件電路設(shè)計(jì)一種OCL音頻功率放大器。本電路額定輸出功率PO≥10W.負(fù)載阻抗RL＝8Ω。失真度γ≤3％。功率放大器的作用是給負(fù)載RL提供一定的輸出功率，當(dāng)RL一定時(shí)，希望輸出功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能小，且效率盡可能高。由于OCL電路采用直接耦合方式。為了保證電路工作穩(wěn)定，必須采取有效措施抑制零點(diǎn)漂移。為了獲得足夠大的輸出功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數(shù)。因此，性能良好的OCL功率放大器應(yīng)由輸入級(jí)、推動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)等部分組成。單元電路設(shè)計(jì)與分析OTL功率放大器組成部分輸入級(jí)：主要作用是抑制零點(diǎn)漂移，保證電路工作穩(wěn)定，同時(shí)對前級(jí)（音調(diào)控制級(jí)）送來的信號(hào)作低失真、低噪聲放大。為此，采用帶恒流源的、由復(fù)合管組成的差動(dòng)放大電路，且設(shè)置的靜態(tài)偏置電流較小。推動(dòng)級(jí)：主要作用是獲得足夠高的電壓放大倍數(shù)，以及為輸出級(jí)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，為此，可采用帶集電極有源負(fù)載的共射放大電路，其靜態(tài)偏置電流比輸入級(jí)要大。輸出級(jí)：主要作用是給負(fù)載提供足夠大的輸出信號(hào)功率，可采用由復(fù)合管構(gòu)成的甲乙類互補(bǔ)對稱功放或準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。此外，還應(yīng)考慮為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)須設(shè)置直流負(fù)反饋電路，為穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反饋電路，以及過流保護(hù)電路等。電路設(shè)計(jì)時(shí)，各級(jí)應(yīng)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在組裝完畢后須進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測試，在波形不失真的情況下，使輸出功率最大。動(dòng)態(tài)測試時(shí)，要注意消振和接好保險(xiǎn)絲，以防損壞元器件。集成功率放大器：本課程設(shè)計(jì)采用集成功率放大器TDA2030A，TDA2030A是SGS公司生產(chǎn)的單聲道功放IC，該IC體積小巧，輸出功率大，靜態(tài)電流小（50mA以下）；動(dòng)態(tài)電流大（能承受3.5A的電流）；負(fù)載能力強(qiáng)，既可帶動(dòng)4-16Ω的揚(yáng)聲器，某些場合又可帶動(dòng)2Ω甚至1.6Ω的低阻負(fù)載；音色中規(guī)中舉，無明顯個(gè)性，特別適合制作輸出功率中等的高保真功放。這種集成電路是一種性價(jià)比較高的單聲道音頻功放，它具有較小的體積，較高的額定輸出功率(單15W)，因此它對散熱器的要求相當(dāng)高。一般認(rèn)為其散熱器的總面積不小于15cm×15cm。TDA2030的工作TDA2030A能在最低±6V最高±22V的電壓下工作在±19V、8Ω阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD≤0.1%。TDA2030A可以單電源或雙電源工作，本功放板采用單電源供電。此芯片的主要參數(shù)為：工作電壓：±6～22V靜態(tài)電流：<50mA輸出功率：18W，當(dāng)V=±16V，RL=4Ω時(shí)諧波失真：0.05%，當(dāng)f=15kHz，RL=8Ω時(shí)閉環(huán)增益：26dB，當(dāng)f=1kHz時(shí)開環(huán)增益：80dB，當(dāng)f=1kHz時(shí)頻響范圍：40～14000Hz電路圖及原理電路原理圖（圖3）(圖3)電路圖設(shè)計(jì)原理

