音頻功率放大器的設(shè)計(jì)報(bào)告666

1、華北科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)音頻功率放大器的設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求·········································（2）二、 設(shè)計(jì)方案的選擇與論證

2、3;·································（2）三、 電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析··············&

3、#183;·····················（4）UA741介紹··························

4、83;·························（4）前級(jí)電路原理圖及仿真結(jié)果······················

5、·················（5）TDA2030介紹·······························

6、···················（6）音頻功放電路原理圖及仿真結(jié)果····························&

7、#183;·······（7）結(jié)果與分析·········································

8、;·········（8）總原理圖·······································

9、3;············（9）PCB圖····································

10、83;·················（10）四、 總結(jié)及心得······························

11、83;···············（12）五、 附錄·································

12、····················（14）六、 參考文獻(xiàn)····························&

13、#183;···················（15）音頻功率放大器的設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1、 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一音頻功率放大器，滿足：（1）、輸出功率為1W-2W；（2）、輸出阻抗8-16歐姆；（3）、帶寬：100Hz10KHz；2、設(shè)計(jì)要求（1）、根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定電路的理論設(shè)計(jì)；（2）、學(xué)會(huì)合理的選擇電路的元器件；（3）、利用multisim軟件完成對(duì)相關(guān)電路模塊的仿真分析；（4）、按時(shí)提交課程設(shè)計(jì)

14、報(bào)告，畫出設(shè)計(jì)電路圖，交一份A3的圖紙，完成相應(yīng)的答辯；二、設(shè)計(jì)方案的選擇與論證音頻功率放大器，簡(jiǎn)稱音頻功放，該設(shè)備主要用于推動(dòng)揚(yáng)聲設(shè)備發(fā)聲，因而，在很多電子設(shè)備上均有應(yīng)用，比如，手機(jī)、電腦、電視機(jī)、音響設(shè)備等，是我們生活、學(xué)習(xí)不可或缺的重要設(shè)備，為我們的生活帶來了很多便利。音頻功率放大器實(shí)際上就是對(duì)比較小的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出。前置放大主要完成對(duì)小信號(hào)的放大，使用一個(gè)同向放大電路對(duì)輸入的音頻小信號(hào)的電壓進(jìn)行放大，得到后一級(jí)所需要的輸入。后一級(jí)的主要對(duì)音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)電阻而得到需要的音頻。設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)整機(jī)電路做出適當(dāng)安排，確定各級(jí)的增益分配，

15、然后對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。作為模擬電子課程設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)，本課題提出的音頻功率放大器性能指標(biāo)比較低，主要采用理論課程里介紹的運(yùn)算放大集成電路和功率放大集成電路來構(gòu)成音頻功率放大器。 功率放大器隨著科技的進(jìn)步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段：電子管功放 晶體管功放 集成功放。功放按不同的分類方法可分為不同的類型，按所用的放大器件分類，可分為電子管式放大器、晶體管式功率放大器（包括場(chǎng)效應(yīng)管功率放大器）和集成電路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶體管和集成電路式功率放大器為主，電子管功率放大器也占有一席之地。電子管功率放大

16、器俗稱膽機(jī)，電子管功放的生產(chǎn)工藝相當(dāng)成熟，產(chǎn)品的穩(wěn)定性很高，而離散性極小，特別是它的工作機(jī)理決定了它的音色十分溫柔，富有人情味，因而成為重要的音響電路形式。電子管電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，期缺點(diǎn)是輸出變壓器、電源變壓器的繞制工藝稍麻煩，耗電大、體積大、有一定的使用期限。因此在實(shí)際使用中有一定的局限性。現(xiàn)在大功率晶體管種類很多，優(yōu)質(zhì)功放電路也層出不窮，因此晶體管功率放大器是應(yīng)用最廣泛的形式。人們研制出許多優(yōu)質(zhì)新型電路使功放的諧波失真，很容易減少到0.05%以下。場(chǎng)效應(yīng)管是一種很有潛力的功率放大器件，它具有噪聲小、動(dòng)態(tài)范圍大、負(fù)溫度特性等特點(diǎn) ，音色和電子管相似，保護(hù)電路簡(jiǎn)單。場(chǎng)效應(yīng)管生產(chǎn)

17、技術(shù)還在不斷發(fā)展，場(chǎng)效應(yīng)管放大器將有更為強(qiáng)大的生命力。由于集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路功率放大器也大量涌現(xiàn)出來，其工藝和指標(biāo)都達(dá)到了很高水平，它的突出特點(diǎn)是體積小、電路簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、保護(hù)功能齊全等。 三、電路設(shè)計(jì)計(jì)算與分析總體設(shè)計(jì)思路框圖：計(jì)算公式：P0=V02RL ；V0=RL×P022<V0<42前級(jí)電路選擇UA741。UA741是高增益運(yùn)算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用.這類單片硅集成電路器件提供輸出短路保護(hù)和閉鎖自由運(yùn)作。還具有廣泛的共同模式，差模信號(hào)范圍和低失調(diào)電壓調(diào)零能力與使用適當(dāng)?shù)碾娢弧?和5為偏置(調(diào)零端)，2為正向輸入端，3為反向輸入端，4接地，

18、6為輸出，7接電源 8空腳。UA741放大器為運(yùn)算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號(hào)，經(jīng)放大后由輸出端輸出。放大器作動(dòng)時(shí)的最大特點(diǎn)為需要一對(duì)同樣大小的正負(fù)電源，其值由±12Vdc至±18Vdc不等，而一般使用±15Vdc的電壓。UA741運(yùn)算放大器使用時(shí)需于7、4腳位供應(yīng)一對(duì)同等大小的正負(fù)電源電壓Vdc與Vdc，一旦于2、3腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會(huì)被放大于輸出端，唯Op放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會(huì)大于正電源電壓Vdc或小于負(fù)電源電壓Vdc，輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓Vdc至Vd

