音频功率放大电路课程设计报告
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,课程设计课程名称_模拟电子技术课程设计题目名称音频功率放大电路$学生学院专业班级学号学生姓名__指导教师:2010 年 6 月 20 日—音频功率放大电路课程设计报告一、设计题目题目:音频功率放大电路二、设计任务和要求`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8Ω。
2)设计要求频带宽50HZ ~20kHZ,输出波形基本不失真;电路输出功率大于8W;输入灵敏度为100mV,输入阻抗不低于47KΩ。
三、原理电路设计功率放大电路:%功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
在很多电子设备中,要求放大电路的输出级能够带动某种负载,例如驱动仪表,使指针偏转;驱动扬声器,使之发声;或驱动自动控制系统中的执行机构等。
也就是把输入的模拟信号经被放大后,去推动一个实际的负载工作,所以要求放大电路有足够大的输出功率,这样的放大电路统称为功率放大电路。
而音频功率放大器的作用就是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出的信号的非线形失真尽可能地小,效率尽可能的高。
随着半导体工艺,技术的不断发展,输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。
功率VMOS管的出现,也给功率放大器的发展带来了新的生机。
总之,功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率,故功率放大器应具有以下几个主要特点:1. 输出功率要足够大工作在大信号状态下,输出电压和输出电流都很大.要求在允许的失真条件下,尽可能提高输出功率。
2. 效率要高功率放大器实质上是一个能量转换器,它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载,因此,要求转换效率高.在直流电源提供相同直流功率的条件下,输出信号功率愈大,电路的效率愈高。
3. 非线性失真要小功率放大器是在大信号状态下工作,电压,电流摆动幅度很大,而且由于三极管是非线性器件,在大信号工作状态下,器件本身的非线性问题十分突出,因此,输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真.在实际应用中,要采取措施减少失真,使之满足负载要求.[设计流程:@(1)方案比较与确定方案一.用分立元件实现—分立元件是电子电路的基础元件,一直以来都是在它的基础之上分析和设计电路的。
音频功率放大电路设计实验报告一、设计任务设计一小功率音频放大电路并进行仿真。
二、设计要求已知条件:电源V或V;输入音频电压峰值为5mV;8/0.5W扬声±Ω9±12器;集成运算放大器(TL084);三极管(9012、9013);二极管(IN4148);电阻、电容若干基本性能指标:P o200mW(输出信号基本不失真);负载阻抗R L=8;截≥Ω止频率f L=300Hz,f H=3400Hz扩展性能指标:P o1W(功率管自选)≥三、设计方案音频功率放大电路基本组成框图如下:音频功放组成框图由于话筒的输出信号一般只有5mV左右,通过话音放大器不失真地放大声音信号,其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗;滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号;功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下,给负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。
应根据设计要求,合理分配各级电路的增益,功率计算应采用有效值。
基于运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器,频率范围f L=300Hz,f H=3400Hz 在Multisim软件仿真时,用峰值电压为5mV的正弦波信号代替话筒输出的Ω语音信号;用性能相当的三极管替代9012和9013;用8电阻替代扬声器。
由于三极管(9012、9013)最大功率为500mW,要特别注意工作中三极管的功耗,过大会烧毁三极管,最好不超过400mW。
如制作实物,因扬声器呈感性,易引起高频自激,在扬声器旁并入一容性网络(几十欧姆电阻串联100nF电容)可使等效负载呈阻性,改善负载为扬声器时的高频特性。
