1、物理與電子信息學院模擬電路課程設計成績評定表專業：電子信息工程 班級:12電信本學號:4姓名：鐘吉森課題名稱評分標準:有合理的方案設計和論證、電路參數的計算、總原理圖和清單。（0-20 分）電路板制作、調試規范，有詳細制作和調試過程。（0-10 分）電路板測試合理，對性能指標測試數據完整， 正確；進行數據處理規范， 進行了誤 差計算和誤差分析。（0-15分） 對課程設計進行了總結，有體會，并能提出設計的改進、建設性意見。（0-5 分）設計報告成績:評分標準:電路正確，能完成設計要求提出的基本功能。（0-30 分）電路板焊接工藝規范，焊點均勻，布局合理。（0-20 分）（其中直流電源部分占 20

2、%功能部分80%）電子作品成績:總成績:指導教師:2014年1月15日成績模擬電路課程設計報告設計課題：功率放大電路設計專業班級: 學生姓名: 學指導教師:12電信本鐘吉森4曾祥華設計時間:OCL音頻功率放大器、設計任務與要求1用集成運算放大器和集成功放塊設計 OCL功放電路2輸入信號為 vi < 10mV, RI > 100KQ ;額定輸出功率 Po2W負載阻抗RL=8Q;3頻率范圍f =( 1-3) KHz4.用橋式整流電容濾波集成穩壓塊電路設計電路所需的直流電源。二、方案設計與論證（至少二個方案比較）OCL（Out put Ca peacitorless ）功放電路，顧名思義

3、為無輸出電容功率放大器，在OCL電路中，T1和T2特性對稱，采用了雙電源供電。靜態時，T1和T2均截止，輸出電壓為零。設晶體管be間的開啟電壓可忽略不計;輸入電壓為正弦波。當Ui>O時，Tl管導通，T2管截止，正電源供電，電流如右圖中實線所示，電路為射極輸出形式，Uo- Ui;當Ui<0時，T2管導通,T1管截止，負電源供電，電流如圖虛線所示，電路也為射極輸出形式，Uo-Ui ;可見電路實現了“ T，和T2交替工作，正、負電源交替供電，輸出與輸人之間雙向跟隨”。不同類型的兩只晶體管（T1和T2）交替工作、且均組成射極輸出形式的電路稱為“互補”電路，兩只管子的這種交替工作方式稱為“互

4、補”工作方式。題目目要求用用集成功放塊實現電路設計， 集成運算放大器對輸入信號進行處理包括選頻（f =（ 1-3） kHz）信號放大（Ui < 10mV等，總體電路組成情況如下I 捫剜癢放電電源側濾波電路要求13kHz且輸入電阻很大可設計一個同相輸入帶通濾波電路,放大電路可設計為同相和反相放大電路,oci集成塊可選擇tda1521雙聲道功放塊和 tda2030/tda2030a功放塊，電路選其經典應用電路，直流電源可設計成可調式和不可調式。方案一Tdal521雙聲道集 成塊功放酬± 3直勰壓電源 電路（不可調？方案分析： Tda1521 Y ;LM7812 Y ; LM7912

5、 Y揚聲器 6*2=12 Y主要芯片和部件總價為Y查閱數據手冊可知雙聲道tda1521OCL雙電源工作電壓 1020V其經典應用電路為16V,芯片在± 12V電源下不能發揮其最佳性能。1.方案二薜勰丁血2酣雙聲道集 成塊功放電路可調直盜駆電源齢圖2-2方案分析：tda2030a Y; LM317 Y LM337 Y揚聲器6Y主要芯片和部件總價為Ytda2030a外接元件非常少。輸出功率大，Po=16W（RL二®）。采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。開機沖擊極小。內含各種保護電路，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（

6、Vsmax=12V以及負載泄放電壓反沖等。TDA2030A能在最低± 6V最高± 22V的電壓下工作在± 19V8Q阻抗時能夠輸出16W的有效功率，THDC %引腳情況腳是正相輸入端腳是反向輸入端腳是負電源輸入端腳是功率輸出端腳是正電源輸入端。注意事項i : TDA2030A具有負載泄放電壓反沖保護電路，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,極管限壓（5腳因為任何原因產生了高壓，一般是喇叭的線圈電感作用，使電壓等于電源的電壓）以保證5腳上的脈沖串維持在規定的幅度內。ii：熱保護：限熱保護有以下優點，能夠容易承受輸出的過載（甚至是長

7、時間的），或者環境溫度超過時均起保護作用。iii：與普通電路相比較，散熱片可以有更小的安全系數。萬一結溫超過時，也不會對器件有所損害，如果發生這種情況,Po=（當然還有Ptot ）和Io就被減少。因為這iv：印刷電路板設計時必須較好的考慮地線與輸出的去耦,些線路有大的電流通過。V：裝配時散熱片與之間不需要絕緣，引線長度應盡可能短，焊接溫度不得超過260 r，12秒。vi：雖然TDA2030A所需的元件很少，但所選的元件必須是品質有保障的元件TDA2030a數據表Refer to the test circuit. Vs = ± 16V, Tan* =25C unless otherw

