高保真音頻功率放大器設(shè)計(jì)

1、高保真音頻功率放大器高保真音頻功率放大器設(shè)設(shè)計(jì)和制作計(jì)和制作 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-32 一、設(shè)計(jì)任務(wù)一、設(shè)計(jì)任務(wù)1 1. .要求要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)高保真音頻功率放大器，輸出功率設(shè)計(jì)制作一個(gè)高保真音頻功率放大器，輸出功率10W/8，頻率響應(yīng)為，頻率響應(yīng)為2020KHZ，效率大于，效率大于60，失真小。，失真小。設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)高保真音頻功率放大器高保真音頻功率放大器。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-332 2. .功率放大器簡(jiǎn)介功率放大器簡(jiǎn)介 功率放大器，簡(jiǎn)稱功率放大器，簡(jiǎn)稱“功放功放”。 很多情況下主很多情況下主機(jī)額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)

2、，機(jī)額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來(lái)補(bǔ)這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來(lái)補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在音響系統(tǒng)中起到充所需的功率缺口，而功率放大器在音響系統(tǒng)中起到了了“組織、協(xié)調(diào)組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。 當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望其輸出的功率盡可能大，其輸出信號(hào)的非線性失希望其輸出的功率盡可能大，其輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小，效率盡量高，功放的常見(jiàn)電路有真盡可能地小，效率盡量高，功放的常見(jiàn)電路有OTL(O

3、utput Transformerless)OTL(Output Transformerless)電路和電路和OCL(Output OCL(Output Capacitorless)Capacitorless)電路。有用集成運(yùn)算放大器和晶體管電路。有用集成運(yùn)算放大器和晶體管組成的功放，也有專用集成電路功放。組成的功放，也有專用集成電路功放。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-34二、功率放大器的選取二、功率放大器的選取方案一：方案一：采用采用uA741uA741運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路，運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路，uA741uA741通用高增益運(yùn)通用高增益運(yùn)算通用放大器，早些年最常用的運(yùn)放之一，應(yīng)

4、用非常算通用放大器，早些年最常用的運(yùn)放之一，應(yīng)用非常廣泛，為雙列直插廣泛，為雙列直插8 8腳或圓筒腳或圓筒8 8腳封裝。工作電壓腳封裝。工作電壓22V22V，差分電壓差分電壓30V30V，輸入電壓，輸入電壓18V18V，允許功耗，允許功耗500mW500mW電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-35方案二方案二： LM386 LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)

5、之中。LM386LM386電電源電壓源電壓4-12V4-12V，音頻功率，音頻功率0.5w0.5w。LM386LM386音響功放是由音響功放是由NSCNSC制制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V15V，消耗，消耗靜態(tài)電流為靜態(tài)電流為4mA4mA，當(dāng)電源電壓為，當(dāng)電源電壓為12V12V時(shí)，在時(shí)，在8 8歐姆的負(fù)載情況歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百下，可提供幾百mWmW的功率。它的典型輸入阻抗為的功率。它的典型輸入阻抗為50K50K。電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)方案三： TDA2030TDA2030芯片所組成的功放電路，它是一款輸出芯片所組

6、成的功放電路，它是一款輸出功率大，最大功率到達(dá)功率大，最大功率到達(dá)35W35W左右，左右， 靜態(tài)電流小，負(fù)載靜態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)電流大既可帶動(dòng)能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)電流大既可帶動(dòng)4-164-16的揚(yáng)聲器，電路的揚(yáng)聲器，電路簡(jiǎn)潔，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有內(nèi)簡(jiǎn)潔，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有內(nèi)部保護(hù)電路。部保護(hù)電路。方案選?。悍桨高x?。罕菊n題要求音響放大器的輸出功率為本課題要求音響放大器的輸出功率為10W10W，帶，帶動(dòng)負(fù)載為動(dòng)負(fù)載為88，故選用，故選用TDA2030TDA2030芯片。頻率響應(yīng)芯片。頻率響應(yīng)f fL Lf fH H20Hz20Hz20kHz20kHz，而單電

7、源供電音頻功率放大器已經(jīng)達(dá)到，而單電源供電音頻功率放大器已經(jīng)達(dá)到所需要的目標(biāo)。并且它較少元件組成單聲道音頻放大所需要的目標(biāo)。并且它較少元件組成單聲道音頻放大電路、裝置調(diào)整方便、性能指標(biāo)好等特點(diǎn)。電路、裝置調(diào)整方便、性能指標(biāo)好等特點(diǎn)。2022-2-36電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-37三、核心元器件介紹三、核心元器件介紹 TDA2030ATDA2030A是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V V型型5 5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。按引腳的形狀引腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。按引腳的形狀引可分為可分為H H型和型和V V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體