四、电路仿真与分析1、原理图说明:a、前半部分为带通滤波器,得到实验要求的频率范围为f L=300Hz,f H=3400Hz的信号。
b、后半部分为集成运放与晶体管组成的功放,电压增益为1+(R3+R13)/R2实验原理图2、实验现象a、波特测试仪的测试结果f L=300Hz f H=3400Hz b、输出波形情况及探针测量结果可知,在输出不失真的情况下信号的功率大于了1W,达到了实验要求五、心得体会1、实验中尽量使输出信号在不失真的情况下使得输出功率越大越好,这就要求相关电阻阻值需合理。
题目名称:高保真音频功率放大器姓名:朱**班级:测控112学号:日期:2013年*月*日模拟电子电路课程设计任务书适用专业:测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化设计周期:一周一、设计题目:高保真音频功率放大器的设计与调试二、设计目的音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
音频频率范围约为20 Hz~20 kHz,因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。
音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,效率尽可能高。
非线性失真尽可能小。
三、设计要求及主要电路指标设计要求:设计并仿真高保真音频功率放大器。
1、方案论证,确定总体电路原理方框图。
2、单元电路设计,元器件选择。
3、仿真调试及测量结果。
主要电路指标输出功率10W/8Ω,频率响应20~20KHZ,效率>60﹪,失真小。
四、仿真需要的主要电子元器件1、运算放大电路2、BJT 三极管3、滑线变阻器4、电阻器、电容器等五、设计报告总结(要求自己独立完成,不允许抄袭)。
1、对所测结果进行全面分析,总结消除交越失真的办法。
2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。
3、给出完整的电路仿真图。
4、体会与收获。
一、方案论证与比较1.1 方案提出方案一:甲类放大器作为一种最古老,效率最低,最耗电,最笨重,最耗资,失真最小的放大器它有吸引人的音质。
甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真,且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内,晶体管自始自终处于导通状态。
因此,不存在开关失真和交越失真等问题。
甲类放大器始终保持大电流的工作状态。
方案二:OCL互补对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级,前者为后者提供一定的电压幅度,后者则向负载提供足够的信号频率,以驱动负载工作。
驱动级应用运算放大器μA741来驱动互补输出级功放电路。
功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。
河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题:高保真音频功率放大器高保真音频功率放大器一、设计任务与要求1、选择电路方案,完成对确定方案电路的设计,选择合适的功放电路,如:OCL、OTL或BTL电路,计算电路元件参数与元件选择、并画出电路原理图;2、选定元器件和参数,并设计好电路原理图,阐述基本原理;3、在电路板上完成对高保真音频功率放大器的设计、装配和调试;4、实际电路性能指标测试结果,并与理论指标进行对比分析;5、撰写设计报告。
二、设计的目的音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
音频频率范围约为20 Hz~20 kHz,因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。
音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,效率尽可能高,非线性失真尽可能小。
为了获得足够大的输出功率,功放管的电压和电流变化范围应很大。
功率放大器是在大信号状态下工作,电压、电流摆动幅度很大,极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区,造成输出波形的非线性失真,因此,功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。
三、设计的具体实现1.系统概述集成功率放大电路大多工作在音频范围,除具有可靠性高、使用方便、性能好、重量轻、造价低等集成电路的一般特点外,还具有功耗小、非线性失真小和温度稳定性好等优点。
