音频小信号功率放大电路设计

2.2 设计思想
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。 前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同向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。后一级的主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而 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。
Ui Ui
经过前级运放的放大，由 Av’= =
=40，可以得到 Ui=400mv。于是我们得到了下
Ui0 10mv
一级功率放大电路的输入电压。
2、2、2 功率放大器的设计
这一部分的功率放大电路选用了 分立元器件组成的功率放大器，其结构就是集成功率 放大器的的内部结构，其特点就是对于电路结构了解的清晰明了，更好的掌握电路。缺 点就是复杂，难理解，使用起来非常不方便，而且容易损坏器件。
2
2 需求分析
2.1 设计任务及要求
2.1.1 设计任务
采用运算放大集成电路和功率放大集成电路设计音频功率放大器
2.1.2 设计要求
直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，要求： ① 3dB 通频带：20Hz～20kHz ② 放大倍数：≥40dB ③ 输入阻抗：≥10kΩ ④ 输出功率：5W / 8Ω负载
音频功率放大器
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 LM386 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，听到了悦耳的 嗡嗡声，设计题目也算比较圆满的完成了。

LM386音频放大电路的设计与制作1、概述1.1、音频功率放大器产品功能音频功率放大器是通过功率放大器(简称功放)给音频放大器的负载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，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。

1.2、性能指标1.2.1、信噪比(S/N)又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。

设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。

1.2.2、灵敏度对放大器来说，灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度；对音箱来说，灵敏度是指给音箱施加1W的输入功率, 在喇叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值。

1.2.3、阻尼系数负载阻抗与放大器输出阻抗之比。

使用负反的晶体管放大器输出阻抗极低，仅零点几欧姆甚至更小，所以阻尼系数可达数十到数百。

1.2.4、动态范围信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差.对器材来说,动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。

1.2.5、响应频率响应：简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。

对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。

1.2.6、屏蔽在电子装置或导线的外面覆盖易于传导电磁波的材料，以防止外来电磁杂波对有用信号产生干扰的技术。

1.3、生产成本电路简单，成本不高。

1.4、应用领域甲类功放失真最小，效率最低，发热最大。

功率不易做的很大。

乙类功放正负半周分别放大（推挽），引入多种失真，但效率高。

甲乙类功放小信号时工作于甲类大信号时工作于乙类，兼顾失真和效率，是目前主流功放类型，合理设计电路精选元器件，可以做出很高的指标。

丁类功放就是近年来兴起的数字功放，有极高的效率，也有相当高的技术指标，广泛用于小型电子产品中，比如汽车音响中。

但丁类功放在音响发烧友中还没有得到普遍认可。

梧州学院课程设计论文课程名称模拟电子技术 .论文题目音频功率放大器设计.系别电子信息工程系 .专业电子信息工程 .班级电本一班 . 学号 201301902100 .学生姓名聪明的小强 .指导教师 xxxx .完成时间 2014 年 12 月目录第一章、系统原理分析与设计任务 (3)1.1功率放大器的基本原理 (3)1.2设计任务 (3)第二章、设计方案分析 (4)2.1 TDA2030简介 (5)2.2 主要单元电路 (6)2.3 所需元器件 (6)第三章、制作、调试过程与测量数据分析 (7)3.1制作、调试过程与测量数据分析 (8)3.2 作品展示 (9)3.3小结 (10)3.4参考文献 (10)第一章系统原理分析与设计任务1.1 功率放大器的基本原理利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。

因为声音是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永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。

经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

功率放大器，简称“功放”。

很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

1.2 设计任务设计一个音频功率放大器，声音信号可直接由话筒或线路输入。

设计指标：（1）. 最大不失真输出功率：Po≥8W。

（2）. 额定负载电阻：R L=8Ω或4Ω。

（3）. 频带宽度：50HZ～20KHZ。

（4）. 非线性失真度：小于5％。

（5）. 具有音调控制功能第二章设计方案分析2.1 TDA2030简介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。

