廣工音頻功率放大電路模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(最新)剖析

1、課程設(shè)計(jì)課程名稱模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目名稱 音頻功率放大電路學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師陳元電2015年6月14日一、設(shè)計(jì)題目：音頻功率放大電路二、設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1、要求：設(shè)計(jì)并制作用晶體管和集成運(yùn)算放大器組成的音頻功率放大電路，負(fù)載為揚(yáng)聲器，阻抗1。2、 基本指標(biāo)：頻帶寬50HZ20kHZ,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47KO。三、原理電路設(shè)計(jì)（1）方案比較與確定A、利用運(yùn)放芯片TDA2030Tda2030 簡(jiǎn)介：TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用 V型5腳單 列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。該集成電路廣泛應(yīng)用

2、于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音 響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。電路特點(diǎn)：1 .外接元件非常少。（基本應(yīng)用電路圖）2 .輸出功率大，Po=18W（RL二）。3 .采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。4 .開(kāi)機(jī)沖擊極小。.內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保 護(hù)、地線偶然開(kāi)路、電源極性反接（Vsmax=12V以及負(fù)載泄放電壓反沖等。 6.TDA2030A能在最低土 6V最高土 22V的電壓下工作在土 19V、8 Q阻抗時(shí)能夠 輸出16W的有效功率，THDC 0.1%。用它來(lái)做電腦有源音箱的功率放大部分或小 型功放再合適不

3、過(guò)了。使用單電源供電的tda2030基本應(yīng)用電路B、利用OTA互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器OTL 電路通常由兩個(gè)對(duì)稱的異型管構(gòu)成，因此又稱為互補(bǔ)對(duì)稱電路，圖3-1為單電源OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率 放大電路。電路中T1是推動(dòng)級(jí)(電壓放大，也叫 激勵(lì)級(jí))，其中Rb1、Rb2是T1的基極偏置電阻，Re為T1發(fā)射極電阻，Rb為 T1集電極負(fù)載電阻，它們共同構(gòu)成 T1的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；T2、T3組成互補(bǔ)對(duì) 稱功率放大電路的輸出級(jí)，且 T2、T3工作在乙類狀態(tài)；C2為輸出耦合電容。 功率放大器采用射極輸出器，提高了輸入電阻和帶負(fù)載的能力。性能分析：乙類互補(bǔ)推挽功放(OTL)的輸出功率的計(jì)算公式如下:輸出功率：R=UIo=

4、U2/Rl2 2 2輸出最大功率：Pom=UOI o=UO/Rl =Uom/2RL=VCc/8RL顯然Pom與電源電壓及負(fù)載有關(guān)當(dāng)輸入功率為8w,阻抗8w時(shí)，有Pom=V78RVCc=8*8*8 22.6v則電路所需的電源為 22.6v 。通過(guò)比較，使用分立元件需要的元件較多，且必須考慮三級(jí)管的各種性能上 的差異，和保護(hù)電路，并且該電路所需要的電源要求較高，功耗也比較大，輸出 效率比較低。使用集成電路，外圍電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。運(yùn)用集成芯片 TDA2030完成音頻功率放大電路的設(shè)計(jì)，能夠更好地達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。(2) 整體電路框圖的確定元器件和電源(3) 單元電路設(shè)計(jì)及元件選擇A、放大

5、模塊：其主要元件：TDA2030TDA2030A的外形和引腳圖如圖3.1所示。1-同相輸入端，2-反相輸入端,3-負(fù)電源端，4-輸出端，5-正電源端。圖3.1TDA2030A音頻集成功放主要參數(shù)如表3.1所示:表3.1電源電壓VCC二3 18V輸出峰值電流3.5 A輸入電阻0.5 M Q電壓增益30 d頻響帶寬(BW)0-140 kHz根據(jù)TDA2O30勺經(jīng)典應(yīng)用電路，如圖所示2DkDKey=A1.1 )電路工作原理：該電路使用 15v的單電源供電，TDA203O乍為功率放 大器，電阻R5和R4構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，其電壓放大倍數(shù)Auf 1+R5/R4=30.4。2.2 )為了 tda能夠正

