..課程設計任務書學生：專業班級：電信指導教師：工作單位：信息工程學院題目:音頻功率放大器的設計仿真與實現初始條件：可選元件：集成功放，電容、電阻、電位器假設干；或自選元器件。直流電源±12V，或自選電源。可用儀器：示波器，萬用表，毫伏表等。要求完成的主要任務:〔1〕設計任務根據技術指標和條件，選擇適宜的功放電路，如：OCL、OTL或BTL電路。完成對音頻功率放大器的設計、裝配與調試。〔2〕設計要求1輸出功率10W/8Ω；頻率響應20~20KHz；效率>60﹪；失真小。2選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。3利用Proteus或Multisim仿真設計電路原理圖，確定電路元件參數、掌握電路工作原理并仿真實現系統功能。4安裝調試并按規要求格式完成課程設計報告書。5選做：利用仿真軟件的PCB設計功能進展PCB設計。時間安排：1第18周前半周，完成仿真設計調試；并制作實物。2第18周后半周，硬件調試，撰寫、提交課程設計報告，進展驗收和辯論。指導教師簽名：年月日系主任〔或責任教師〕簽名：年月日目錄HYPERLINK1設計任務與要求……………..1HYPERLINK1.1設計任務…………………...1HYPERLINK1.2設計要求…………………...1HYPERLINK2設計方案………………………...1HYPERLINK3選擇器件與參數運算………………………2HYPERLINK3.1運放NE5532介紹……………………..2HYPERLINK3.2TDA2030介紹………….4HYPERLINK3.3功率計算……………………5HYPERLINK4單元電路設計…………………6HYPERLINK4.1主電源電路………………..6HYPERLINK4.2調音電路……………………6HYPERLINK4.3功率放大電路……………7HYPERLINK5電路設計仿真…………………9HYPERLINK5.1仿真電路圖………………..9HYPERLINK5.2仿真結果………….96心得體會……………………….107HYPERLINK參考文獻……………………….11附表一：電路原理圖HYPERLINK………….12HYPERLINK附表二：元器件清單……………………13附表三：實物圖…………141設計任務與要求1.1設計任務根據技術指標和條件，選擇適宜的功放電路，如：OCL、OTL或BTL電路。完成對音頻功率放大器的設計、裝配與調試。1.2設計要求=1\*GB3①輸出功率10W/8Ω；頻率響應20~20KHz；效率>60﹪；失真小。②選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。③利用Proteus或Multisim仿真設計電路原理圖，確定電路元件參數、掌握電路工作原理并仿真實現系統功能。④安裝調試并按規要求格式完成課程設計報告書。⑤選做：利用仿真軟件的PCB設計功能進展PCB設計。2設計方案音頻功率放大器的作用是將聲音源輸入的信號進展放大，然后輸出驅動揚聲

器。聲音源的種類有很多種，故輸出信號的電壓差異很大，從零點幾毫伏到幾百

毫伏。一般動率放大器的輸入靈敏度是一定的，這些不同的聲音源信號如果直接

輸入到功率放大器的話，對于輸入信號過低的，功率放大器功率輸出缺乏，不能

充分發揮功放的作用；參加輸入信號的幅值過大，功率放大器的輸出信號將嚴重

過載失真。這樣就失去了音頻放大的意義了，所以一個實用音頻功率放大系統必

須設置前置放大器，以便使放大器適應不同的輸入信號，或放大，或衰減，或進

行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。最后音頻放大器由前置放

大器和音調控制電路和功率放大器三局部組成。如圖1所示

圖1音頻放大器組成框圖3選擇器件與參數運算3.1運放NE5532介紹NE5532是高性能低噪聲運放，與很多標準運放〔如1458〕相似，它具有較

好的噪聲性能，優良的輸出驅動能力及相當高的小信號與電源帶寬。

〔1〕小信號帶寬：10MHz；

〔2〕輸出驅動能力：600，10V；

〔3〕輸入噪聲電壓：5nV/√HZ〔典型值〕；

〔4〕DC電壓增益：50000；

〔5〕AC電壓增益：10KHz時2200；

〔6〕電源帶寬：140KHz；

〔7〕轉換速率：9V/μS；

〔8〕大電源電壓圍：±3～±20V。

極限參數：

電源電壓：Vs……±22V

輸入電壓：VIN……±V電源V

差分輸入電壓：VDIFF……±5V

工作溫度圍：TA……0℃～70℃存貯溫度：TSTG……-65℃～150℃結溫：Tj……150℃功耗〔5532FE〕：PD……1000mW

引線溫度〔焊接，10S〕……300℃直流電氣參數：如圖2所示。

圖2直流電氣參數交流電氣參數如圖3所示圖3交流電氣參數3.2TDA2030介紹TDA2030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TDA2030在的幾種。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。

TDA2030A功率放大管利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數，應用這一點，假設將小信號注入基極，那么集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現象成為三極管的放大作用。經過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。

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TDA2030的輸出功率卻能達18W，假設使用兩塊電路組成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TDA2030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展使用〕。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，在焊接電路板的時候TDA2030A的管腳的分布對于焊接的時候很重要的，如果管腳的區分有錯，直接會導致的功率放大器燒掉。通過查閱資料知道他的管腳分布為：漢字對著人，從左往右數為12345其中1為同武相輸入端，2為反相輸入端，3為功率放大器的接地端，4為功率放大器額的輸出端，5為功率放大器的電源線的接入端。

