高保真音频功率放大器设计

高保真音频功率放大器课程设计一、设计任务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。

音频功率放大器的特点：1. 输出功率足够大；为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。

2. 效率要高；功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比。

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，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。

根据框图设计出高保真音频功率放大器。

高保真音频功率放大器设计框图二、设计要求A要求了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。

B要求掌握音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的装调技术。

三、主要技术指标根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、BTL电路。

完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。

A输出功率10W频率响应20-20KHZ效率>60失真度<0.5%B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。

（用PSPICE、EWB软件完成仿真）C安装调试并按规定格式完成课程设计报告书D自制电源。

…电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器'上海大学机自学院自动化系自动化**:***·学号:****: ***2018年6月29日一、项目名称高传真音频功率放大器!二、用途家庭、音乐中心装置中作主放大器三、主要技术指标1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8)2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W )3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W )4. 输入电阻 Ri＞10k ( f=1kHz )'5. 频率响应 BW=50Hz～10kHz ( R L=8，Po＞5W)四、设计步骤1．电路形式电路特点分析：较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。

功率输出级由互补对称电路组成。

推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

2.设计计算：、设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。

（1）电源电压的确定输出功率 W P 50> )(228588.01V V cc =⨯⨯=（2） 输出级（功率级）的计算WP P V Vcc V ARL V I MM C ce cc CM 12.01121375.18/112/0=======功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C LL 200021)5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取~1欧姆。

/（3）推动级（中间级）的计算mA I I M b C 5.2732=> 取I C2=40mAV V V CC C 222==222/C CC M C I V P •=mW 4404011=⨯=消除交越失真二极管D1N4148Ω=-=-=+25040)111(223109mA VI V V R R C Mbc CC因为L R R R ≥>109 取R 9=170Ω,R 10=80Ω.uFR R f C L 110//21)5~3(1093≈=π，取C 3=110uF/15VmA mAI I C b 4.01004022===β典型电路中R 7+W 1、R3之路电流应不小于（3~5）I b2 取I R8=,则R 8=580ΩΩ≈=+=+K mAVI I V R R b R CC W 1.68.1112/2817选取R7=ΩK ,R W1=ΩK ，以达到调节的最佳点。

高保真音频功率放大器设计高保真音频功率放大器是一种能够放大电信号的设备，用于驱动扬声器或头戴耳机等音响设备。

它的设计目标是尽可能地保持输入信号的原始特性，同时输出高质量的音频信号。

本文将介绍高保真音频功率放大器的设计中的关键因素和步骤。

首先，设计一个高保真音频功率放大器的关键因素之一是选择合适的放大器拓扑结构。

通常使用AB类放大器作为高保真音频功率放大器的基本拓扑结构。

AB类放大器有两个工作状态，A类状态用于低功率操作，而B类状态用于高功率操作，这可以提供高效率和低失真的输出。

其次，使用线性化技术对放大器进行线性化处理也是关键因素之一、线性化技术的目的是减小失真并提高放大器的线性度。

常见的线性化技术包括负反馈、反噪音技术、温度补偿技术等。

负反馈是一种将输出信号与输入信号相比较的技术，通过调节放大器的增益和频率响应来减小失真。

反噪音技术通过消除输入信号中的噪音来提高放大器的信噪比。

温度补偿技术可以有效地消除温度对放大器性能的影响。

另外，选取合适的元件和电路参数也是设计高保真音频功率放大器的重要步骤之一、首先，选取合适的功率管要求其具有低失真、高带宽等特性。

其次，电源的设计也很关键。

音频功率放大器的电源设计需要保证输出信号的稳定性和供电的整洁性，以避免电源噪声对音频信号的干扰。

辅助电路、滤波器、阻抗匹配网络等也需要合理选取和设计。

最后，进行实际的电路实现和调试是设计过程的最后一步。

设计者需要通过仿真和实际测量来验证设计的性能和指标。

同时，还需要不断地调整电路参数和元件选择，以达到设计要求。

综上所述，设计高保真音频功率放大器需要考虑到拓扑结构的选择、线性化技术的应用、元件和电路参数的选取等关键因素。

通过合理设计和调试，可以实现高保真和低失真的音频放大效果。

高保真音频功率放大器设计书摘要本文介绍了采用集成功放芯片TDA2030A设计高保真音频功率放大器的原理与方法，主要是阐述如何使用集成功放TDA2030A设计并制作高保真音频功率放大电路。