6、常工作，1腳和2腳的電壓必須相同。其中 R2和R3 起分壓作用，使1腳的工作電壓1/2Vcc。22uf電容的電容是是VCQ/2電壓的濾 波電容，為防止1腳電壓產(chǎn)生大波動(dòng)。輸出端接的1歐電阻和0.1uf電容式防止 電路產(chǎn)生自激振蕩。3.3 ) 2個(gè)二級(jí)管為保護(hù)TDA203O乍用，防止電源反接時(shí)流過(guò)電流運(yùn)放過(guò)大。R7為滑動(dòng)變阻器，改變輸入端的電組，可以改變輸入信號(hào)的大小。4.4 ）當(dāng)電壓Vcc=15v時(shí)，電路的輸出功率可以達(dá)到 8w以上B、輸入模塊：其主要元件：2N2222 是一種常用的普通三極管。它是一種低電壓 ，大電流，小信號(hào)的NPN 型硅三極管特性：集電極電流Ic : Max 800mA集電

7、極-基極電壓Vcb: 60V工作溫度：to 175 C功率（W）:0.5基本共集放大電路：共集放大電路又叫射極跟隨器，放大電路的放大倍數(shù)接 近1,該放大電路的輸出跟輸入信號(hào)相同，即輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的變化發(fā)生相 同的變化，具有“跟隨”的作用。它具有輸入電阻大（索取信號(hào)能量的能力大），輸出電阻?。ńo予負(fù)載信號(hào)能量的能力大）的特點(diǎn)，可以做多級(jí)放大器的輸入級(jí)；電路如圖:vcc_VA*220kQQ12N2222理論計(jì)算：由圖可計(jì)算得，共集放大電路的放大倍數(shù)約等于1。RL負(fù)載電阻約為20k其中輸入阻抗的計(jì)算，由共集放大電路的輸入阻抗公式可得：Ri=(r be+ (1+B) R8/RL)/R 9由于2N2

8、222的rbe約為1k, R8為3K, R9為220k輸入電阻作近似計(jì)算Ri=(1+(1+ B )3/20)/220159.8k故此電路的輸入阻抗近似為159.8k四、電路和程序調(diào)試過(guò)程與結(jié)果1, 輸出波特圖由圖可以看出，其仿真的結(jié)果，在50HZ20kHz頻率范圍內(nèi)電路輸出不失真, 這滿足條件“頻帶寬 50HZ20kHZ，輸出波形基本不失真”的要求。在實(shí)驗(yàn)室里 也經(jīng)過(guò)測(cè)量，顯示可以在 50HZ20kHZ頻率范圍內(nèi)電路輸出不失真。2, 輸入輸出波形仿真(1)選用信號(hào)源1kHz,輸入100mvp將音量調(diào)節(jié)到85%勺位置。用示波器觀察 仿真電路的情況。其中，在仿真電路中Auf1+R5/R4=30.4

9、由上圖仿真可得，當(dāng)輸入為141mv時(shí)，輸出值為4.1v則放大倍數(shù)Auf=4.1/0.14129.1 o與近似計(jì)算理論值30.4比較接近。(2)靈敏度測(cè)量：當(dāng)繼續(xù)增大輸入電壓到119mvp時(shí)，輸出波形開(kāi)始出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，此時(shí)在輸入 端接入電壓表，可以測(cè)量得電壓為 169mvo則輸入靈敏度為169mv誤差分析：實(shí)際測(cè)試值會(huì)與計(jì)算值30.4和仿真的值29.1比較接近，誤差的主要來(lái)源于電路 的元件的參數(shù)，比如電阻電容均存在誤差，三級(jí)管的參數(shù)以及放大倍數(shù)也存在誤 差。附：完整電路圖元件清單名稱規(guī)格數(shù)量名稱規(guī)格數(shù)量電阻1k1電解電容器1uf2電阻3k3電解電容器4.7uf1電阻5.1k1電解電容器22uf

10、2電阻100k3電解電容器2200uf1電阻220k1陶瓷電容器10 nf1電阻150k1陶瓷電容器1uf1電位器22k1陶瓷電容器0.1uf1二極管1n40032集成運(yùn)放TDA20301三極管2N22221萬(wàn)用版1喇叭10W1六，總結(jié)1、本次作品優(yōu)點(diǎn)和不足優(yōu)點(diǎn)：電路原理易懂，元件和電路簡(jiǎn)單。應(yīng)用單電源 15v即可使輸出功率8w。 輸入阻抗大于47k，輸入靈敏度為147mv頻帶寬50HZ20kHZ,輸出波形基本不 失真。不足：Tda2030發(fā)熱比較嚴(yán)重，不能長(zhǎng)時(shí)間工作，需要解決散熱問(wèn)題。可以裝散 熱片散熱。單電源的供電的效率比較低，并且功率不高，如果改用雙電源供電， 功率可以比較大的提高。2、心得體會(huì)：通過(guò)這次音頻功率放大電路的設(shè)計(jì)，本人掌握的音頻功率放大器的基本設(shè)計(jì)方法和一