..課程設計課程名稱模擬電子技術題目名稱音頻放大電路專業班級電子信息科學與技術學生姓名學號51502022003指導教師二○一六年六月十三日目錄一、設計的任務和要求21、主要要求：22、性能指標：2二、電路總體設計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32.2：整體電路41、主要元件：TDA203042、放大電路的基本設計52.3：各模塊功能與設計61、放大模塊：62、輸入模塊：7三、電路和程序調試過程與結果8四、總結111、本次作品優缺點112、心得體會：11五、參考文獻12附錄一：12附錄二：13一、設計的任務和要求1、主要要求：設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,負載為揚聲器,阻抗8。2、性能指標：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發射極電阻,Rb為T1集電極負載電阻,它們共同構成T1的穩定靜態工作點；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；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與電源電壓及負載有關當輸入功率為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Tda2030簡介：TDA2030是德律風根生產的音頻功放電路,采用V型5腳單列直插式塑料封裝結構。該集成電路廣泛應用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設備,具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內部保護電路。電路特點：[1].外接元件非常少。〔基本應用電路圖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,容易實現各項功能。運用集成芯片TDA2030完成音頻功率放大電路的設計,能夠更好地達到設計任務和要求。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-負電源端,4-輸出端,5-正電源端。=TDA2030A音頻集成功放主要參數如表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、放大電路的基本設計整體電路設計：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：各模塊功能與設計1、放大模塊：根據TDA2030的經典應用電路,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構成電壓串聯負反饋電路,其電壓放大倍數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腳電壓產生大波動。輸出端接的1歐電阻和0.1uf電容式防止電路產生自激振蕩。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當電壓Vcc=15v時,電路的輸出功率可以達到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約等于1。RL負載電阻約為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、電路和程序調試過程與結果根據要求,仿真軟件選用multisim,在軟件中連接電路如圖4.1所示：四、總結1、本次作品優缺點優點：元件和電路簡單,電路原理易懂。應用單電源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發熱比較嚴重,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：通過此次的課程設計,掌握的音頻功率放大器的基本設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容有了更加深刻的認識,電子設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,才發現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,發現如果僅僅只是應用分立元件,既要考慮三級管的合適的靜態工作點,避免輸出波形失真,又要考慮到輸出功率以及放大倍數等問題,很難達到要求。而后又在網上發現了TDA2030的集成運放,便想用集成運放來實現。在網上找了些資料,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。于是重新復習了模電,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的知識。之后結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,將所學的知識轉化為一個實在的東西,總是讓人興奮與快樂