TDA2030在電源電壓±14V，負載電阻為4Ω時輸出14瓦功率〔失真度≤0．5％〕；在電源電壓±16V，負載電阻為4Ω時輸出18瓦功率〔失真度≤0．5％〕。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。本設計采用3個TDA2030A芯片，其中一個放大左聲道，一個放大右聲道，一個放大低音局部。示意圖如圖4圖4TDA2030示意圖

3.3功率計算計算輸出功率Po輸出功率用輸出電壓有效值V0和輸出電流I0的乘積來

表示。設輸出電壓的幅值為Vom，那么

因為Iom=Vom/RL，所以.當輸入信號足夠大，使Vim=Vom=Vcem=VCC-VCES≈VCC和Iom=Icm時，可獲得最大的輸出功率。

由上述對Po的討論可知，要提供放大器的輸出功率，可以增大電源電壓VCC或降低負載阻抗RL。

4單元電路設計4.1主電源電路如圖5所示，采用交流雙12V，30W變壓器，市電從ACIN輸入，VCC和VSS給TDA2030A供電，Va和Vb給NE5532供電。整流局部采用單向橋式全波整流電路，在濾波電路中，采用電容濾波電路，圖5主電源電路4.2調音電路本設計采用六個參數為50K的電位器。其中RP1A，RP1B調節低音區，RP2A，RP2B調節中低音，RP3A，RP3B調節音量。調音電路與功率放大電路用排線相連，數字一一對應相連。電路圖如圖6所示圖6調音電路4.3功率放大電路電路分左聲道，右聲道，以及低音區輸入，TDA2030構成雙電源互補對稱功放，放大電路之間相連采用RC耦合方式。NE5532是雙運放，分為兩個單運放連接于電路中。NE5532電路如圖7所示。圖7NE5532電路TDA2030單聲道電路如圖8所示。圖8TDA2030單聲道電路5電路設計仿真5.1仿真電路圖采用Multisim11.0仿真電路，如圖9所示圖9Multisim11.0仿真電路5.2仿真結果左右聲道輸入1kHz，1Vpp的正弦波，結果如圖10所示。圖10輸出結果6心得體會通過電子技術課程設計的訓練，可以全面調動學生的主觀能動性，融會貫穿

其所學的"模擬電子技術〞、"數字電子技術〞和"電子技術實驗〞等課程的基

本原理和根本分析方法，進一步把書本知識與工程實際需要結合起來，實現知識

向技能的轉化，以便畢業生走上工作崗位能較快地適應社會的要求。而這次課程設計的題目是做一個有源濾波器的音頻功率放大器，在這次設計中，我們確實遇了很多難以解決的問題，同時也學到了很多知識。掌握了功率放大器電路的設計與制作，掌握了NE5532，TDA2030等集成芯片的原理與作用以及晶體管極性的判斷，如何去檢查電路中的錯誤與線路是否導通，進一步熟練萬用表的使用，如何制作PCB電路板。更讓我明白團體精神的重要性。更懂得做好一件事情的不容易。接觸到了與自己相關專業的具體的知識，感覺到所學的東西還是很有用的，通過實踐不但穩固了學過的知識，而且其他的對所學知識進展實踐論證，及時的現了存在的許多缺乏。通過本次課程設計初步了解了一些專業軟件的使用，如Multisim的軟件的使用，也初步接觸到了具體的制版全過程。通過仿真發現分壓電阻阻值不對，而且局部買過來的電阻負載功率不夠，電容耐壓數值不夠，在接電測試時，鋁電解電容一接電就馬上冒煙爆掉了，經過檢查是因為電容的正負交接反了，虛驚一場，不過經過檢查后電路其他局部運作正常。經過了這次的課程實際，了解了在給定具體參數要求下，自己設計計算電路參數、使用multisim畫原理圖仿真、使用protel99es畫PCB圖、手動轉印鉆孔、安裝元件焊錫、通電調試的整過過程。中間我發現我們思考的時候還不是很周全，好在能夠及時發現補救，同時也有一個概念性的了解了一個產品的設計制作過程。總之，這次課程設計我們還是比擬滿意的，學習到的東西也很多。7參考文獻周澤義.電子技術實驗。：理工大學，2001.5自美."電子線路設計·實驗·測試"第三版.華中科技大學，2005梁宗善."新型集成電路的應用-電子技術根底課程設計".華中科技大學，2004梅生."電子技術根底課程設計".高等教育，2005黃繼昌，海貴."實用單元電路及其應用".人民郵電，2006王衛東，江曉安."模擬電子電路根底".電子科技大學，2003華成英、童詩白.模擬電子技術根底.第四版.:高等教育,2006.5附表一：電路原理圖附表二：元器件清單mentDesignatorFootprintQuantityK固定孔1221C1,C2,C12,C13C獨石5MM4223C3,C4C瓷片5MM2104C5,C11,C18,C19,C22,C23,C24,C25C獨石5MM84U7C6,C9,C14,C15C10UF100UF2MM4104C7C滌綸1047MM1224C8C滌綸2247.3MM122UC10,C16,C17C10UF100UF2MM333