阐述了音频的前置放大电路，集成芯片的结构分析以及比较选取，重点分析了TDA2030A功放电路的结构，以及其外围电路，利用两个对称正相、反相集成功放的平衡电路使得整个电路的输出功率更大，效率更高。

并且TDA2030A集成功放上升速率高、瞬态互调失真小、保护性能以较完善、电源接通时冲击噪声小、外围电路简单，使用方便。

同时在电路中加入了几个电位器实现对输出功率可调，使功放的实用性更好。

关键词：TDA2030A；高保真；失真小；输出功率大；效率高1、设计要求及技术指标1．1、设计题目：高保真音频功率放大器的设计与实现1．2、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）。

集成运算放大器uA741、NE5532。

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：函数信号发生器，示波器，万用表，毫伏表1．3、设计要求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、并画出体电路原理图。

根据技术指标和已知条件，。

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、在万能板或面包板上完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试；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。

1．4、设计任务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。

1．5、主要技术指标输出功率：10W/8Ω；频率响应：20~20KHz；效率：>60﹪；失真小。

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。

目录摘要 (1)1设计内容及要求 (2)1.1 设计目的及主要任务 (2)1.1.1设计目的 (2)1.1.2 设计任务及主要技术指标 (2)1.2设计思想 (2)2 方案论证及整体电路工作原理 (3)2.1方案确定与论证 (3)2.2整体电路工作原理 (3)3电路单元模块设计 (4)3.1 电源电路的设计 (4)3.2 音频输入的设计 (4)3.3 集成功放的设计 (4)3.3.1 TDA2030的OTL电路 (4)4器件选择及参数计算 (5)4.1 输入电容的选取 (5)4.2自举电容的选取 (5)4.3反馈电阻电容的选取 (5)4.4输出电容的计算 (6)4.5音频输出器的选取 (6)5电路安装与调试 (6)5.1 电路的安装 (6)5.2 电路的调试与数据测定 (6)5.2.1输出电压的测定 (7)5.2.2输出功率的计算 (7)5.2.3电源供电功率的测定 (7)江西蓝天学院《模拟电子系统课程设计》5.2.4 效率的计算 (7)5.2.5输出电压波形图 (8)6 电路主要参数测定 (8)6.1 极限使用条件 (8)6.2典型工作点主要电参数 (9)6.3 波形参数 (10)6.4实物图 (12)7设计电路的特点及改进意见 (13)7.1 设计电路的特点 (13)7.2 电路改进意见 (13)8 元件列表 (13)9 心得体会 (14)参考文献 (16)２摘要本文介绍了采用集成功放芯片TDA2030设计高保真音频功率放大器的原理与方法，阐述了集成芯片的比较选取，重点分析了TDA2030功放电路的结构，记录了其各项性能指标。

该功放的设计避免了单立元件组合电路布线复杂，输出信号失真大的缺点，TDA2030 双声道功率放大集成电路，该电路具有声道分离度高、电源接通时冲击噪声小、外接元件少，最大电压增益可由外接电阻调节等特点。

关键词：TDA2030；高保真；失真小；效率高AbstractThis paper introduces an integrated power amplifier chip TDA2030 high-fidelity audio power amplifier design principle and method of chip on the comparative selection, focused on analyzing the structure of TDA2030 amplifier circuit record of its performance indicators. The amplifier design to avoid a single element circuit wiring complexity, the output signal distortion major shortcomings, TDA2030 dual channel power amplifier integrated circuits, the circuit has a high channel separation, the impact of noise when connected to power a small external components less, the biggest gain by external resistor voltage regulator and so on.Key words: TDA2030; fidelity;small distortion ; efficient1 设计内容及要求1.1设计目的及主要任务1.1.1设计目的①要求了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。

辽宁工业大学电子技术基础课程设计（论文）题目：高保真音频功率放大器设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电子技术教研室学号学生姓名专业班级课程设计高保真音频功率放大器的设计与制作（论文）题目课程设计（论文）任务设计参数：1. 采用全部或部分分立元件设计一种音频功率放大器。

2. 额定输出功率W P 100≥3. 负载阻抗Ω=8L R 。

4. 失真度%3≤γ5. 设计放大器所需的直流稳压电源。

设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。

必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。

2 .确定合理的总体方案。

对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。

3 .设计各单元电路。

总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。

在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

进度计划1、了解任务，查阅资料，理解掌握电路的设计要求。

（1天）2、设计积分电路，单稳态触发器。

（2天）6、撰写、打印设计论文（1天） 4、确定各个原件参数。

（2天）5、对个单元电路以及整体电路进行软件仿真。

（2天） 3、设计电子开关，恒流源电路。

（2天）教师评语及成成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大、音频信号的传输增强，与输音器、放大器、音频转换器等配接使用，其品质的优劣影响到音频传输效果的好坏。