从电路结构来看,集成功放是由集成运放发展而来的,和集成运算放大器相似,包括前置级、驱动级和功率输出级,以及偏置电路、稳压、过流过压保护等附属电路。
除此以外,基于功率放大器输出功率大的特点,在内部电路的设计上还要满足一些特殊的要求。
集成功率放大器品种繁多,输出功率从几十毫瓦至几百瓦的都有,有些集成功放既可以双电源供电,又可以单电源供电。
2.单元电路设计与分析1.电源TDA2030的额定输入电压为±6V~±18V,为了达到输出功率为10W的额定值,并且减少TDA2030的散热,我采用±12V供电。
河南科技学院机电学院电子课程设计报告题目:音频功率放大电路专业班级:电气工程及其自动化092姓名:X X X时间:2011-06-07~2011-06-15指导教师:洪源宋长源完成日期:2011年06月15日音频功率放大电路设计任务书1.设计目的与要求设计一个音频功率放大器,准确地理解有关要求,独立完成系统设计,要求所设计的电路具有以下功能:(1)采用直接耦合的功率放大器。
额定输出功率10W,负载阻抗8Ω。
(2)具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。
(3)原则上采用分立元件设计。
(4)所设计的电路具有一定的抗干扰能力;(5)PCB文件生成与打印输出。
2.设计内容(1)画出电路原理图;(2)确定元器件及元件参数;(3)进行电路模拟仿真;(4)SCH文件生成与打印输出;(5)PCB文件生成与打印输出。
3.编写设计报告写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有总结体会。
4.答辩在规定时间内,完成叙述并回答问题。
目录1引言 (1)2 总体设计案 (1)2.1 设计思路 (1)2.2 总体设计框图 (2)3 设计原理分析 (2)3.1 LA4102 的引脚排列、功用和内部框图 (3)3.2 LA4102 的等价回路 (3)3.3 2LA4102 的主要技术指标参数 (3)3.4 LA4102 应用电路电路组成 (4)3.5外围元件的作用 (4)4电路设计流程步骤 (5)4.1绘制原理图 (5)4.2绘制 PCB 图 (5)5总结与体会 (6)6参考文献 (6)音频功率放大电路摘要功率放大电路是一种能量转换电路,要求在失真许可的范围内,高效地为负载提供尽可能大的功率,功放管的工作电流、电压的变化范围很大,那么三极管常常是工作在大信号状态下或接近极限运用状态,有甲类、乙类、甲乙类等各种工作方式。
为了提高效率,将放大电路做成推挽式电路,功放管的工作状态设臵为甲乙类,以减小交越失真。
常见的音频功放电路在连接形式上主要有双电源互补推挽功率放大器OCL(无输出电容)、单电源互补推挽功率放大器 OTL(无输出变压器)、平衡(桥式)无变压器功率放大器BTL等。
课程名称:电路与电子技术实验Ⅱ指导老师:成绩:__________________实验名称:音频功率放大电路的设计类型:___________________同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1.了解复杂电子电路的设计方法。
2了解集成功率放大器的基本特点。
3了解放大电路的频率特性及音调控制原理。
4.学习复杂电子电路的分模块调试方法。
5. 学习扩音机电路的特性参数的测试方法。
二、实验内容和原理1. 整机电路设计整机电路主要分为:前置电路、音调电路、功放电路、音量调节、退耦电路、电路负载、电源保护电路几部分。
其中主要部分为前置放大电路、音量调节电路、功率放大电路。
2.前置放大电路前置放大级的主要功能是:进行功率放大,同时消除自激震荡。
为了减小噪声,前置级通常选用低噪声的运放。
由A1组成的前置放大级是一个同相比例放大器,具有较高的输入电阻。
前置放大级的放大倍数:输入电阻Rif=R1,输出电阻Rof=03.音调控制级电路音调控制级的主要功能是:分别对高音和低音的信号进行调节,来满足不同声音的要求。
音调控制级通过不同的负反馈网络和输入网络,使得放大器的Af随信号频率的不同而改变,从而达到音调控制的目的。
音调控制级由音调控制网络和运算放大器A2组成,为电压并联型负反馈电路。
调节RP1和RP2可以改变放大器的Af,达到音调控制的效果。
(1)低音部分在低频区,C6、R7支路可视为开路,反馈网络主要由上半部分电路起作用,R5的影响可忽略;低音时上半部分电路实质上是一个一阶有源低通滤波器。
①RP1活动端移至A点转折频率为:②RP1活动端移至B点时转折频率为:(2)高音部分高音时,下半部分电路实质上是一个一阶有源高通滤波器。
①RP2活动端移至C点转折频率为:②RP2活动端移至D点转折频率为:4.功率放大级功率放大级的主要功能:主要进行功率放大。