小信号放大电路图详解小 信号放大一直是电子设计竞赛经久不衰的题目，也是工程师们设计电路时经常遇到的问题。

作者历经小信号放大的血泪史，介绍了小信号放大中的集成芯片放大电 路、滤波器电路和分立元件放大器，有详细的电路图讲解哦！其中LC无源滤波器的软件设计、仿真以及硬件制作流程也合适很多其他电路设计。

第一部分：集成芯片放大器电路图讲解不知有多少童鞋知道TI公司的LHM6624。

这个芯片对于作者来说那是福星一枚。

其主要技术指标如下：Single/Dual Ultra Low Noise Wideband Operational Amplifier（单/双电源低噪声宽带小信号放大器）；其增益带宽积在单电源供电时可达1.5GHz，双电源供电时可达1.3GHz；供电电压双电源 （± 2.5V to ± 6V）单电源（+5V to +12V）；摆率（Slew rate） 350V/μs增益为10dB(AV = 10)时摆率400V/μs；输入噪声0.92nV/；输入失调电压典型值700uV 。

应用电路图如下：其中双电源供电±5V，C12，C13作用是电源滤波，即稳压；输入阻抗为50W；输出信号峰峰值可至8V（最好不要超过3V，因为大信号会出现非线性放 大）。

这是一个典型的同相放大器，放大倍数计算公式为AV=R14/R12，图中参数放大倍数20倍，即26dB。

值得注意的一点是电阻R16的作用：调 节零漂~如果对低频放大没什么特别需要的话，此处电阻R13，R16以及C11都可省略，但是如果想要放大直流信号的话，此处调节电路就十分有必要了。

模拟放大电路的电源滤波处理是十分有必要的，目的是防止高频模拟信号影响污染整个电源系统。

图中C12，C13在pcb中的位置要尽量靠近IC的电源入 口。

另外也可选择把磁珠（要求严格时可用电感，要求不高时可用100W电阻）和两个电容组成p形滤波电路， 这样可以把电源中的噪音滤得干干净净~2：滤波器滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两种，区别在于有没有外接电源。

1 VCC 2 9W 解： （1） Pom 2 RL
2 VCCU o 2 VCC 2 PE 11.5W RL RL
1 P ( PE Pom ) 1.25W V1 2 （2） U( BR)CEO 2VCC 24V
PCM 0.2Pom 1.8W V I CM CC 1.5 A RL
音频功率放大器的设计与制作 二、功放电路的主要技术指标
⒈ 输出功率 1 Po U o I o 2 其中 U o 和 I o分别为输出电压和电流幅度 ⒉ 效率
Po PE
其中Po为输出功率，PE为直流电源提供的功率
PE P O P C
1 PC 2


0
iC uCE dt 称为集电极耗散功率
音频功率放大器的设计与制作
3. 交越失真的产生与消除
u I (t )
0.7V 0.7V
A
t
B
uO (t )
当 0.7V uI (t ) 0.7V
t
V1和V2均截止，形成交越失真
解决方法：给A、B两点设置1.4V直流偏置电压，使放大器直流时恰好导 通。 此时，乙类功放变成甲乙类功放。
音频功率放大器的设计与制作 三、功放电路工作状态的选择
⒈ 工作状态分类
Q Q
VCC VCC
甲类 导通角 360
静态功耗大，失真小
乙类 导通角 180
静态功耗为0，存在失真
音频功率放大器的设计与制作
甲类
iC
I CQ
t
乙类
360 导通角 集电极效率 C 50% 理想值
1.互补对称功放电路基本概念 （1） 电路构成及工作原理

摘要................................................. - 1 - 1.TDA2030双声道音频功放设计.......................... - 1 -1.1TDA2030音频功率放大器电路工作原理........................ - 1 -1.2电路总图................................................. - 2 -1.3元器件清单............................................... - 3 -2 电路设计和参数计算................................. -3 -2.1电源部分................................................. - 3 -2.2音频输入端电阻电容的计算................................. - 4 -2.3功放部分TDA2030 ......................................... - 4 -2.4反馈电阻电容的计算....................................... - 4 -2.5输出电容电阻的选取....................................... - 4 -2.6二极管及其他电容的作用................................... - 5 -3安装与调试 ......................................... - 5 - 4性能测试与分析 ..................................... - 5 - 5心得与体会 ......................................... - 6 - 6参考文献 ........................................... - 6 - 附实图............................................... - 7 -摘要本设计主要由电源部分、音调控制级、功率放大级三部分组成。

