模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告-音頻功率放大器的設(shè)計

PAGEPAGE2模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：音頻功率放大器的設(shè)計專業(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)計目的4二、設(shè)計要求4三、設(shè)計方案及論證5四、設(shè)計內(nèi)容及步驟6-x五、設(shè)計小結(jié)xx六、致謝xx七、參考文獻xx

摘要本設(shè)計介紹了如何設(shè)計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)計目的通過理論設(shè)計和實物制作解決相應(yīng)的實際問題，鞏固和運用在《模擬電子技術(shù)》中所學(xué)的理論知識和實驗技能，掌握常用模擬電路的一般設(shè)計方法，提高設(shè)計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設(shè)計、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)計方法；研究音頻功率放大器的設(shè)計方案；掌握TDA2030A的放大原理；電路中音頻信號的放大處理原理；設(shè)計要求設(shè)計所需滿足的條件：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。電路中D1、D2為保護二極管，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。事實上是由兩個運放完成了一路信號放大，實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的運放，現(xiàn)在輸出功率約為50W。但由于BTL的電路特點，選擇集成電路時盡可能用參數(shù)一致的兩個運算放電路，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現(xiàn)非常的簡單，電路容易理解，實驗容易進行，能夠盡少的減小實驗的成本，而且這種方案的主要器件有自我保護的措施，能夠更好的保護實驗器件，減少不必要的損失。

設(shè)計內(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行放大，然后輸出驅(qū)動揚聲器。一個實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)計小結(jié)歷時一周的課程設(shè)計結(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，實驗電路的設(shè)計，以及在電路連接過程中不可避免的與設(shè)計思想相違背，不能出現(xiàn)實驗結(jié)果的情況，經(jīng)過對問題的分析及對線路，對實驗器材的進一步調(diào)試，才一步一步地解決了問題，并最終得出實驗結(jié)果。在這一周的課程設(shè)計中，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)計者，再設(shè)計的過程中，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踐設(shè)計的差別，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，有時候是實驗設(shè)備的問題。而且把理論知識運用到實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，實踐，永遠(yuǎn)是熟練自己知識的最根本的方法。致謝本次實訓(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訓(xùn)是不會這么成功的。參考文獻[1]《電工技術(shù)》/林育茲主編--北京：科學(xué)出版社，2006[2]