模拟电子课程设计

0/25音频功率放大器设计报告目录：一.设计任务和要求................................................................................................................................11.1设计任务：....................................................................................................................11.2设计要求：...................................................................................................................1二.总的设计步骤....................................................................................................................................2三．设计的方案的选择与论证.........................................................................................................43.1音频功率放大器工作的基本原理.................................................................................43.2设计过程.....................................................................................................................4四．电路设计计算与分析.................................................................................................................94.1电路设计计算................................................................................................................94.2电路中各元器件的功能和参数选择..........................................................................104.3电路的总体分析..........................................................................................................11五MULTISIM仿真..................................................................................................................................12六PROTEL软件的应用..........................................................................................................................156.1PCB图的制作过程........................................................................................................156.2将设计图用protel软件制作的PCB.........................................................................17七．心得体会........................................................................................................................................18心得与体会............................................................................................................................................18八．附录................................................................................................................................................201．原件清单.......................................................................................................................202．元器件的注意事项.......................................................................................................213.音频功率放大发展史.....................................................................................................22九．参考文献..................................................................................................................................241/25一.设计任务和要求1.1设计任务：设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗4。1.2设计要求：技术指标如下：(1)。输入信号：ui=10mV，f=1kHz；(2)。不失真输出功率：Po4W；(3)。负载阻抗：RL=4Ω；(4)。输入阻抗：20KΩ；(5)。整机电压增益：Au200；(6)。频带宽：50Hz20kHz，输出波形基本不失真。2/25二.总的设计步骤总体设计步骤↓↓↓↓↓开始研究探讨设计任务及要求音频功率放大器原理分析确定总体设计思路原理图仿真调试电路以达到设计要求3/25摘要这次的模拟电路课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放，比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。我主要采用了两种方法对其进行了分析和设计，一种利用了TDA2030集成芯片对其进行放大输出，另一种是利用二极管进行偏置的互补对称电路，即分立元件进行设计放大。期间遇到了不少问题，不过好在在老师的指导，同学的帮助下终于成功调试成功，设计题目也算比较圆满的完成了。在设计的过程中，首先对自己的设计思路有个整体的认识，即对音频功率放大器的原理了解，在查阅了很多资料，以及对实验器材有了初步了解以后，利用课本及一些资料上所描述的同相放大电路和甲乙类互补对称功率放大电路的基本知识，通过对两种方法的对比评析确定了下面的课程设计。4/25三．设计的方案的选择与论证3.1音频功率放大器工作的基本原理音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。其原理如图(一)所示，前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同相放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。后一级主要对音频进行功率放大，使其能够驱动负载电阻而得到需要的音频。设计时首先根据技术指标要求，对整机电路做出适当安排，确定各级的增益分配，然后对各级电路进行具体的设计。根据技术指标要求：Po4W,输出电压U==4V,要使输入为10mv的信号放大到输出大于4V的信号，所需的总放大倍数应大于400。3.2设计过程方案一：图5/25如上图所示，运算放大器TAD2030为电路的驱动级电路，而两个晶体管构成功率输出级由双电源供电的OCL互补功放对称电路，为了克服交越失真，由二级管和电阻构成输出级的偏置电路，使输出级工作于甲乙类状态，稳定了输出电压和功率增益，减小了失真。但是，方案中也都是利用到了运算放大器的放大运算作用，其中利用到了大量的电阻和电容这样对其中的噪声的过滤就会有很好的作用，但是与此同时，这样的话，元件数太多，焊接的时候会相对比较复杂，大量生产是所需工作量较大。而且在实际生活中很难找到对外性质完全相同的两个三极管。因此我放弃了第一个方案。方案二：LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。但输出功率要求在4w以上所以放弃此方案。方案三：音调控制电路大多由RC元件组成，利用RC电路的传输特性，提升或衰减某一频段的音频信音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，衰减式音调控制电路的调节范围可以做得较宽，但由于中音电平也要作很大的衰减，并且在调节过程中整个电路的阻抗也在变化，所以噪声和失真较大。负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变，而特性曲线的斜率却随之改变。因此我将采用第三种方案。第三种方案包括音频放大电路和集成运放两部分，使较小的输入信号通过放大后负载有较大的输出功率。以实现音频功率放大效果,总体电路路图如下页。图二6/25图二（1）.功率放大器的设计我们的第二种方案选用了TDA2030型集成功率放大电路TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。电路特点：1.外接元件非常少。2.采用超小型封装（TO-220），可提高组装密度。3.开机冲击极小。4.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、以及负载泄放电压反冲等。5.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，THD≤0.1%。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部7/25分或小型功放再合适不过了。因此，我将采用TDA2030集成运放来实现功率的放大作用。图三图三放大倍数大于20，取=650Ω,=22kΩ,得1+/=1+22kΩ/650Ω=34.8。集成运放所使用的电压为正负12伏特。使输出的电压扩大为原有的34，8倍，远远的提升了负载的功率。但是要想使负载的功率更加大我们可以加后置电路，后置电路同样有集成运放组成大它的