音频放大器的设计
学院：机械与电子工程学院年级专业：机械电子工程102
摘要
本次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。几乎所有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。
这款功放采用了典型的OCL功放电路，具有结构简单，输出功率大，失真小等特点，应用十分广泛。本设计主要包括两部分放大电路电路：前置放大电路、OCL功率放大电路。前置放大级采用的是集成运算放大器NE5532AP，NE5532AP 在噪声、转换速率、增益带宽积等方面具有优异的指标。OCL功率放大电路采用TDA2030音频放大器芯片，其性能优良，由它组成的功率放大器可以很好的满足设计要求。本设计将通过电路分析设计、NI Multisim电路仿真及分析完成。
关键词：NE5532AP；TDA2030；失真小；音频功率放大器
目录
1 设计任务 (4)
1.1 设计目的和意义 (4)
1.2 放大指标 (4)
2系统设计 (4)
2.1 总体方案设计 (4)
2.2 具体电路设计 (5)
2.2.1前置放大电路的设计 (5)
2.2.2功率放大电路的设计 (6)
2.3 系统总体电路 (7)
2.4 系统所用元器件 (8)
3系统调试与仿真 (8)
3.1 前置放大器调试 (8)
3.2 OCL功率放大电路的调试 (11)
3.3 总电路调试 (12)
4总结 (14)
4.1 本系统的优缺点 (14)
4.2 心得体会 (14)
参考文献 (14)
1 设计任务音频功率放大器设计
1.1 设计目的和意义
日常生活中涉及到发声的电子设备大多数都要用到音频功率放大器，本设计的目的就是为了满足其需要，要求在较小失真的情况下满足一定的放大倍数以推动负载（如扬声器）正常运行。
1.2放大指标
1、最大不失真输出功率：P OM≥0.5W
2、负载电阻R L=4Ω
2 系统设计
2.1 总体方案设计
根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。下面主要介绍各部分电路的特点及要求。
图1音频功率放大器组成框图
本设计的音频功率放大器是一个多级放大系统。首先根据输出功率的确定电源大小和整个系统的增益。因为音频功率放大器的最大不失真输出功率P OM≥0.5W。所以音频功率放大器的输出幅值V OM≥√(2P OM R L)= √(2*0.5*4)=2（V）。当输入信号最小值为1mV时，整个放大系统的电压放大倍数为：A V=V OM/V i=2/(1*10^(-3))=2000倍，即20lg(2000)=66(dB)。根据整个放大系统的电压增益，合理分配各级单元电路的增益。前置放大器的电压放大倍数取80；功率放大器级（采用集成功放）电压放大倍数取30倍（考虑到实际电路中有衰减）。
音频功率放大器供电电源的选取主要从效率和输出失真大小方面考虑。如上所述，该系统的输出信号幅值为11.3V，从提高效率的角度考虑，电源电压越接近11.3V越好，但这样输出信号的失真将增大；从减小失真的角度考虑，可适当的提高电源电压。综合考虑，音频功率放大器整个系统的电源电压采用±15V供电。
下面将对两个放大电路分别进行详细的分析和设计。
2.2具体电路设计
2.2.1 前置放大电路的设计
前置电路的作用：将节目源输出的电信号进行加工处理和不失真电压放大，使之达到一定幅度去推动功率放大器，确保功率放大器正常工作，并能对重放声音的音调、音量、响度和立体声进行一系列控制。
声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。
对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。
根据音频信号的特点，前置放大器选择由NE5532AP集成运算放大器构成的电压放大器完成。NE5532AP在噪声、转换速率、增益带宽积等方面具有优异的指标，由它组成的电压放大器可以很好的满足设计要求，电路如图2所示。
前置放大器由两级放大器组成，第一级采用NE5532AP构成的电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高的特点。第二放大器采用NE5532AP组成的电压并联负
