高保真音频放大器

武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书1学号：课程设计2014年1月15日题目高保真音频功率放大器设计学院信息工程专业电子科学与技术班级姓名指导教师武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书II课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：武汉理工大学题目:高保真音频功率放大器设计初始条件：可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；集成功放TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。电容、电阻、电位器若干；或自备元器件。直流电源±12V，或自备电源。可用仪器：示波器，万用表，毫伏表要求完成的主要任务:（1）设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。（2）设计要求①输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率60﹪；失真小。②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。时间安排：1、2014年1月12日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、2014年1月13日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。2、2014年1月14日至2014年1月15日，方案选择和电路设计。2、2014年1月15日至2014年1月16日，电路调试和设计说明书撰写。3、2014年1月17日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书IIII目录1设计内容及技术参数指标...........................................................................................................21.1设计内容...........................................................................................................................21.2设计要求和技术参数...................................................22方案论证及电路框图.....................................................................................................................22.1方案论证.............................................................22.2电路框图.............................................................23单元模块设计与参数计算...........................................................................................................33.1电源模块...........................................................................................................................33.2前置滤波及音量调节电路...............................................................................................43.2.1设计的必要性...................................................43.2.2芯片选择.......................................................43.3功率放大电路...................................................................................................................43.3.1芯片选择.......................................................43.3.2电路...........................................................53.3.3原理说明.......................................................53.3.4multisim仿真结果..............................................53.3.5元件选择.......................................................53.3.6放大倍数计算...................................................63.3.7输出功率.......................................................63.3.8效率...........................................................63.4指示灯电路.......................................................................................................................64电路安装以及联合调试...............................................................................................................64.1焊接电路...........................................................................................................................64.2联合调试...........................................................................................................................75心得体会......................................................................................................................................76参考文献.......................................................................................................................................7附录1元件清单.............................................................................................................................8附录2整体电路图.........................................................................................................................8武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书IIIIII摘要本文设计的高保真音频功率放大器，带8Ω负载，输出功率可达10W。整体电路分为三级：电源、前置滤波及音量调节电路、功率放大电路。正负电源用7812和7912设计，为单独的一部分，用来给功率放大器提供正负12V的直流电。其目的是能够将整个功放直接接入220V交流电，这样设计也是与实际应用相结合。前置滤波及音量调节电路用LM324设计，构成二阶有源低通滤波器，使输入信号得到初步的滤波，以提高高音质且防止杂波经过放大后对输出信号造成更大的干扰。功率放大电路用TDA2030设计，采用的是其经典电路。制作和调试后，各项指标已实现。关键字：音频功率放大器，TDA2030，LM324武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书11高保真音频放大器1设计内容及技术参数指标1.1设计内容本次课程设计内容为设计一个高保真音频功率放大器。根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路。完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。1.2设计要求和技术参数①输出功率10W/8Ω；②频率响应20~20KHz；③效率60﹪；④失真小。2方案论证及电路框图2.1方案论证对高保真音频功率放大器可选以下方案:方案一：无输出耦合电容的分立元件低功放分立元件低功放可分输入级,偏置中间级和功率输出级三部分组成。为保证低频响应电路中采用直接耦合。采用基极分压式射极偏置电路，这对提高线性，降低波形失真起到很大的作用。末级输出电路工作在甲乙类状态，这既保证了线性不失真放大，又可使效率达到指标。方案二：直接耦合集成功放电路利用集成运放搭建输入级，中间级和输出级。优点是采用集成功放，电路总体噪声小，可操作性好。方案选择：对于这两种方案均可达到实验目的要求,但对于实际操作性和简易复杂度,以及成本高低，信号失真度选择方案二更优越一些。武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书222.2电路框图本设计采用三级电路完成设计目标，分别为电源，前置滤波及音量调节电路，功率放大电路，总体模块如图2.2所示。图2.2总体方案设计3单元模块设计与参数计算3.1电源模块根据课设题目要求，采用正负12V电源供电，这里采用常用线性稳压芯片7815和7915设计，电路简单，输出稳定，纹波小。电路图如图3.1所示。图3.1电源电路图3.1.1电路原理该电路共由四部分组成，变压，整流，滤波，稳压。其中变压电路由电±12V220V/50Hz输入电源前置滤波及音量调节电路功率放大电路音频输出音频输入扬声器武汉理工大学《模拟电子技术基础》说明书33路前端的变压器实现，将220V的交流电转换成16V的低压交流电，然后经过全波整流桥，输出脉动电流，之后滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分，最后经由稳压电路的负反馈电路进一步稳定直流电压。如上图示，D1，D2，D3，D4构成了全波整流桥，C1，C2构成滤波电路，LM7812和LM7912构成了稳压电路，后面的C1，C2是为进一步减小输出纹波。电路加入两个开关，用以控制输出电流的通断，同时也能够控制用该电路作为电源的功率放大器的工作状态，电路中的两个不同颜色的二极管，可以显示电路正在输出的电流类型（正12V或负12V）。电路能够将220V交流电转换成正负12V的直流电。3.2前置滤波及音量调节电路3.2.1设计的必要性经由音频线输入的音频信号含有杂波，使得音频信号经由TDA2030输出后有杂音，并且功放电路中有必要有音量调节功能。3.2.2芯片选择首先考虑到整体电路电压为12V，而LM324芯片耐压范围为3V~32V