圖上所示電路為本作品—單電源供電OTL音頻功率放大器（單聲道）原理圖，本作品自帶電源電路，簡單實(shí)用。OTL功放的形式:采用單電源，有輸出耦合電容。如上圖所示電路中的R5與R4電阻決定放大器閉環(huán)增益，R4電阻越小增益越大，但增益太大也容易導(dǎo)致信號(hào)失真。兩個(gè)二極管接在電源與輸出端之間，是防止揚(yáng)聲器感性負(fù)載反沖而影響音質(zhì)。C7獨(dú)石電容與R6的電阻是對感性負(fù)載(喇叭)進(jìn)行相位補(bǔ)償來消除自激，該電路采用12V單電源，輸出功率約18W。電路中D1、D2為保護(hù)二極管，C5為濾波電容，C6為高頻退耦電容；RP為音量調(diào)節(jié)電位器；IC是功放集成電路；R1、R2、R3、C2為功放IC輸入端的偏置電路，由于本電路為單電源供電，功放IC輸入端直流電壓為1/2電源電壓時(shí)電路才能正常工作；R4、R5、C3構(gòu)成負(fù)反饋回路，改變R4的大小可以改變反饋系數(shù)。C1是輸入耦合電容，C4是輸出耦合電容；在電路接有感性負(fù)載揚(yáng)聲器時(shí)，R6、C7可確保高頻穩(wěn)定性。PCB(本次課程設(shè)計(jì)已提供PCB.圖4)(圖4)仿真圖（圖5）（圖5）儀器清單：TLW-30220V30W電烙鐵DT-830B型數(shù)字萬用表原件清單（圖6）（圖6）電路的安裝與調(diào)試安裝所有的電子元器件在安裝前要全部測試一遍，使得在電路測試中，減少錯(cuò)誤檢查的難度，有極性的電子元器件安裝時(shí)其標(biāo)志最好方向一致，以便于檢查和更換。集成電路的方向要保持一致，以便正確布線和查線；布線要按照信號(hào)的流向有序連接，連線要做到橫平豎直，避免導(dǎo)線與插孔的接觸不良。根據(jù)電路圖，按照元器件大小，按從小到大順序依次把元器件擺放到電路板上，在過程中，要分清電解電容和晶體二極管的正負(fù)極性，不要裝錯(cuò)位置。確定沒有裝錯(cuò)位置后，再把各元器件焊接到電路板上。準(zhǔn)備焊接：焊接時(shí)先焊接跳線，再焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，最后焊TDA2030A，焊接TDA2030前須先把TDA2030A用螺絲固定在散熱片上，否則在最后裝散熱片時(shí)螺絲很難打進(jìn)去。TDA2030A與散熱片接觸的部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時(shí)必須注意焊接質(zhì)量，開始時(shí)，可先在廢舊的電路板上多練習(xí)幾次，然后再正式焊接。在焊接時(shí)，要確保所焊接到焊盤上的錫適量，不要太多，避免與其他引腳短路，也不要造成虛焊。調(diào)試調(diào)試前的檢查：電路安裝完畢后，不要急于通電，首先要根據(jù)電路原理圖認(rèn)真檢查電路接線是否正確。主要直觀檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件引腳之間有無短路，連縣有無接觸不良，元器件有無漏焊，二極管、三極管、電解電容極性有無錯(cuò)誤。查線時(shí)最好用指針式萬用表“Ω×1”檔，或用數(shù)字萬用表的“Ω”擋的蜂鳴器來測量。調(diào)試：=1\*GB2⑴通電觀察。焊接完成后，確定線路、元件正確后，可接通電源進(jìn)行調(diào)試，電源接通后不要先急于測量數(shù)據(jù)，而應(yīng)首先觀察有無異常現(xiàn)象，如有無冒煙，是否聞到異常氣味，手摸元器件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如有異常，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待故障排除后方可重新通電。=2\*GB2⑵分塊調(diào)試。把電路按功能分成不同的模塊，分別對各模塊進(jìn)行調(diào)試。放大器參數(shù)測試及分析參數(shù)測試（1）輸出阻抗：8Ω;（2）空載檢測：最大不失真輸入信號(hào)0.7V，輸出信號(hào)23.15V，放大倍數(shù)33.07倍，輸出功率為8.4W（3）8歐負(fù)載檢測：最大不失真輸入信號(hào)0.56V，輸出信號(hào)18.53V，放大倍數(shù)33倍，輸出功率為5.36W。結(jié)果分析由檢測結(jié)果分析可知，空載和帶負(fù)載的放大倍數(shù)基本一樣。放大倍數(shù)基本不變，這跟反饋有關(guān)，因?yàn)榉答仜]變所以放大倍數(shù)基本上不變。空載的輸出功率明顯比帶負(fù)載的要大。實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)經(jīng)過近20天的努力，基本上完成了課程設(shè)計(jì)，在焊接方面還做的比較出色。當(dāng)然這些都離不開老師平時(shí)的細(xì)心輔導(dǎo)。在完成課題的過程中，我的實(shí)踐能力增強(qiáng)了許多，許多以前不會(huì)，不懂的知識(shí)，在短短的二十天里，增長了許多，而且在理論