低频功率放大器

低频功率放大器学号:031041012姓名：邵红宇专业：电子信息科学与技术摘要：本仿真系统以TDA2030A为核心，外加一些简单的外围电路构成。TDA2030A为音频功率放大器集成芯片，实现信号功率的放大；不同阻值的电阻，实现不同的放大倍数；电容主要起滤波作用，提高电路的性能。通过仿真结果可知：本仿真系统很好的完成了题目的基本要求，且带宽可达数百KHz，输出功率可远大于0.5W，效率可大于65%，且无失真。关键词：TDA2030A、低频、功率放大。1任务提出与方案论证1.1任务提出功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛，与我们日常生活有着密切的关系。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉、音质的享受。在大多数情况下，增强系统功能，如更好的声音效果，是促使消费者购买成品的一个重要因素。低频功率放大器作为音响等电子设备的后级放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。同时低频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。因此，设计出实用、简洁、低价格的低频功率放大器是一个发展方向。1.2题目要求（1）设计低频功率放大器，带宽：20HZ-20KHZ，输出功率0.5W，效率：6.5%，无明显失真。（2）用Multisim仿真。（3）搭建电路系统，测试设计主要参数。1.3方案论证1.3.1低频功率放大电路方案一：采用分立元件构成低频功率放大器，其电路仿真图如图（1）所示。由图可知：该电路是由分立元件构成的OTL低频功率放大器。其中，由三极管VT1构成推动级（也称前置放大级），VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管，他们组成互补推挽OTL功率放大电路。由于每个管子都接成射级输出器形式，所以具有输出电阻低、负载能力强等特点，适合于作功率输出级。VT1管工作甲类状态，它的集电极电流Ic由电位器RP1进行调节。Ic1的一部分流经电位器RP2及二极管D1，给VT2、VT3提供偏置电压。调节RP2，可以使VT2、VT3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。该电路带负载能力强、效率高，但所用器件较多，调节不方便且不易调节。图（1）分立元件的低频功率放大器方案二：采用集成芯片TDA2030A构成低频功率放大器。TDA2030A是意大利SGS公司的产品。它具有输出电流大，谐波失真和交叉失真都很小的特点，其电路内部设有短路保护系统来限制功耗过载，保护输出晶体管处于安全工作状态。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。由它构成的低频功率放大器的电路仿真图如图（2）所示。由图可知：该电路所用器件少，外围简单。因此本仿真系统选用方案二。图（2）TDA2030A构成的低频功率放大器2总体设计2.1系统总体框图由于该电路很简单，只有一个模块。故总体设计就是一个TDA2030A构成的低频功率放大电路，其系统总体框图如下图（3）所示：图（3）系统总体框图3详细设计3.1低频功率放大器TDA2030A构成的低频功率放大器如上图（2）所示。由图分析知：电容C1具有通交隔直的作用，滤除小信号中的直流成分，让交流通过，电容C2提高电路的性能，让系统更稳定，R3、R5控制功率放大的倍数，通过调节R3/R5的比值就可以的到系统所想要的放大倍数，R2是虚拟的负载，这里也可以是其他器件如扬声器、电机等。系统采用双电源供电，可以提高输出功率，经分析该系统理想的最高效率可达到78.5%。其在20Hz、2KHz、20KHz的仿真图及其功率分别如下图（4）（5）（6）所示：图（4）f=20Hz时仿真波形及其功率小信号输入TDA2030A功率放大输出图（5）f=2KHz时的仿真波形及其功率图（6）f=20KHz时的仿真波形及其功率4总结由上图中的图（4）（5）（6）可知：当f=20Hz，输入信号的幅值为136mV时，输出信号的功率为506.900mW；当f=2KHz，输入信号的幅值也为136mV，输出信号的功率为506.364mW；当f=20KHz，输入信号的幅值为202mV时，输出信号的功率为500.879Mw。由波形知，频率在20~20KHz之间，输出信号的波形均未失真，基本完成了题目的要求。另外由仿真图还可知：当输入信号的频率越高时，要想得到500mW左右的输出功率，其输入信号的幅值也就越大，但在某一较低的带宽内，输入信号幅值可保持不变，如20Hz~2KHz之间时，输入信号的幅值均为136mV。通过这次电子系统设计，不仅丰富了我的理论知识，而且也增强了我的动手能力，使我的综合素质得到了较大的提高。课程设计的过程中，由于对理论知识掌握的不熟练，我深知“书到用时方恨少”，于是便重拾教材跟资料，对知识进行了系统的梳理，遇到难题想不出来就问问身边的同学。终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟带了许多平时学习难于理解的知识，学会了如何仿真。