模电课程设计报告--迷你双声道功率放大器引言迷你双声道功率放大器是一种能够增强音频信号电压和功率的电路,常用于音响设备和低功率音频放大器中。
在本课程设计报告中,我们将设计一个迷你双声道功率放大器电路,目标是实现高质量音频放大和低功率损耗。
1. 设计目标本次设计的目标是设计一个迷你双声道功率放大器,满足以下要求:- 输入信号范围为0.1~1V- 输出功率不低于1W- 频率响应范围为20Hz~20kHz- 高品质的音频放大效果- 低功率损耗2. 设计原理迷你双声道功率放大器主要由以下几部分组成:- 输入级:负责放大输入信号,增加电压和功率。
- 驱动级:负责驱动功率管,提供足够的电流和电压。
- 输出级:负责从驱动级接收放大的信号,推动负载,实现高品质音频放大。
3. 输入级设计输入级使用了运放进行信号放大,采用了同相输入的反馈电路。
运放的增益由电阻分压产生,具有不失真、稳定可靠的特点。
4. 驱动级设计驱动级采用了功率管进行驱动。
功率管需要提供足够的电流和电压来驱动负载,因此选择了具有高功率和高转导的功率管。
5. 输出级设计输出级采用了推挽输出模式,使用了NPN和PNP晶体管进行负载的推动。
输出级的电路设计要求保证信号的线性放大和功率输出。
6. 电源设计为了保证放大器的稳定和工作效果,需要提供稳定可靠的电源。
选择了直流电源作为电源供给方式,通过稳压电路来提供稳定的直流电压。
7. 总结本次迷你双声道功率放大器的设计从输入级、驱动级、输出级和电源设计等方面进行了详细的分析和设计。
通过合理选择器件和电路参数,能够实现高质量音频放大和低功率损耗的效果。
这对于音响设备和低功率音频放大器的设计具有重要的参考价值。
1 概述在介绍音频功率放大器的文章中,有时会看到“THD+N”,THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写,译成中文是“总谐波失真加噪声”。
它是音频功率放大器的一个主要性能指标,也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。
THD+N性能指标THD+N表示失真+噪声,因此THD+N自然越小越好。
但这个指标是在一定条件下测试的。
同一个音频功率放大器,若改变其条件,其THD+N的值会有很大的变动。
这里指的条件是,一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN(一般常用1KHZ)、一定的输出功率Po下进行测试。
若改变了其中的条件,其THD+N值是不同的。
例如,某一音频功率放大器,在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试,其TDH+N=0.003%,若将RL改成16欧,使Po增加到50mW,VDD及FIN不变,所测的TDH+N=0.005%。
一般说,输出功率小(如几十mW)的高质量音频功率放大器(如用于MP3播放机),它的THD+N指标可达10-5,具有较高的保真度。
输出几百mW的音频功率放大器,要用扬声器放音,其THD+N一般为10-4;输出功率在1~2W,其THD+N更大些,一般为0.1~0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关(如A类功放、D类功放),例如D类功放的噪声较大,则THD+N的值也较A类大。
这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的,在实际上音频范围是20Hz~20kHz,则在20Hz~20kHz范围测试时,其THD+N要大得多。
例如,某音频功率放大器在1kHz时测试,其TDH+N=0.08%。
若FIN改成20Hz-20kHz,,其他条件不变,其THD+N变为小于0.5%。
输出额定功率的条件过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。
课程设计报告课程名称:模拟电子技术基础设计名称:带前置放大的音频功率放大器姓名:学号:班级:日期:摘要本电路设计采用前置放大电路和音频功率放大电路相结合的放大模式,前者采用有“运放之皇”的NE5532对电压进行放大,后者采用性能优良的LM386对电压和电流放大,给音响放大器的负载(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出的信号的非线形失真尽可能的小,效率尽可能的高。
在前置放大和功放之间加上一个滑动变阻,就保证了音量可调,在滑动变阻器之前再加上一足够大电阻,这样保证了信号不失真。
除此之外,加上相应的旁路电容又使得电路具有杂音小,有电源退偶,无自激等优点。
