音频功率放大器的设计报告666

华北科技学院课程设计音频功率放大器的设计报告目录一、设计任务和要求·········································（2）二、设计方案的选择与论证··································（2）三、电路设计计算与分析····································（4）UA741介绍····················································（4）前级电路原理图及仿真结果·······································（5）TDA2030介绍··················································（6）音频功放电路原理图及仿真结果····································（7）结果与分析··················································（8）总原理图····················································（9）PCB图······················································（10）四、总结及心得··············································（12）五、附录·····················································（14）六、参考文献················································（15）华北科技学院课程设计音频功率放大器的设计一、设计任务和要求1、设计任务设计一音频功率放大器，满足：（1）、输出功率为1W---2W；（2）、输出阻抗8-16欧姆；（3）、带宽：100Hz—10KHz；2、设计要求（1）、根据设计指标，确定电路的理论设计；（2）、学会合理的选择电路的元器件；（3）、利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析；（4）、按时提交课程设计报告，画出设计电路图，交一份A3的图纸，完成相应的答辩；二、设计方案的选择与论证音频功率放大器，简称音频功放，该设备主要用于推动扬声设备发声，因而，在很多电子设备上均有应用，比如，手机、电脑、电视机、音响设备等，是我们生活、学习不可或缺的重要设备，为我们的生活带来了很多便利。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华北科技学院课程设计指标要求，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。作为模拟电子课程设计课题设计，本课题提出的音频功率放大器性能指标比较低，主要采用理论课程里介绍的运算放大集成电路和功率放大集成电路来构成音频功率放大器。功率放大器随着科技的进步是不断发展的，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，功率放大器经历了几个不同的发展阶段：电子管功放晶体管功放集成功放。功放按不同的分类方法可分为不同的类型，按所用的放大器件分类，可分为电子管式放大器、晶体管式功率放大器（包括场效应管功率放大器）和集成电路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶体管和集成电路式功率放大器为主，电子管功率放大器也占有一席之地。电子管功率放大器俗称胆机，电子管功放的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，而离散性极小，特别是它的工作机理决定了它的音色十分温柔，富有人情味，因而成为重要的音响电路形式。电子管电路的设计、安装、调试都比较简单，期缺点是输出变压器、电源变压器的绕制工艺稍麻烦，耗电大、体积大、有一定的使用期限。因此在实际使用中有一定的局限性。现在大功率晶体管种类很多，优质功放电路也层出不穷，因此晶体管功率放大器是应用最广泛的形式。人们研制出许多优质新型电路使功放的谐波失真，很容易减少到0.05%以下。场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它具有噪声小、动态范围大、负温度特性等特点，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管生产技术还在不断发展，场效应管放大器将有更为强大的生命力。由于集成电路技术的迅速发展，集成电路功率放大器也大量涌现出来，其工艺和指标都达到了很高水平，它的突出特点是体积小、电路简单、性能优越、保护功能齐全等。华北科技学院课程设计三、电路设计计算与分析总体设计思路框图：计算公式：𝑃0=𝑉02𝑅𝐿⁄；𝑉0=√𝑅𝐿×𝑃02√2𝑉04√2前级电路选择UA741。UA741是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。华北科技学院课程设计1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源8空脚。UA741放大器为运算放大器中最常被使用的一种，拥有反相向与非反相两输入端，由输入端输入欲被放大的电流或电压信号，经放大后由输出端输出。放大器作动时的最大特点为需要一对同样大小的正负电源，其值由±12Vdc至±18Vdc不等，而一般使用±15Vdc的电压。UA741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电源电压＋Vdc与－Vdc，一旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在，压差即会被放大于输出端，唯Op放大器具有一特色，其输出电压值决不会大于正电源电压＋Vdc或小于负电源电压－Vdc，输入电压差经放大后若大于外接电源电压＋Vdc至－Vdc之范围，其值会等于＋Vdc或－Vdc，故一般运算放大器输出电压均具有如图5之特性曲线，输出电压于到达＋Vdc和－Vdc后会呈现饱和现象。