音頻功率放大電路課程設(shè)計報告

..課程設(shè)計課程名稱模擬電子技術(shù)題目名稱音頻放大電路專業(yè)班級電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名學(xué)號51502022003指導(dǎo)教師二○一六年六月十三日目錄一、設(shè)計的任務(wù)和要求21、主要要求：22、性能指標(biāo)：2二、電路總體設(shè)計22.1：方案的確定及論證21、OTA互補對稱功率放大器22、用集成器件實現(xiàn)32.2：整體電路41、主要元件：TDA203042、放大電路的基本設(shè)計52.3：各模塊功能與設(shè)計61、放大模塊：62、輸入模塊：7三、電路和程序調(diào)試過程與結(jié)果8四、總結(jié)111、本次作品優(yōu)缺點112、心得體會：11五、參考文獻12附錄一：12附錄二：13一、設(shè)計的任務(wù)和要求1、主要要求：設(shè)計并制作用晶體管和集成運算放大器組成的音頻功率放大電路,負(fù)載為揚聲器,阻抗8。2、性能指標(biāo)：頻帶寬50HZ～20kHZ,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47K。二、電路總體設(shè)計2.1：方案的確定及論證1、OTA互補對稱功率放大器OTL電路通常由兩個對稱的異型管構(gòu)成,因此又稱為互補對稱電路,圖3-1為單電源OTL互補對稱功率放大電路。電路中T1是推動級〔電壓放大,也叫激勵級,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；T2、T3組成互補對稱功率放大電路的輸出級,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：乙類互補推挽功放<OTL>的輸出功率的計算公式如下：輸出功率：Po=UoIo=Uo2/RL輸出最大功率：Pom=UoIo=Uo2/RL=Uom2/2RL=VCC2/8RL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,有Pom=VCC2/8RVCC=8*8*8≈22.6v則電路所需的電源為22.6v。2、用集成器件實現(xiàn)Tda2030簡介：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)用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設(shè)備,具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內(nèi)部保護電路。電路特點：[1].外接元件非常少?！不緫?yīng)用電路圖3-2[2].輸出功率大,Po=18W<RL=4Ω>。[3].采用超小型封裝〔TO-220,可提高組裝密度。[4].開機沖擊極小。[5].內(nèi)含各種保護電路,因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路保護、熱保護、地線偶然開路、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±6V最高±22V的電壓下工作在±19V、8Ω阻抗時能夠輸出16W的有效功率,THD≤0.1%。用它來做電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過了。圖3-2使用單電源供電的tda2030基本應(yīng)用電路通過比較,使用分立元件需要的元件較多,且必須考慮三級管的各種性能上的差異,和保護電路,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,外圍電路簡單,容易實現(xiàn)各項功能。運用集成芯片TDA2030完成音頻功率放大電路的設(shè)計,能夠更好地達(dá)到設(shè)計任務(wù)和要求。2.2：整體電路1、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。=TDA2030A音頻集成功放主要參數(shù)如表3.1所示：表3.1電源電壓輸出峰值電流3.5A輸入電阻>0.5MΩ電壓增益30d頻響帶寬<BW>0-140kHz2、放大電路的基本設(shè)計整體電路設(shè)計：使用TDA2030加少量外圍元件,輸入端使共集放大電路增加輸入阻抗。2.3：各模塊功能與設(shè)計1、放大模塊：根據(jù)TDA2030的經(jīng)典應(yīng)用電路,在multisim中的電路如圖3.3.1所示。a電路工作原理：該電路使用15v的單電源供電,TDA2030作為功率放大器,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=32.9。b為了tda能夠正常工作,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VCC／2電壓的濾波電容,為防止1腳電壓產(chǎn)生大波動。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。c2個二級管為保護TDA2030作用,防止電源反接時流過電流運放過大。R7為滑動變阻器,改變輸入端的電組,可以改變輸入信號的大小。d當(dāng)電壓Vcc=15v時,電路的輸出功率可以達(dá)到8w以上。圖3.31Uo圖3.31Uo2、輸入模塊：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相同,即輸出信號隨輸入信號的變化發(fā)生相同的變化,具有"跟隨"的作用。它具有輸入電阻大〔索取信號能量的能力大,輸出電阻小〔給予負(fù)載信號能量的能力大的特點,可以做多級放大器的輸入級；電路如圖3.3.2所示示,其中三級管使用9013H144。放大倍數(shù)為220倍9013是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號的NPN型硅三極管特性：集電極電流Ic：Max500mA集電極-基極電壓Vcbo：40V工作溫度：-55℃to+150℃功率<W>:0.625理論計算：由圖可計算得,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其中輸入阻抗的計算,由共集放大電路的輸入阻抗公式可得：Ri=<rbe+〔1+βRe//RL>//R2由于9013的rbe約為1k,Re為3K,R2為220k輸入電阻作近似計算Ri=〔220*3//220≈159.9k故此電路的輸入阻抗近似為159.9k三、電路和程序調(diào)試過程與結(jié)果根據(jù)要求,仿真軟件選用multisim,在軟件中連接電路如圖4.1所示：四、總結(jié)1、本次作品優(yōu)缺點優(yōu)點：元件和電路簡單,電路原理易懂。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50HZ～20kHZ,輸出波形基本不失真。缺點：使用手工焊接,沒有使用pcb版制作。Tda2030發(fā)熱比較嚴(yán)重,不能長時間工作,需要解決散熱問題。可以假裝散熱片散熱。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。使用2個tda2030可以制作立體聲的音頻放大器。2、心得體會：通過此次的課程設(shè)計,掌握的音頻功率放大器的基本設(shè)計方法和一些常用器件的使用方法。對于模電的課程和一些內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)識,電子設(shè)計和需要扎實的理論基本功,同時也需要有一定的動手能力。理論加上實踐,才能做等更好。從選擇題目到開始著手去做,才發(fā)現(xiàn)自己的在模電的知識以及忘得差不多了。先是在模電中選了OTA電路,幾次的仿真以及理論的推敲,發(fā)現(xiàn)如果僅僅只是應(yīng)用分立元件,既要考慮三級管的合適的靜態(tài)工作點,避免輸出波形失真,又要考慮到輸出功率以及放大倍數(shù)等問題,很難達(dá)到要求。而后又在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了TDA2030的集成運放,便想用集成運放來實現(xiàn)。在網(wǎng)上找了些資料,便開始制作。由于模電的知識不牢固,前期的分析還是比較的困難的。于是重新復(fù)習(xí)了模電,包括基本放大電路的知識,多級放大器,放大電路的反饋和功率放大器等章節(jié)的知識。之后結(jié)合書上的例子分析電路,也比較好理解。每次解決一個問題,收獲的除了了知識,還有一份快樂,將理論用于實際,將所學(xué)的知識轉(zhuǎn)化為一個實在的東西,總是讓人興奮與快樂