8、聲型。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，具有體積小、輸出功率收錄音機(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。意大利大、失真小等特點(diǎn)。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利SGSSGS公司、美國(guó)公司、美國(guó)RCARCA公司、日本日立公司、公司、日本日立公司、NECNEC公司等公司等均有同類產(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。出腳位置及功能均相同，可以互換。第第4 4章章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)8Chapter 4:引腳情況引腳情況: 1腳是正相輸入腳是正相輸入端端

9、 2腳是反向輸入端腳是反向輸入端 3腳是負(fù)電源輸入端腳是負(fù)電源輸入端 4腳是功率輸出端腳是功率輸出端 5腳是正電源輸入端。腳是正電源輸入端。電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：1.外接元件非常少。外接元件非常少。2.輸出功率大，輸出功率大，Po=18W。3.采用超小型封裝（采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度?？商岣呓M裝密度。4.開(kāi)機(jī)沖擊極小。開(kāi)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、電源極性反接等。路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開(kāi)路、電源極性反接等。6.TDA2030A能在最低能在最低6V最

10、高最高22V的電壓下工作在的電壓下工作在19V、8阻抗時(shí)能夠輸出阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，的有效功率，THD。無(wú)疑，用它來(lái)做電腦有。無(wú)疑，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過(guò)了。源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過(guò)了。2022-2-38電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)四、四、功率放大電路設(shè)計(jì)功率放大電路設(shè)計(jì)功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載RL(揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器)提供一定的輸提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號(hào)的出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小，功率盡可能的高

11、。非線性失真盡可能地小，功率盡可能的高。2022-2-39電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-310五、調(diào)試與測(cè)量五、調(diào)試與測(cè)量 （1）通電觀察。接通電源后，先不要急于測(cè)試，首先觀察功放電）通電觀察。接通電源后，先不要急于測(cè)試，首先觀察功放電路是否有冒煙、發(fā)燙等現(xiàn)象。若有，應(yīng)立即切斷電源，重新檢查電路是否有冒煙、發(fā)燙等現(xiàn)象。若有，應(yīng)立即切斷電源，重新檢查電路，排除故障。路，排除故障。 （2）靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試。將功率放大器的輸入信號(hào)接地，測(cè)量輸）靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試。將功率放大器的輸入信號(hào)接地，測(cè)量輸出端對(duì)地的點(diǎn)位應(yīng)為出端對(duì)地的點(diǎn)位應(yīng)為0V左右，電源提供的靜電電流一般為幾十左右，電源提供的

12、靜電電流一般為幾十mA左右。若不符合要求，應(yīng)仔細(xì)檢查外圍元件記接線是否有誤；若無(wú)左右。若不符合要求，應(yīng)仔細(xì)檢查外圍元件記接線是否有誤；若無(wú)誤，可考慮更換集成功放器件。誤，可考慮更換集成功放器件。 （3）動(dòng)態(tài)測(cè)試。在功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻）動(dòng)態(tài)測(cè)試。在功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻RL條件條件下，功率放大器輸入端加入頻率等于下，功率放大器輸入端加入頻率等于1KHz的正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)輸入的正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)大小，觀察輸出信號(hào)的波形觀察輸出信號(hào)的波形。若輸出波形信號(hào)大小，觀察輸出信號(hào)的波形觀察輸出信號(hào)的波形。若輸出波形變粗或帶有毛刺，則說(shuō)明電路發(fā)生自激振蕩，應(yīng)嘗試改變外接電路變粗或帶有毛刺，則說(shuō)明電路發(fā)生自激振蕩，應(yīng)嘗試改變外接電路的分布參數(shù)，直至自激振蕩消除。然后逐漸增大輸入電壓，觀察測(cè)的分布參數(shù)，直至自激振蕩消除。然后逐漸增大輸入電壓，觀察測(cè)量輸出電壓的失真及幅值，計(jì)算輸出最大不失真功率。改變輸入信量輸出電壓的失真及幅值，計(jì)算輸出最大不失真功率。改變輸入信號(hào)的頻率，測(cè)量功率放大器在額定輸出功率下的頻帶寬度是否滿足號(hào)的頻率，測(cè)量功率放大器在額定輸出功率下的頻帶寬度是否滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求。 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)2022-2-311六、參考文獻(xiàn)六、參考文獻(xiàn)11 付家才付家才.電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)