华北科技学院课程设计该方案的前置放大电路是由UA741放大器组成的一级放大电路，放大倍数为2，即𝐴=1+𝑅2𝑅1⁄，取𝑅1=30𝑘𝛺,𝑅12=100𝑘𝛺,所用电源VCC=12V。输入信号为前置放大电路原理图如下：前置放大电路图放大倍数A1=1+𝑅2𝑅1⁄=4.3华北科技学院课程设计音频功放选择TDA2030。TDA2030介绍：TDA2030A是电话机根生产的音频功放电路，常采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。如图所示，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。[1].TDA2030具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V的话，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。[2].TDA2030热保护：限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载(甚至是长时间的)，或者环境温度超过时均起保护作用。[3].TDA2030与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所损害，如果发生这种情况，Po=(当然还有Ptot)和Io就被减少。[4].印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流通过。[5].装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过260℃，12秒。[6].虽然TDA2030所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。TDA2030电路特点：[1].外接元件少。[2].输出功率较大，Po=18W(RL=4Ω)。[3].采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。华北科技学院课程设计[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（Vmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。[6].TDA2030A能在±6V到±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，用它来做低成本电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。TDA2030引脚：[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。华北科技学院课程设计音频功放电路图输出波形华北科技学院课程设计输出电流、电压TDA2030的放大倍数A2=𝑅1𝑅3⁄=91总放大倍数A=𝐴1×𝐴2；A=391。实际输出电压𝑈𝑂=3.97𝑉,输入电压为𝑈𝐼=0.01V。实际放大倍数A=397。计算值与实际值在误差范围内。根据公式𝑃𝑂=𝑈𝑂×𝐼𝑂；计算得到𝑃𝑂=1.96𝑤；符合题目要求。电路原理图华北科技学院课程设计通过上述的原理图，利用软件AltiumDesigner创建PCB工程。添加原理图和PCB图。通过绘制原理图。将原理图中的元器件添加进PCB图中。进行排版，布线。制得下图华北科技学院课程设计四、心得体会及建议首先，为了这个课题的顺利进行，我对模拟电路课程进行了复习，对一些基本电路形式有了更加深刻的印象，还翻阅了大量的参考资料，对UA741及TDA2030芯片的结构和功能有了较为清晰的认识，也基本掌握了TDA2030芯片的几种基本使用方式，可谓是受益匪浅。在这次的课程设计中，我明白了音频功率放大器的构成以及其工作原理，并且深入理解了集成运算放大器的作用，以前只是在书本中学习，现在通过课程设计让我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。其次，我认为本次课程设计中，我最大的收获就是清醒地认识到了细节的重要性。在调试过程中多次出现问题，基本都是由于线路连接不认真造成的，还有对示波器的使用不熟练的原因。而这些都属于细节问题，在实验设计中，细节往往决定成败，如果细节做不好就会对整体产生重大影响。通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以往所学的知识。最重要的是对于未知的探索，对错误的寻找，这个过程是充满乐趣和成就感的，在连接电路的过程中，遇到了不少问题，包括原理的理解，实验电路的设计，以及在电路连接过程中不可避免的与设计思想相违背，不能出现实验结果的情况，经过对问题的分析及对线路，对实验器材的进一步调试，才一步步解决问题，并最终得出实验结果。在实践中理解了书本上的知识的同时，明白了学习的东西要用于实际中。华北科技学院课程设计经过这次课程设计，我懂得了知识是一个长期积累，不断加深的过程，也明白了同学之间互相帮助的重要性，虽然在课设的过程中遇到了很多问题，但是请教老师，同学及查找资料最终都将问题解决了，我体会到了创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关音频线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，一遍一遍的出错，一遍一遍的再次改正。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，都是一些微笑容易被忽视却又容易出现的错误。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我