根据实例电路图和已经给定的原件参数,使用multisim10软件模拟电路,并对其进行静态分析,动态分析,显示波形图,计算数据等操作。
关键词: NE5532 LM386 性能优良音量可调杂音小目录一、设计的目的及任务1.1设计的目的1.2 设计的任务及要求二、电路设计总方案及原理框图2.1原理框图2.2电路设计方案三、各组成部分的工作原理3.1.1弱信号前置放大级电路图3.1.2前置放大电路图工作原理3.2.1音频功率放大电路图3.2.2音频功率放大电路的工作原理四、电路仿真4.1 设计的总电路图4.2应用Multisim 11进行的仿真结果五、电路的安装及调试六、电路的实验结果七、实验总结八、仪器仪表明细清单参考文献一、设计的目的及任务1.1设计的目的1,了解音频放大电路的形成和用途。
2,掌握音频放大电路的一种实现方法。
3,提高独立设计电路和验证试验的能力。
4,熟悉运用Multisim 11软件进行仿真,学会焊接技术。
1.2 设计的任务及要求前置放大器的放大倍数为10 倍,使用单电源低噪声集成运放NE5534、OP-27A,功率放大采用LA4100、或LM386、或其他型号。
音量可调,杂音小,有电源退耦,无自激。
二、电路设计总方案及原理框图2.1原理框图图1系统原理框图2.2电路设计方案根据推任务要求,设计总电路需要弱信号前置放大级电路和功率放大电路两个基本电路,其中前置级主要完成小信号的电压放大任务;功率放大级则实现对信号的电压和电流放大任务。
学号:课程设计题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程学院专业班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生:专业班级:指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现初始条件:可选元件:集成功放,电容、电阻、电位器若干;或自选元器件。
可用仪器:示波器,万用表,毫伏表等。
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。
完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试,并自制直流电源。
(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。
③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图,确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。
④安装调试并按规要求格式完成课程设计报告书。
⑤选做:利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排:1、2016年12月查阅资料,确定设计方案;2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等;3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改;4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告;5、2016年01月11日完成答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)1引言 (1)2音频功率放大器的工作原理及组成 (2)2.1前置放大电路 (2)2.2功率放大电路 (2)3方案设计与选择 (4)3.1 功率放大器的选择 (4)3.1.1 OTL互补对称功率放大器 (4)3.1.2用集成器件TDA2030实现 (5)3.1.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放 (6)3.1.4 基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放 (6)3.1.5 比较与选择 (8)3.2 整体电路 (8)3.2.1 主要元件:TDA2030 (8)3.2.2 放大电路的基本设计 (9)3.3 各模块功能与设计 (10)3.3.1 放大模块 (10)3.3.2 输入模块 (11)4电路原理及分析 (13)4.1电路图 (13)4.2 波特图输出如图 (14)4.3 输入输出波形仿真 (15)4.3.1 仿真波形情况 (15)4.3.2 灵敏度测量 (16)5 实际测试 (17)6 主要元件介绍及参数 (18)6.1 TDA2030 (18)6.1.1 TDA2030参数 (18).6.1.2 TDA2030介绍 (19)6.2 1N4007G基本参数 (19)6.3 2N2222A基本参数 (19)7 电路仿真与调试 (20)7.1 Proteus仿真 (20)7.2 Multisim软件对直流稳压电源仿真 (21)8 实物展示 (22)9 元件清单 (23)10 心得体会 (24)参考文献 (25)摘要音响放大器的设计目的是为了更好的掌握集成功率放大器部电路工作原理,学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。