dBm(Vout)
50 40 30 20 10
0 2.0
m1 freq=3.000GHz dBm(Vout)=30.919 m1 Max
m2 ind Delta= 1.000E7 dep Delta=-30.113 Delta Mode ON
m2
2.5
3.0
3.5
4.0
freq, GHz
图 5 三阶交调仿真
3 总结
本设计实现的功放指标如下表所示：
主要参数 频率
小信号增益 功率增益 饱和输出功率
PAE 回退 7dB 的 IMD3
指标 2.5~3.5
16 13 42 60 30.1
单位 GHz dB dB dBm % dBc
图 1 原理图
20
15
dB(S(2,1))
10
5
01.01.5来自2.02.53.0
3.5
4.0
4.5
5.0
freq, GHz
图 2 小信号增益
大信号仿真，Pin=26dBm。 功率增益如下图
图 3 大信号增益
输出功率 Pout 和功率附加效率 PAE 如图 4 所示：
图 4 输出功率和效率
线性度仿真，输入双音信号 3GHz，3.005GHz，单音输入功率 19dBm，三阶 交调信号如图 5 所示，IMD3=30.1dBc。
2.5~3.5GHz 功率放大器设计
1 电路设计 本设计目标频率为 2.5~3.5GHz,饱和功率大于 42dBm,效率大于 50%。 采用 Cree 公司的 GaN 芯片 CGH40010F 进行设计，偏置设置为 VD=28V，
ID=100mA，电路结构如下图所示：
2 仿真结果 小信号增益如图 2 所示：

《模拟电子技术基础》课程设计报告设计题目：OCL音频功率放大器院系：专业：班级：姓名：同组人员：学号：110706118二0一三年六月三十日目录首页 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

目录 .. (2)一、设计目的 (3)二、技术指标 (3)三、元器件清单 (3)四、电路框图 (4)五、单元电路的设计 (4)<1>总体方案设计 (4)<2>单元电路的选择与设计 (5)<3>总电路图及工作原理 (6)<4>问题及解决 (8)六、心得体会................................................................................................. 错误！未定义书签。

七、参考文献 (9)一、设计目的1、学习音频功率放大器的设计方法2、了解集成功率放大器内部电路工作原理3、根据设计要求,完成对音频功率放大器的设计,进一步加强对模拟电子技术的了解4、采用集成运放与晶体管原件设计OCL功率放大器5、培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力二、技术指标1、最大不失真输出功率：P OM>= 10W2、负载阻抗（扬声器）：R L = 8Ω3、频率响应：f L =100Hz ，f H = 15KHz4、输入电压：<= 100 mV5、失真度：γ<= 5%三、元器件清单OCL音频功率放大器元件明细表元件大小数量(单位:个) 运算放大器CF741 1二极管2CP10 2三极管3DG6 1 3DD01 1 3CG21 1 3DD1 1电阻1Ω 2 30Ω 1 240Ω 4 1KΩ 2 7KΩ 2 47KΩ 2 10KΩ 1 8KΩ 1电容0.1μF 110μF 2四、电路框图五、单元电路的设计<1>总体方案设计1、设计思路功率放大器的作用是给负载R l提供一定的输出功率，当R I一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。

音频功率放大器的设计任务书
1设计指标
（1）直接耦合的功率放大器，额定输出功率10W，负载阻抗8Ω；
（2）具有频响宽、保真度度、动态特性好及易于集成化；
（3）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。
2设计要求
（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。
3编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
4答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
音频功率放大器设计
摘要：这款功放采用了典型的OCL功放电路，为全互补对称式纯甲类DC结构，功放的每一级放大均工作于甲类状态。输入级和电压放大级采用线性较好的沃尔漫电路，差分管及电流推动管分别为很出名的K170、J74（可用K389、J109孪生对管对换）对管和K214、J77中功率MOS管，功率输出级为2SC5200和2SA1943大功率东芝管并联输出，功率强劲，驱动阻抗2Ω的喇叭也轻松自如，毫不费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求。
关键字：沃尔漫电路TIM共源-共基电路共射-共基电路1引言
在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
2设计思路
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。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电源电流变化微乎其微。由这种强大的驱动者来推动扬声器就能轻而易举的获得高保真的重放效果。为了能得到好的音质,在设计时,我采用了前后级分离。前置低放和末级功放完全分离,甚至分开供电。电路的方框图如图1所示。

