1、一、設計的題目及其要求（1）設計題目音頻功率放大器電路仿真設計（2）課程設計的目標、基本要求及其功能：設計并實現OTL功率放大器，功率放大器的作用是給音響放大器的負載RL（揚聲器）提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號的非線形失真盡可能的小，效率盡可能的高。用multisim軟件對OTL功率放大器進行仿真實現。根據實例電路圖和已經給定的原件參數，使用multisim軟件模擬電路，并對其進行靜態分析，動態分析，顯示波形圖，計算數據等操作。二、設計的基本思路及其設計出發點（1）設計的基本思路功率放大器的作用是給負載RL提供一定的輸出功率，當RL一定時，希望輸出功率盡可

2、能大，輸出信號的非線性失真可能小，且效率盡可能高。由于OTL電路采用直接耦合方式，為了保證電路工作穩定，必須采取有效措施抑制零點漂移。為了獲得足夠大的輸出功率驅動負載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數。因此，性能良好的OTL功率放大器應由輸入級、推動級和輸出級等部分組成。（2）芯片的選擇TDA 2030 是一塊性能十分優良的功率放大集成電路，其主要特點是上升速率高、瞬態互調失真小，在目前流行的數十種功率放大集成電路中，規定瞬態互調失真指標的僅有包括TDA 2030 在內的幾種。我們知道，瞬態互調失真是決定放大器品質的重要因素，該集成功放的一個重要優點。 TDA2030 集成電路的另一特點是輸出

3、功率大，而保護性能以較完善。根據掌握的資料，在各國生產的單片集成電路中，輸出功率最大的不過20W，而TDA 2030的輸出功率卻能達18W，若使用兩塊電路組成BTL電路，輸出功率可增至35W。另一方面，大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大，在使用中稍有不慎往往致使損壞。然而在TDA 2030集成電路中，設計了較為完善的保護電路，一旦輸出電流過大或管殼過熱，集成塊能自動地減流或截止，使自己得到保護（當然這保護是有條件的，我們決不能因為有保護功能而不適當地進行使用）。TDA2030 集成電路的第三個特點是外圍電路簡單，使用方便。在現有的各種功率集成電路中，它的管腳屬于最少的一類，總共才5端，

4、外型如同塑封大功率管，這就給使用帶來不少方便。 TDA2030 在電源電壓±14V，負載電阻為4時輸出14瓦功率（失真度05）；在電源電壓 ±16V，負載電阻為4時輸出18瓦功率（失真度05）。該電路由于價廉質優，使用方便，并正在越來越廣泛地應用于各種款式收錄機和高保真立體聲設備中。該電路可供低頻課程設計選用。三、工作原理該電路是由前置輸入級、中間級和輸出級三部分組成的。 前置輸入級是由集成運放1/4PC324C組成的源級輸出器，它具有輸入阻抗較高而輸出阻抗較低的特點。 中間級是由集成運放1/4PC324C以及由R4、R5、R6；C4、C5、C6；Rw2、Rw3、組成的選頻

5、網絡一起構成的電壓并聯負反饋式音調控制放大電路。它具有高低音提升或衰減功能。其工作原理如下：輸入信號通過C4耦合，分兩路輸入運放，一路由R4、C4、Rw3輸入到5反相端。集成運放B輸出端經過R6、C5反饋到反相端，形成電壓并聯反饋；另一路由Rw2、C6、 R5、輸入到反相端。在此電路中，選頻網絡中電容量較大的C4、C5對高頻信號（高音）可看作短路，電容量叫小的C6對低頻信號(低音)可看作開路，所有這些電容對中頻信號（中音）可認為開路。根據反相比例運算關系可知，當Rw2、Rw3滑臂在中點時，放大倍數為-1。當Rw3滑點在A端，C4被短路，C5、Rw3并聯與R6串聯后阻抗增加，對低頻信號來說負反饋

6、增強，增益下降，其低音衰減過程，當Rw2滑至C處，R5、R6和R3并聯后的阻抗減小，對高頻信號負反饋削弱，增益提高，對高音起提升作用；在D點，R5、C6與R6并聯后的阻抗減小，并聯后阻抗減小,對高頻信號負反饋增強，對高音起衰減作用。輸出級是功率放大器，它由集成運放TDA2030和橋式整流電路組成，其中組件C8、R9為電源退耦電路。圖1集成功率放大器電路圖用兩塊TDA2030 組成如圖1所示的BTL功放電路，TDA 2030（1）為同相放大器，輸入信號Vin通過交流耦合電容C1饋入同相輸入端腳，交流閉環增益為KVC1R3 / R2R3 / R230dB。R3 同時又使電路構成直流全閉環組態，確保

7、電路直流工作點穩定。TAD 2030（2）為反相放大器，它的輸入信號是由TDA 2030（1）輸出端的U01 經R5、R7分壓器衰減后取得的，并經電容C6后饋給反相輸入端腳，它的交流閉環增益KVCR9 / R7/R5R9/R730dB。由R9R5，所以TDA 2030（1）與TDA 2030（2）的兩個輸出信號U01 和U02 應該是幅度相等相位相反的，即： U01Uin·R3 / R2U02U01·R9 / R5 R9R5 U02 U01因此在揚聲器上得到的交流電壓應為：êUYç U01 -（ -U02） 2U01 2U02揚聲器得到的功率 PY 按下

8、式計算：PY =4pmono四、仿真設計分析（1）仿真軟件Multisim是加拿大圖像交互技術公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，

9、PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。（2）仿真軟件優點及應用范圍1. 通過直觀的電路圖捕捉環境, 輕松設計電路；2. 通過交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為；3. 借助高級電路分析, 理解基本設計特征；4. 通過一個工具鏈, 無縫地集成電路設計和虛擬測試；5. 通過改進、整合設計流程, 減少建模錯誤并縮短上市時間。NI Multisim軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業標準SPICE模擬器模

10、仿電路行為。借助專業的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設計流程中提早對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術的設計流程，從而能夠比較具有模擬數據的實現建模測量。（3）仿真音頻功率放大器圖2 輸入電壓為1V的波形圖2為輸入電壓時1V的交流電，1KHZ。失真嚴重。分析為輸入電壓太大。調節電壓，不斷減小電壓值，當輸入電壓為0.3V，1KHZ時，輸出曲線不再失真，而功率值也達到了要求的10W值。于是確實輸入電壓。從圖3也可以看出，輸入波形相對于輸出其峰值微不可見，可見放大倍數之大。圖3 輸入電壓為0.3V的波形圖4

11、 輸入電壓為20HZ的交流電的波形圖5 輸入電壓為20KHZ的交流電的波形（4）仿真結論分析 從仿真可以看出，該電路圖的設計是成功的，達到了設計要求，輸入交流電壓為0.3伏時，可以是功率最大達到24W。五、電路的實際應用音頻功率放大器是一個技術相當成熟的領域，在現代音響普及中，得到很大的發展和應用。音頻功率放大器不僅僅是消費產品（音響）中不可缺少的設備，還廣泛應用于控制系統和測量系統中。六、結束語此次設計過程中，一方面，通過原理圖的設計與繪制，鞏固了這學期所學的電子電路設計和Multisim的相關知識，在PCB電路板的制作中也順利地解決了出現的一些困難，在此次設計完成后，我已對利用Multisim軟件繪制電路原理圖的方法、步驟等流程都有了較為全面的掌握。另外，通過電路中各參數的具體分析比較和計算，以及電路的原理、工作方式的深入細化學習，回顧了模擬電路的有關運放的相關知識，當時一些不懂的概念也在這次設計中得到了補充，