音频功率放大电路课程设计报告
一、设计题目
题目:音频功率放大电路
二、设计任务和要求
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8Ω。
2)设计要求
频带宽50H
Z ~20kH
Z
,输出波形基本不失真;电路输出功率大于8W;
输入灵敏度为100mV,输入阻抗不低于47KΩ。
三、原理电路设计
功率放大电路:
功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
在很多电子设备中,要求放大电路的输出级能够带动某种负载,例如驱动仪表,使指针偏转;驱动扬声器,使之发声;或驱动自动控制系统中的执行机构等。
也就是把输入的模拟信号经被放大后,去推动一个实际的负载工作,所以要求放大电路有足够大的输出功率,这样的放大电路统称为功率放大电路。
而音频功率放大器的作用就是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出的信号的非线形失真尽可能地小,效率尽可能的高。
随着半导体工艺,技术的不断发展,输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。
功率VMOS管的出现,也给功率放大器的发展带来了新的生机。
总之,功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率,故功率放大器应具有以下几个主要特点:
1. 输出功率要足够大
工作在大信号状态下,输出电压和输出电流都很大.要求在允许的失真条件下,尽可能提高输出功率。
2. 效率要高
功率放大器实质上是一个能量转换器,它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载,因此,要求转换效率高.在直流电源提供相同直流功率的条件下,输出信号功率愈大,电路的效率愈高。
3. 非线性失真要小
功率放大器是在大信号状态下工作,电压,电流摆动幅度很大,而且由于三极管是非线性器件,在大信号工作状态下,器件本身的非线性问题十分突出,因此,输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真.在实际应用中,要采取措施减少失真,使之满足负载要求.
设计流程:
(1)方案比较与确定
方案一.用分立元件实现
分立元件是电子电路的基础元件,一直以来都是在它的基础之上分析和设计电路的。
但是随着科技的发展,近年来出现了各式各样的集成器件,使分立元件的主体地位逐渐被集成元件所取代。
虽然如此,不过在一些小型的电子电路中,它的优势依然不减。
总的来说,分立元件,散热快,价格便宜,在设计中自由性也比较大。
方案二.用集成器件实现
集成功率放大器是在集成运算放大电路的基础之上发展起来的,其内部的电路和原理与集成运算放大电路基本类似。
但是它又和集成运放有很大的不同,这在于它的安全性,高效性,低失真上优于集成运放,并且输出功率大。
电路内部多施加深度负反馈。
集成功率放大器广泛应用于各种各样的电器中,输出功率由几百毫瓦到几十瓦。
除了单片集成功放电路外,还有集成功率驱动器,它与外配的大功率管及少量阻容元件构成大功率放大电路,有的集成电路本身包含两个功率放大器,称为双声道功放。
集成功率放大器不仅具有体积小,重量轻,成本低,外围元件少,安装调试简单,使用方便等优点;而且在性能上也优于分立元件,例如温度稳定性好,功耗小,失真小,特别是集成功率放大器内部还设置有过热,过电流,过电压等自动保护功能的电路对电路自行进行保护。
通过比较,由于使用分立元件所用的单个器件比较多,从而考虑的各种反馈电路和保护电路会比较多,实现起来会相对复杂;另外,集成器件在很多方面明显优于分立元件。
所以我们运用集成芯片TDA2030完成音频功率放大电路的设计,能够更好地达到设计任务和要求。
TDA2030简介:
TDA2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路,它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。