毕业设计论文音频功率放大器的设计与调试孙梦琳指导老师姓名：程军武专业名称：应用电子班级学号：09131148论文提交日期： 2011 年月日论文答辩日期： 2011 年月日2011年月日摘要音响技术是专门研究声音信号的转换，传送，记录和重放的一门技术。

现代人对听觉水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多高，本立体声功率放大器是以集成电路 TDA2030A为主组成的立体声功率放大器，其采用典型的功率放大电路，具有失真小、外围元件少、稳定性高、频响范围宽、保真度高、功率大等优点，同时采用四运放 GL324A对输入音频信号进行处理及高、低音进行控制，从而更加保证输出声音的音质。

这是一款很适合无线电爱好者和音响发烧友自制的音响套材。

本功率放大器实际聆听，高音柔美细腻，低音丰满圆润。

关键词： TDA2030A GL324A功率放大AbstractAudio technology is devoted to the study of voice signal conversion, transmitted, record and playback of a foreign technology. The modern hearing level requirements more and more high, so the sound quality of audio authenticity wants more and more high, the stereo power amplifier is integrated circuit TDA2030A mainly comprised of stereo power amplifier, and its use of typical power amplifier circuit, which distortion is small, less component periphery, high stability, frequency response wide range, high fidelity, large power, etc, and also the SiYun put GL324A input audio signal processing and high, the bass control, and thereby more guarantee the quality sound output. This is a very suitable for radio enthusiasts and audio fancier homemade audio set of materials. The actual power amplifier to listen to, treble gently beautiful exquisite。

O C L音频功率放大器设计调试报告班级 11级电子（2）班学号 201172020247姓名芮守婷2013 年 6月 5日一、实验目的1、通过亲自实践，用分立元件搭接焊接成一个低频功放，在使其正常工作的基础上通过调试以达到优化的目的；2、通过此次试验验证模拟电子技术的有关理论，进一步巩固自身的基本知识和基础理论。

3、通过实验过程培养综合运用所学知识解决实际问题的工作能力；4、同时提高提高团队意识，加强协作精神。

二、指标要求1、输出功率：≧20W2、负载：8欧3、电压增益：40dB4、带宽：10HZ~40KHZ三、功放的分类及简单介绍功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载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，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。

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。

本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。

功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽电路和变压器耦合功放电路，等等。

我选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。

此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类。

推挽功率放大器的工作状态之所以设为甲乙类而不是乙类，其目的是为了减少“交越失真”。

若设置为乙类状态，由于两管的静态工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上，因而没有基极偏流。

这时由于管子输入特性曲线有一段死区，而且死区附近非线性又比较严重，因而在有信号输入、引起两管交替工作时，在交替点的前后便会出现一段两管电流均为零或非线性严重的波形；对应地，在负载上便产生了交越失真。