8、ise specified)Symbol V.Param«t*rSupply VoltageT«ftt Condition,Min.±6Typ.Max.±22UnitVdQuiescent Drain Cun-ent50啟0mAfaInput Gias CurrentVs= ± 22V0.22uAv«Input Offset VoltageVsHi 22V±20mVInpuL Offset Cumenl±20±200nA兀Output Powerd = 0 5%, Gv = Z6dB f = 4 口 Id

9、 15000 吃Ri.=4ii Ri.=eti V3 ± 19V151013151216WBWPower BandwidthP<.= 15WRi.=4ii100kHzSRSlewaV/psecGvOpen Loop Vottage Gainf = 1kHz80dB&Closed LoopGainf = "Hz25.52626.5dBdTota.1l Harmonic DisDorbonP<, = 0.1 to 14WRl =4flf = 40to 15 OOOHz f = IhHzPo = O J to 9W, f = 40 10 15 OOOHzRl

10、flfl0.0&0.030.5% %02Second Order CCtF htermodulalion DslortionPo= 4W，t-fi = IkHz, K =4tl0.03%山Third Order CC IF 1 rbtermod ulabon Di Mart ionfl = 14kHz, fc= 15kHz 2f( -= 13kHz0.00%fiNInpuL Noise VoltageB = Curve A B = 22Hz to 22fcHz10uV uVIEInput Noise CurrentB = Curve A B = 22Hz to 22kHz50 BO20

11、0pA pASNSignal to Noise RbqRt-4a, FL - 10k«,B = OirvAPo-1Po- 1W10694(£ dB=£rInput Resistance1)(open loop) f = 1kHzasS5VRSupply Voltage RejeciionRL=aRe*22hnG.-2edB,f=100 Hz54dBTThermal Shut*down Junction14'5通過分析，結合設計電路性能指標、器件的性價比，本設計電路選擇方案二。三、單元電路設計與參數計算1. 直流穩壓電源電路直流電源由電源變壓器，整流電路，濾

12、波電路，穩壓電路四部分構成穩壓電源的組成框圖3-1所示。u1u2U3UiU0變壓器電路電路電路(1)圖3-1整流，濾波電路穩壓電源的組成框圖右圖為單相橋式整流電路各部分的電壓和電流的波形，輸出電壓的平均值Uo(<v> L/asin orfdCtu/ )3得4丁 3-Ii1:d:壯k7 1 一: :咖i!后"j 3打1111LTL0i:-:mrQ.qrg :;整流后波形p 0 31Da 4FC ZVD JD2j1N'4rUC辱料F11電容濾波濾波原理如圖所示，濾波之后電壓平均值上式表明，當負載開路，即rlh時，"叫當I lAx哪2 aRLC=( 35) T

13、/2 時由于變壓器副端輸出為15V交流電，電容及二極管耐壓值要UM2U0計算得耐壓值為23V。(2)穩壓電路(右圖)查閱LM317數據手冊其基準電壓為最小負載電流取10mA可計算出R3的最大值R3=125歐姆，輸CTiaaonF出電壓為VCelUuSAirJ4O071Qi 兇也訕FFt2 躲口DT ,1M4007C11 片 lOOuajUo=( 1+R3/R2) *skn Kfly=AC51CuF取R3=120歐，變阻器取5k歐，實際調節中不能將變阻器調至最大值，否則容易將穩壓塊燒壞。(2)可調直流電源總圖fU120-q* C7町FIU2LU5a7HOS2. 功能部分電路(1)帶通濾波電路將低

14、通濾波器和高通濾波器串聯就可得到帶通濾波器右圖為實用壓控電壓源二階帶通濾波電路。Up(S)為同相比例運算電路的輸入，比例系數當C1=C2=C R1=R R2=2R寸，電路的傳遞函數sRC幾°> "入r仃八f十3二比心)曲+ (曲尸令f。=1/(2 n RC),當f=f。時得出通帶放大倍數T4 r*Ap = =3 - L上下限截止頻率f _ /or /: .心=TN (3 - A胖十4亠和)a享九尸十4卡(3 - Xj .通頻帶f g = /時-心=(3 -亢人1 £題目要求(13) kHz中心頻率f。=2kHz,帶寬fb=2kHz,令品質因數 Q=1,比例系

15、數為Auf=2，貝U f=f。時得到通帶增益Aup=2根據f。=1/(2 n RC令C=得 R1=R3歐姆，R2=2R1 歐姆。理論上 fp1= , fp2=?+1U3-AVu-130Q同相比例放大電路具有高輸入電阻低輸出電阻的特(2)同相比例放大電路性放大倍數Au2= (1+Rf/R)，題目要求功放輸出功率大于Po>2V，查閱TDA2030a數據表推算出± 15V供電時，要設置的功率范圍是 2,其輸出電壓范圍413V, tda2030a電壓增益設置為27倍，所以功放前級輸入電壓為148481mV題目要求第一級輸入 Ui<10mV第一級帶通濾波在中心頻率處放大兩倍,所以在

