模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-音頻功率放大器的設(shè)計(jì)

PAGEPAGE2模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：音頻功率放大器的設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化

目錄摘要3關(guān)鍵詞3一、設(shè)計(jì)目的4二、設(shè)計(jì)要求4三、設(shè)計(jì)方案及論證5四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟6-x五、設(shè)計(jì)小結(jié)xx六、致謝xx七、參考文獻(xiàn)xx

摘要本設(shè)計(jì)介紹了如何設(shè)計(jì)并制作一款最大不失真輸出功率POR≥15W（失真度小于5%）;帶寬BW≥（40～20000）Hz（功放部分）;在POR下的效率≥50%;在前置放大級輸入端交流短接到地時，RL=8Ω上的交流聲VPP≤400mV;前置放大器具有低音、中音、高音調(diào)節(jié)功能;具有音量調(diào)節(jié)功能的實(shí)用功率放大器。關(guān)鍵詞:功率放大；音量調(diào)節(jié)；音調(diào)調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)目的通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問題，鞏固和運(yùn)用在《模擬電子技術(shù)》中所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，掌握常用模擬電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)音頻功率放大器的設(shè)計(jì)方法；研究音頻功率放大器的設(shè)計(jì)方案；掌握TDA2030A的放大原理；電路中音頻信號的放大處理原理；設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)所需滿足的條件：1、功率放大器的頻帶寬度BW≥50Hz~15KHz；2、在最大輸出功率下非線性失真系數(shù)≤3%；3、輸入阻抗Ri≥100kΩ；4、具有音調(diào)控制功能：低音100Hz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍，高音10kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍。設(shè)計(jì)方案及論證音頻功率放大器的關(guān)鍵部分是音頻功率放大電路，由TDA2030A實(shí)現(xiàn)，由TDA2030A在電路中的接法不同，現(xiàn)列出三種不同方案。具體方案如下：方案一：用TDA2030A構(gòu)成OTL功放電路。OTL功放采用單電源，有輸出耦合電容，其原理圖如圖3-1所示。圖3-1OTL功放電路圖如圖3-1所示電路中，是以集成電路TDA2030A為中心組成的功率放大器，具有失真小、外圍原件少、裝配簡單、功率大、保真度高的特點(diǎn)。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即TDA2030A是功放集成電路；R1、R2、R3、C2為功放IC輸入端的偏置電路，R4、R5、C3構(gòu)成負(fù)反饋回路，改變R4大小可以改變反饋系數(shù)。C1為輸入耦合電容，C4為輸出耦合電容；在電路接有感性負(fù)載揚(yáng)聲器時，R6、C7可確保高頻穩(wěn)定性。方案二:用TDA2030A構(gòu)成OCL功放電路。OCL功放形式采用雙電源，無輸出耦合電容，其原理圖如圖3-2所示。圖3-2OCL功放電路圖如圖3-2所示電路中，由于無輸出耦合電容，該電路低頻響應(yīng)得到改善，屬于高保真電路。雙電源采用一次側(cè)繞組成中間點(diǎn)接地、上下電壓對稱相等的變壓器，經(jīng)過整流濾波后構(gòu)成18V雙電源，輸出功率為20W。兩只二極管起保護(hù)作用。方案三：用TDA2030A構(gòu)成BTL音頻功率放大電路。其原理圖如圖3-3所示。圖3-3BTL功放電路圖如圖所示，BTL功放是由兩個相同的功放組成，輸入信號互為反相。實(shí)際采用放大器的同向輸入與反響輸入，以保證輸入信號互為反相，同時還應(yīng)使兩輸入信號互為反相，同時還應(yīng)使兩輸入信號的幅度相同，這樣可以滿足BTL的基本要求。電路中R4與R5對信號分壓后衰減的倍數(shù)與A1的放大倍數(shù)正好相同，衰減后的信號通過R7加在A2的反相輸入端。事實(shí)上是由兩個運(yùn)放完成了一路信號放大，實(shí)際測得輸出電平高出一個集成電路的1.5倍，即原輸入功率為20W的運(yùn)放，現(xiàn)在輸出功率約為50W。但由于BTL的電路特點(diǎn)，選擇集成電路時盡可能用參數(shù)一致的兩個運(yùn)算放電路，調(diào)整輸入信號幅度，可通過輸入正弦波用示波器觀察兩輸入信號的幅度，這使調(diào)整R7使兩輸入信號的幅度相同，以保證在提高功率的同時盡可能減小非線性失真，較為復(fù)雜。通過對三種方案的比較我們可以看出，第一種方案無疑是比較好的方案，我們可以從以下幾個方面作為依據(jù)選擇第一種方案。按照第一種方案，可以達(dá)到課程設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求，結(jié)果比較準(zhǔn)確，受外界干擾較小，而且第一種方案的實(shí)現(xiàn)非常的簡單，電路容易理解，實(shí)驗(yàn)容易進(jìn)行，能夠盡少的減小實(shí)驗(yàn)的成本，而且這種方案的主要器件有自我保護(hù)的措施，能夠更好的保護(hù)實(shí)驗(yàn)器件，減少不必要的損失。