将工作状态设置为甲乙类便可大大减少交越失真。

这时，由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流I CQ。

3.1 功率放大电路很多系统需要对输出信号进行放大，以便提高带负载能力、驱动后级电路，因此要对其进行功率放大。

功率放大电路种类繁多，按原理分可分为甲类、乙类推挽、丙类谐振功率放大器等，可由三极管或集成运放芯片实现，应根据不同的功率放大指标，选择不同的方案。

甲类功率放大器中，在输入信号的一个完整的周期内三极管都是导通的，因而可保证无失真的电压输出，故甲类功率放大器有利于小信号的功率放大。

缺点是晶体管的静态工作点较高，静态损耗相对较大，效率比较低。

丙类谐振放大器采用谐振网络选频进行功率放大，适合于对载波信号或高频已调波信号进行选频放大。

缺点是谐振回路只能实现窄带选频。

当信号频带较宽时，可采用乙类推挽放大器。

乙类推挽功率放大电路由功率对管搭建而成。

在输入信号的一个周期内，两管半周期轮流导通，减小了单个管子的静态损耗，具有较高的输出功率与效率。

同时由于电路的对称性，可以在输出负载端得到完整的双极性波形。

电路如图3-24所示。

图3-24 乙类推挽功率放大电路此电路的前级由AD811组成同相放大器，放大倍数为311V R A R =+。

后级的功率对管构成乙类功率推挽输出形式，提供负载的驱动电流。

通过D1、D2的电压钳位及微调电位器R a2，可实现两功率管的微导通及上下电路的完全对称。

为保护晶体管及稳定B 点输出电流，输出级串接6.8Ω的小电阻，同时保证输出信号波形对称。

经实验测试，整个电路的输出阻抗小于15Ω，通频带大于10MHz ，且带内平坦，通带波纹小于0.1dB；空载时可对0～10MHz范围内峰峰值为20V的正弦信号无失真输出；输出端接50Ω负载时，无失真的最大输出电压峰峰值达到10V，并且在峰峰值为10V的输出状态下，频率大于2MHz仍无失真现象，效果良好。

需要注意的是，同相放大电路中的AD811放大倍数不能太大，否则芯片会存在一定程度的发热。

AD811是美国模拟器件公司推出的一种宽带电流反馈视频运算放大器。

１７这２种分频比的预置值为Ａ的双模计数器，将它置 于１２ ｂｉｔ预置值为Ⅳ的程序分频器之前。
程序分频器工作时，吞脉冲计数器先按“＋１７”方式 工作，当计满Ａ个脉冲后，吞脉冲计数器产生输出控 制脉冲，迫使程序分频器转换成“＋１６”方式工作。当程 序分频器完成一个计数周期Ⅳ以后，吞脉冲计数器回 到“＋１７”的工作状态。
该设计主要技术特性要求：（１）输出功率：５ Ｗ；（２） 负载阻抗：８ Ｑ；（３）输入电压：５ ｍＶ；（４）音调控制功 能：在１ ｋＨｚ处为０ ｄＢ，在１００ Ｈｚ和１０ ｋＨｚ处有＋１２ ｄＢ的调节范围。
２ 设计
首先确定整机电路设计内容、级数，再根据各级的 功能、技术指标要求，对整机作适当安排，确定各级增 益分配，然后对各级电路进行具体的设计计算。 ２．１确定各级放大倍数
注意到调频波段频率较高，中波波段频率较低，笔 者对于不同波段采用不同的程序分频器工作模式（见 图４）。这３种程序分频方式（÷２吞脉冲计数程序分频， 吞脉冲计数程序分频及直接程序分频）分别对应于ＦＭ 波段、ＳＭ波段及ＭＷ波段的频率接收。
（２）中频计数器 当芯片工作于自动搜索电台状态时，按照一定步 长变化的本振频率与参考频率之间的差频信号从ＩＦ 输入引脚送入ＰＬＬ芯片的中频计数模块。该模块有２ 个控制信号：计数器开启信号ＣＥ和计数时间控制信
由已知条件知输出电压：Ｖｏ＝、／只．。鼻。＝ ５ｖ３涵＝
６．３２。所以电压放大倍数Ａ。＝鲁＝每警笋＝１ ２６５。因电
路可能出现衰减，因此取Ａ．。＝１ ３００倍（６２ ｄＢ）。
因Ａ。：ＨＡ。；Ａ。。Ａ。：Ａ。，。各级增益分配为：前置
ｎ＝ｌ
级电压放大倍数Ａ。为６５倍（３６ ｄＢ）；音调控制级电压 放大倍数Ａ以为１倍（０ｄＢ）；功率放大级电压放大倍数 Ａ以为２０倍（２６ｄＢ）。各级增益分配方案还可在调试中 适当调整。 ２．２各级单元电路设计