本设计较严谨地处理了各个环节的技术衔接和设计，能较好地达到音频传输效果，利用分立元件和集成元件设计电路有其使用价值和研究价值。

关键词：音频功率放大器；信号；输出级；前置放大级目录第一章 绪论 ............................................................................................................................................ 4 第二章 设计思路与方案 . (5)2.1 设计思路 (5)2.2 设计方案 (5)2.2.1 甲类放大器 (5)2.2.2 乙类双电源互补 (6)2.2.3 BTL集成功 (7)第三章单元电路的设计与选择 (8)3.1 电源电路 (8)3.2 降压整流电路 (8)3.3 功率放大电路 (9)3.4 元件的选择 (9)第四章安装与调试 (11)4.1 安装 (11)4.2 调试 (11)第五章总结........................................................................................................................13参考文献.. (14)附录............................ (15)第一章绪论功率放大器，简称“功放”。

一、任务技术指标设计一个高保真音频功率放大器。

基本要求：1、输出功率10W/8Ω；2、频率响应20~20KHZ；3、效率>60﹪，失真小。

二、总体设计思想1、基本原理本设计主要由功率放大器、信号变换电路、辅出功率显示电路和保护电路组成。

功率放大器部分采用D类功率放大器确保高教率，在5V供电情况下输出功率大于l W，且输出渡形无明显失真，低频输出噪声电压很低；信号变换部分采用差分放大电路，将双端输出信号变为1:1的单端输出信号；电路简单合理，保护电路部分采用电赢互感器监控，实现输出短路保护2、系统框图图1 系统框图三、具体设计1、总体设计电路图2 总体设计电路其中DWQ是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R3是TDA2030同相输人端偏置电阻。

R1, R2决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。

该电路闭环增益为(R1+R2)/R1=(0.68+22)/0. 68=33. 3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。

静态工作点稳定性好。

C4,C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。

R4、R5组成茹贝尔网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。

DIODE1、DIODE2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。

2、模块设计（1）电源模块TDA2030功放板的电源电路如下图所示，为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*15V，滤波电容采用2个2200UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质图3 电源模块（2）TDA2030模块TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。

我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。

一、任务技术指标设计一个高保真音频功率放大器。

基本要求：1.输出功率10W/8Ω；2.频率响应20~20KH Z；3.效率>60﹪，失真小。

二、总体设计思想1.基本原理NE5532特点：•小信号带宽：10MHZ•输出驱动能力：600Ω，10V有效值•输入噪声电压：5nV/√Hz(典型值) •直流电压增益：50000•交流电压增益：2200-10KHZ•功率带宽：140KHZ•转换速率：9V/μs•大的电源电压范围：±3V-±20V•单位增益补偿极限参数：电气参数NE5532引脚图：图1 NE5532引脚NE5532功能特点简介:NE5532/SE5532/SA5532/NE5532A/SE5532A/SA5532A是一种双运放高性能低噪声运算放大器。

相比较大多数标准运算放大器，如1458，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。

这使该器件特别适合应用在高品质和专业音响设备，仪器和控制电路和电话通道放大器。

如果噪音非常最重要的，因此建议使用5532A版，因为它能保证噪声电压指标。

2.系统框图图2系统框图NE5532是典型的双极型输入运算放大器，用单个NE5532组成的小功率电路有很多版本，本人通过不断地对比和思考，对那些五花八门的电路图作了修改，最终确定了原理图(图1)。

放大倍数是由R3(R4)和R5(R6)来控制的，理论上说如果R3(R4)为1kΩ，R5(R6)为100kΩ，则其放大倍数为100倍，但对于耳放来说，这会引起自激，再说就算真的能达到100倍，效果也不可能好，所以这个电路用于前级时也最好别调成100倍。

当然，对于耳放定2～3倍可以让负反馈适量、音质柔和、清晰更通透，但放大倍数也不能太小，否则也会影响音质，大家可以反复调试，达到自己满意的效果。

笔者是将R3(R4)定为1k Ω，R5(R6)定为2kΩ，即2倍。

C5(C6)是输入回路的对地通路，在用于耳放电路时应该加大，原理图中的值为22 uF，但用于此耳放应该加大到100 uF。