功率放大器的设计与实现

1绪论 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2课题目标 (1)

1.3TDA2030的介绍 (1)

1.4双联电位器简介 (3)

1.5M ULTISIM软件简介 (3)

2功率放大器设计 (4)

2.1功放电路研究的主要问题 (4)

2.2功率放大器的组成 (4)

2.3稳压电源的设计 (5)

2.4前置放大电路的设计 (6)

2.5功率放大电路的设计 (8)

2.6功率放大电路的整体分析 (11)

3功率放大器的安装与调试 (11)

3.1安装步骤 (11)

3.2电路板的检查与调试 (12)

4总结 (13)

1绪论

1.1课题背景

功放全称为功率放大电路，在我们的日常生活中会遇到许许多多的功放（扩音机），比如我们常用的电脑、手机、收音机、MP3、音响、扩音器等上面都会有功放，可以说在我们生活中遇到的凡是能发出声音的仪器设备上面都会有功放，可见功放和我们的生活联系的是多么的紧密。

在我们学习《模拟电子技术》时知道，功放的种类有很多，按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放、乙类功放、甲乙类功放和丁类功放；按电路所用的器材分类，功放可以分为电子管放大器、晶体放大器和集成电路放大器；按照功能分类，功放可以分为前级功放、后级功放和合并式功放；按用途不同，可以分为AV功放，Hi-Fi功放；其中甲乙类是我们比较熟悉的功放。基于功放的实用性与可操作性，这次我们小组选取《功放电路设计》作为设计题目，采用集成功放芯片TDA2030为核心,设计一个带音量控制、高音控制、低音控制、左右声道均衡控制的功率放大器。由此能更加的熟悉功放以及在设计与制作过程中体会设计电子器件的乐趣。

1.2课题目标

（1）．学习综合性电路设计和电子系统设计、电路装配、指标调测、故障处理、设计报告的撰写等方法。

（2）．学习电路焊接的基本技巧，熟练使用电烙铁、剪钳、万用表等电子工具，以及焊接完成后的电路调试、故障处理的能力。

（3）．以小组的方式完成，锻炼我们的团队协作能力，为以后做别的课题打下基础。

（4）．学习先进的电子电路设计理念，综合应用电子电路的基本知识，采用EDA技术独立设计电子电路的方法，

（5）．了解Multisim的使用方法，学会使用Multisim进行模拟电路的设计、调试，为以后自己能独立设计电路打下基础。

（6）．培养理论联系实际的正确设计思路，训练综合应用所学电子电路的理论知识去分析和解决工程实际问题的能力，培养创新能力。

1.3TDA2030的介绍

TDA2030A是电话机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。如下图所示，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。

引脚接入情况

1脚是正向输入端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特点

U1

TDA2030

常用符号

外形图

内部结构图

（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。

1.4双联电位器简介

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。

而双联电位器简单来说就是有两个三脚电位器构成。

1.5Multisim 软件简介

Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

Multisim 的具体功能为：构建仿真电路、仿真电路环境、multi mcu（单片机仿真）、FPGA、PLD，CPLD 等仿真、通信系统分析与设计、PCB 设计、自动布

1、4脚接焊在一起接地2脚接左声道输出3脚接左声道输入5脚接右声道输出6脚接右声道输入

4

1

2

5

6

3

外部结构图

线、器件建模及仿真、电路的构建及仿真、系统的组成及仿真、仪表仪器原理及制造仿真。

由此可见Multisim 的功能很是强大，特别是在电子信息方面的应用非常的广泛，使用该软件设计电路由于能实现仿真，所以既省时间又省物力，可以实现快速、高效的设计电路。

2功率放大器设计

2.1功放电路研究的主要问题

（1）要求输出功率尽可能大：要求输出电流和电压都大，管子运行在极限状态。（2）电路效率要高：效率是指负载得到的有用信号功率与电源供给的直流功率之比，比值越大效率越高。

（3）非线性失真尽可能小：功率与失真是一对矛盾，一般输出功率越大失真越严重。

（4）半导体的散热问题：功放电路中很大一部分功率被集电结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足够大的功率，散热非常重要。

（5）功放管的保护问题：为输出足够大的功率，管子承受的电压很高，通过的电流很大，管子较容易损坏。

2.2功率放大器的组成

多功能高质量的功率放大器分为两大部分，即前置放大部分和功率放大及电源部分。

前置放大

功率放大

电源

输入

信号

输出

信号

前置放大器：前置放大器起匹配作用，其输入阻抗高（不小于10kΩ），可以将前面的信号大部分吸收过去，输出阻抗低（几十Ω以下），可以将信号大部风传送出去。同时，它本身又是一种电流放大器，将输入的电压信号转化成电流信号，并给予适当的放大。

前置放大部分又分为信号源前置放大器和主控前置放大器二部分。信号源前置放大器的作用：均衡输入信号并改善其信噪比。

主控前置放大器的作用：三个功能：放大微弱的音频信号，获得平直的频响，进行控制并美化音质。控制并美化音质是指音量、响度、音调和通道间的平衡等具体功能。

功率放大器组成框图