19、c之范圍，其值會(huì)等于Vdc或Vdc，故一般運(yùn)算放大器輸出電壓均具有如圖5之特性曲線，輸出電壓于到達(dá)Vdc和Vdc后會(huì)呈現(xiàn)飽和現(xiàn)象。該方案的前置放大電路是由UA741放大器組成的一級(jí)放大電路，放大倍數(shù)為2，即A=1+R2R1，取R1=30k, R12=100k,所用電源VCC=12V。輸入信號(hào)為前置放大電路原理圖如下：前置放大電路圖放大倍數(shù)A1=1+R2R1=4.3音頻功放選擇TDA2030。TDA2030介紹：TDA2030A是電話機(jī)根生產(chǎn)的音頻功放電路，常采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如圖所示，按引腳的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有

20、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。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(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。1.TDA2030具有負(fù)載泄放電壓反沖保護(hù)電路，如果電源電壓峰值電壓40V的話，那么在5腳與電源之間必須插入LC濾波器，以保證5腳上的脈沖串維持在規(guī)定的幅度內(nèi)。2.TDA2030熱保護(hù)：限熱保護(hù)有以下優(yōu)點(diǎn)，能夠容易承受輸出的過載(甚至是長(zhǎng)時(shí)間的)，或者環(huán)境溫度超過時(shí)均起保護(hù)作用。3.TDA2030與普通電路相比較，散熱片可以有更小的安全系數(shù)。萬一結(jié)溫超過時(shí)，也不會(huì)對(duì)器件有所損害，如果發(fā)生這種情況，Po=(

21、當(dāng)然還有Ptot)和Io就被減少。4.印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí)必須較好的考慮地線與輸出的去耦，因?yàn)檫@些線路有大的電流通過。5.裝配時(shí)散熱片與之間不需要絕緣，引線長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，焊接溫度不得超過260，12秒。6.雖然TDA2030所需的元件很少，但所選的元件必須是品質(zhì)有保障的元件。TDA2030電路特點(diǎn)：1.外接元件少。2.輸出功率較大，Po=18W(RL=4)。3.采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。4.開機(jī)沖擊極小。5.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)、地線偶然開路、電源極性反接（Vmax=12V）以及負(fù)載泄放電壓反沖等。6.TDA2030A能在&#

22、177;6V到±22V的電壓下工作。在±19V、8阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD0.1%。無疑，用它來做低成本電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過了。TDA2030引腳：1腳是正向輸入端2腳是反向輸入端3腳是負(fù)電源輸入端4腳是功率輸出端5腳是正電源輸入端。音頻功放電路圖輸出波形輸出電流、電壓TDA2030的放大倍數(shù)A2=R1R3 =91總放大倍數(shù)A=A1×A2；A=391。實(shí)際輸出電壓UO=3.97V,輸入電壓為UI=0.01V。實(shí)際放大倍數(shù)A=397。計(jì)算值與實(shí)際值在誤差范圍內(nèi)。根據(jù)公式PO=UO×IO；計(jì)算得到PO=1.96w；符合

23、題目要求。電路原理圖通過上述的原理圖，利用軟件Altium Designer創(chuàng)建PCB工程。添加原理圖和PCB圖。通過繪制原理圖。將原理圖中的元器件添加進(jìn)PCB圖中。進(jìn)行排版，布線。制得下圖四、 心得體會(huì)及建議首先，為了這個(gè)課題的順利進(jìn)行，我對(duì)模擬電路課程進(jìn)行了復(fù)習(xí)，對(duì)一些基本電路形式有了更加深刻的印象，還翻閱了大量的參考資料，對(duì)UA741及TDA2030芯片的結(jié)構(gòu)和功能有了較為清晰的認(rèn)識(shí)，也基本掌握了TDA2030芯片的幾種基本使用方式，可謂是受益匪淺。在這次的課程設(shè)計(jì)中，我明白了音頻功率放大器的構(gòu)成以及其工作原理，并且深入理解了集成運(yùn)算放大器的作用，以前只是在書本中學(xué)習(xí)，現(xiàn)在通過課程設(shè)計(jì)讓

24、我深刻認(rèn)識(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話的重要性與真實(shí)性。其次，我認(rèn)為本次課程設(shè)計(jì)中，我最大的收獲就是清醒地認(rèn)識(shí)到了細(xì)節(jié)的重要性。在調(diào)試過程中多次出現(xiàn)問題，基本都是由于線路連接不認(rèn)真造成的，還有對(duì)示波器的使用不熟練的原因。而這些都屬于細(xì)節(jié)問題，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，細(xì)節(jié)往往決定成敗，如果細(xì)節(jié)做不好就會(huì)對(duì)整體產(chǎn)生重大影響。通過對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識(shí)，而且也鞏固了以往所學(xué)的知識(shí)。最重要的是對(duì)于未知的探索，對(duì)錯(cuò)誤的尋找，這個(gè)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(duì)問題的分析及對(duì)線路，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的進(jìn)一步調(diào)試，才一步步解決問題，并最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)踐中理解了書本上的知識(shí)的同時(shí)，明白了學(xué)習(xí)的東西要用于實(shí)際中。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我懂得了知識(shí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累，不斷加深的過程，也明白了同學(xué)之間互相幫助的重要性，雖然在課設(shè)的過程中遇到了很多問題，但