設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟音頻放大電路該放大電路主要包括：前置放大級、音調(diào)控制電路、功率放大電路三個部分組成。前置放大級音頻功率放大器的作用是將聲音源輸入的信號進(jìn)行放大，然后輸出驅(qū)動揚(yáng)聲器。一個實(shí)用的音頻功率放大系統(tǒng)必須設(shè)置前置放大器，以便使放大器適應(yīng)不同的輸入信號，或放大，或衰減，或進(jìn)行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。前置放大器的主要功能：a、是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；b、是使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。如下圖4-1所示。圖4-1前置放大電路（2）功率放大電路功率放大電路的作用是給揚(yáng)聲器提供所需要的輸出功率。如下圖4-2所示。圖4-2功率放大電路音調(diào)控制電路通過對放音頻帶內(nèi)放大器的頻率響應(yīng)曲線的形狀進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制放音音色的目的，以適應(yīng)不同聽眾對音色的不同愛好。此外還能補(bǔ)償信號中所欠缺的頻率分量，使音質(zhì)得到改善，從而提高放音系統(tǒng)的放音效果。本電路選擇負(fù)反饋型音調(diào)控制電路。如下圖4-3所示。圖4-3音調(diào)控制電路設(shè)計(jì)小結(jié)歷時一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這給我們帶來了不可磨滅的深刻印象，尤其是對于未知的探索，對錯誤的尋找，這個過程是充滿樂趣和成就感的，在連接電路的過程中，遇到了不少問題，包括原理的理解，實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，以及在電路連接過程中不可避免的與設(shè)計(jì)思想相違背，不能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況，經(jīng)過對問題的分析及對線路，對實(shí)驗(yàn)器材的進(jìn)一步調(diào)試，才一步一步地解決了問題，并最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在這一周的課程設(shè)計(jì)中，我的收獲是巨大的。第一，在專業(yè)知識的理解與掌握上更進(jìn)了一步，通過對所不理解的專業(yè)知識的查找，并最終將其理解掌握，而且融入到設(shè)計(jì)理念中，這是一個不斷成長和成熟的過程。第二，我學(xué)會了怎么去做一個設(shè)計(jì)者，再設(shè)計(jì)的過程中，我們必須不斷提高，必須通過不間斷的學(xué)習(xí)來解決一個又一個難題，更重要的是遇到難題時我們應(yīng)該抱有一個平淡的心態(tài)，以一個尋求答案的，渴望的思想去找到解決問題的方法，最終將問題解決。第三，我明白了怎么去做一個合作者。在一個設(shè)計(jì)中，一個人的力量是渺小的，只有在小組成員的共同努力下，才能更好的完成任務(wù)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對待不懂的問題要及時詢問，竭盡全力得到自己想要的知識。第四，我明白了基本的理論知識和實(shí)踐設(shè)計(jì)的差別，好多理論上可以執(zhí)行的東西有時候是調(diào)試不出來的，這時候就要去自己尋找錯誤，有時候是電路連接，有時候是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問題。而且把理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中時也是一個很大的挑戰(zhàn)，需要不斷的探尋和調(diào)試才可以達(dá)到目的。最后，這次課程設(shè)計(jì)讓我得到了很多在課堂上無法獲得的知識，以及解決問題的方法，對我來說，這是一次成功的課程設(shè)計(jì)，實(shí)踐，永遠(yuǎn)是熟練自己知識的最根本的方法。致謝本次實(shí)訓(xùn)，特別感謝老師和同學(xué)們的熱心幫助。在校期間，各種學(xué)習(xí)任務(wù)同學(xué)之間的相互幫助是不可或缺的，特別是老師能夠提供給我們耐心的講解和真摯的教導(dǎo)，沒有老師的幫助這次實(shí)訓(xùn)是不會這么成功的。參考文獻(xiàn)[1]《電工技術(shù)》/林育茲主編--北京：科學(xué)出版社，2006[2]