16、同相比例放大電路前級輸入Ui2<20mV為使其能響應3mV左右的信號,同相比例放大設置為 41倍，即Rf/R=40,取Rf=歐姆，R=30歐姆(3)功放部分電路這里取其典型應用電路，電壓增益為右圖Au3=R5/R9,這里設置為20000/750=27 倍，Vcc=15V, RL=8歐姆取Uces=2V最大不失真電壓 Uom=13V最大輸入有效值13/27=- 33瓦旁路元件作用C5C7氐頻退耦，C4C8高頻退耦，C6隔直，C2反相隔直，C3R3移相穩定頻率，兩個二極管輸出電壓正負限幅保護，R5R9閉環增益設置，R10同相輸入偏置調節輸入阻抗。R7 G 口功能部分電路總圖15VCC I 1

17、5V2kHEfl"7caII-AAA7SSQ11afli!II1Mn_i_1C0ftn721 SkO豐 tOOn b丄vccU17413DQn 15VVCC/cc=U2fM21 Jkfl711vcc15V丄vssVCl15V四、總原理圖及主要元器件清單1總原理圖:VSSliVceT卜1lFLnioC5 =100uD2 士rtINdO&l1 3A2DH&4 C1±22uF _屛1h400lI C3 iir- p Id On 卜 V£S j12VSS n iSV4 C3 2Z0flf>Di嚴cr I彳1>61士Qi111M4 UQI rJL

18、nIEC111tKU 豐:宀 -GL宀KF2 主要元件清單表1部分元件清單元件名稱型號主要參數數量備注（單價）變壓器0/P15V< 2l/PAC220V5060HZ115整流二極管1N4007反向耐壓1000V6發光二極管2濾波電容電解電容25V2200uf2穩壓塊LM317T37V可調1穩壓塊LM33737V1變阻器藍色精密5k2集成運放ua7412集成功放Tda2030a閉環增益26倍1二極管1N4001反向耐壓50V2電容電阻其他五、安裝與調試1.電路安裝電源電路和功能部分電路分開安裝焊接。穩壓塊容易發熱，在犖卯布的時候應考慮散熱問電源部分正負極具對稱性-JtY-* JIi UL

19、捽 * r卜5護M；i彳乞煜辭境2卓郭一:皿rfeL ' JMlSj.7 >' *j:;汽詁匚斗題，穩壓塊應加散熱片，元件間隔盡量不要排布的太緊密， 但是歷史上電子產品 越做越小越來越精細，實際應用中人們也會考慮便攜性。 焊接時應合理布局，太疏體積大，太密元件可能相互影響，焊接時特別注意穩壓塊三個腳輸317： 1腳調節，2腳輸出，3腳輸入；337:1腳調節，2腳輸入，3腳輸出，注意濾波電容 極性接反容易爆炸，一般電解電容側身白條標有負號那個腳即是負極， 發光二級 管長腳為正。右圖為實物圖，電源不長期使用因此圖中沒安裝散熱片功能部分功能部分有三級電路分別是濾波電路、 放大電

20、路、功放電路。Tda2030a發熱 比較嚴重必須加散熱片（上交作品已加散熱片） 考慮到電路要求一些特殊阻值的電阻，在實際焊 接時可能要串并聯拼湊達到相近阻值，這對焊接在小板子上增加了挑戰，一開始我把三級電路都串聯起來了，應老師要求對每一級電路都要測試并留出夾子。我在原來的基礎上引出夾子。本來想三級電路電源線合并，考慮到功放供電可以在定電壓范圍，因此功放部分單獨引出電源線，從各級電路來看，接地的比較多 比較復雜，合并在一起可能對接地電阻會有影響，從而影響單級測試數據。圖中電位器因為自己想播放音樂，手機耳機音頻輸出電壓比較大喇叭功率只 有3W而加上去的，測試時不經過電位器。2.電路調試(1) 靜態

21、調試電源第一次調試時即表現良好，電壓精確可調，第二天調試時數據突然增大,在1920V范圍內，負電源正常，正電源指示燈很快熄滅隨后120歐姆的電阻燒壞，重重檢測之后發現是穩壓塊壞了，換過新的穩壓塊數據果然正常。功放部分在無輸入信號時輸出檢測不到電流。說明靜態工作良好，無噪音干 擾。(2) 動態調試功能部分安老師要求分級調試，第一級濾波就出現問題，在f=2kHz時電壓增益理論上是輸入電壓的兩倍，實際上是減小了。初步認為是聯級相互影響，分開之后依然減小，第二級電路分開單獨調試數據正常放大倍數在41倍多一點。第三級電路增益正常在27倍左右。之后的調試都卡在了第一級電路上，不斷的 檢測中發現兩個低級錯誤，電路兩根線接錯。接好之后一切正常六、性能測試與分析(要圍繞設計要求中的各項指標進行) (無詳細測試過程和數據處理、誤差計算與分析，設計報告視為不合格)1.直流電源測試與分析(1)測試步驟先調好± 15V再測量電網電壓，變壓器副端電壓，穩壓塊輸入電壓，穩壓塊輸出電壓。LM317226LM337226(3) 數據處理數據20V正負可調(4) 誤差計算無(5) 結論分析(包含誤