意大利SGS公司、美国RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同类产品生产,虽然其内部电路略有差异,但引出脚位置及功能均相同,可以互换。
TDA2030功率放大器采用晶体三极管的电流放大作用将电源的输入功率转换为按照输入信号变化的放大电流。
声音可以看做不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,基于这个原理,若将小信号注入基极,则集电极的电流等于基极电流的β倍,接着将这个信号用隔直电容隔离出来,就可以得到电流是原先的β倍的放大信号,这就是晶体三极管的放大作用。
经过接连不断的电流放大,就可以实现功率的放大。
据统计,已生产成的各种单片功率集成电路中,输出功率最大的不过20W,但是TDA 2030的输出功率却可以达到18W,倘若把两块集成电路组成BTL电路,那么输出功率可以达到35W。
另外,大功率集成电路由于所需的电源电压很高,输出的电流很大,在使用过程中如果不小心很可能使它烧坏,不过在TDA 2030集成电路中,内部设计了较为完善的自我保护电路,一旦输出电流过大或管壳过热,集成电路能自动地减流或截止,使自己得到保护。
电路特点:
[1].外接元件非常少。
[2].输出功率大,Po=18W(RL=4Ω)。
[3].采用超小型封装(TO-220),可提高组装密度。
[4].开机冲击极小。
[5].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、电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等。
[6].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分或小型功放再合适不过了。
引脚情况:
1脚是正相输入端
2脚是反向输入端
3脚是负电源输入端
4脚是功率输出端
5脚是正电源输入端。
TDA2030示意图:
(2)整体电路框图的确定
(3)元件选择
(4)总的电路图
四、电路调试过程与结果
(1).测试工具:信号发生器,示波器,数字万用表
(2).测试数据:输出电压:Uo=Ui*(1+R4/R5)输出功率:Po=Uo2/Ro
放大倍数:Au =1+R4/R5≈19.9
测试条件:直流电源电压15v,输入信号100mv,输入频率1KHz,负载电阻8 。
理论数据:
(3).误差分析:
从波形图中可以看出实测数据与理论数据存在误差,电压放大倍数不是理论上的20倍,而是有所偏大。
因为电路板的原理设计不是很合理,元件的数值与理论有一定的差距,元件相互之间的影响,还有集成功放芯片会发热,周围环境温度对它会产生影响,从而也导致了一定的误差。
(4).波形图:
运用Multisim仿真就得到了仿真的波形:
在下图中,波形小的为输入波形Ui,输入端为B端;大的为输出波形Uo,输入端为A端。
由图形可以看出在一定的范围内信号得到了放大,达到了实际的效果,基本上完成了任务的要求。
五、总结
优点:仅需一个集成功放和较少的外部元件就可以组成一个电路,以完成音频功率放大的功能,简单易行,并且装置调整方便、性能指标好。
而核心元件TDA2030具有体积小、输出功率大、失真小等特点,并且内部设计有完整的保护电路,能自我保护。
缺点:电路板的原理设计不是很合理,元件的数值和理论有些偏差,加上集成功放芯片会发热,从而导致测得的数值与理论的数值存在误差。
改进方案:在下次的设计中,使电路板的原理设计更加合理,尽量使元件的数值接近理论的数值,并且想办法安装散热器,使周围环境温度对集成功放产生的影响降到最低。
心得体会:通过这次模拟电子课程设计,我学到了很多东西,受益匪浅。
第一,学到了在模电理论方面和实践方面的知识;第二,锻炼了自己的动手能力;第三,巩固了对Multisim仿真软件的应用;第四,加深了对模电元器件认识;第五,使我对这门课程设计非常感兴趣。
总的来说,使我认识到课本上的知识只有应用到实践中,才会真正地体会到知识的力量,它是多么的奥妙。
以前对模电的知识有许多疑惑的地方,通过这次课程设计,都很快豁然开朗了。
原来模电是应用性这么强的一门学科,如果透彻掌握它的话,就可以设计出许多可以实现各种各样功能的电路,然后做出实物来。
多么美妙啊,使我对它的兴趣大大加深,以后我要好好的学习和研究模电,尽量做到可以得心应手地应用它。
在设计的过程中,也加强了我的思考和解决问题的能力,要完成一项任务并不是轻易成功的,过程中少不了困难,这时需要的是耐心和永不放弃的毅力,所以这次课程设计亦锻炼了我的意志。
我知道因为个人能力的局限性,肯定有不足的地方,不过我会再接再厉,更加努力学习模电,不断提高自己的能力,争取在下次的设计中做到更好。
附录:完整的装配图。