模拟电子课程设计

模拟电子课程设计
题目名称：功率放大器
指导教师：XX
姓名：XXX
学号：XXXXXXXXXXXX
班级：电信一班
一．设计题目：
功率放大器
二．设计要求：
（1）能够实现放大输入信号
（2）不失真且最大限度地让输出信号清晰
（3）在实验过程中切忌由于操作不慎，发生输出短路等问题
（4）能够全面检查电路是否已经完善，排除故障
三．题目分析：
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL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，输出的信号的非线性度失真尽可能小。

扩音机示意图：
四．整体构思与基本原理：
1. 输出功率要稳定，通过阻抗匹配来实现；
2. 输出功率要足够大，即放大器自身的损耗要求小；
3. 在功率已经满足要求的前提下，要实现一定频率范围内的信号可以进行功率放大.
最后简单地说就是信号能进去（放大器），能放大（电流或者电压，要求电压乘以电流大于输入功率），最后被发大的信号能出得来。

4. 非线性失真要小。

非线性失真要小功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。

但是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同，例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得重要，而在工业控制系统等场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要问题了
5. 效率要高。

由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。

所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。

这个比值越大，意味着效率越高
放大电路示意图：
五．设计方框图和原理图：
方框图
原理图
六．各部分定性说明以及定量计算：
1、输入电阻
输入电阻Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比，即Ri=Ui/Ii
Ri越大，放大电路所得到的输入电压Ui越接近信号源电压Us。

2、输出电阻
任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻Ro：Ro=（U’o/Uo-1）RL
Ro越小，负载电阻RL变化时Uo的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。

3、频率响应：
频率响应反映功率放大器对音频信号分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不低于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20~20KHz。

国际规定一般音频功放的频率范围是40~16KHz。

4、失真
失真是重放音频信号的波形发生变化的现象，波形失真的原因和种类有很多，主要谐波失真、失调失真、瞬态失真等。

而我们的电路板有一点点的失真，主要为失调失真。

5、动态范围
放大器在允许的范围内，最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范围，实际运用时，该比值使用dB来表示两信号的电平差，高保真的动态范围应大于90dB。

6、信噪比
信噪比就是指声音信号大小与噪声信号大小的比例关系，将功放电路输出声音信号电平与输出的各种噪声电平之比的分贝数称为信噪比的大小。

7、芯片TDA2030A
TDA2030A是目前使用交为广泛的一种集成功率放大器，与其他功放相比，它的引脚和外部元件都比较少。

音色中规中举，无明显个性，特别适合制作输出功率中等的高保真功放。

我们的电路板也主要采用TDA2030A为主要芯片。

TDA2030A是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小。

TDA2030A的另外一个特点是输出功率大，而保护性能比较完善，我们采用的TDA2030Ａ输出功率达18w，而且在TDA2030A中设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或者管壳过热，集成块能自动地减流或者截止，使芯片得到保护。

TDA2030A的第三个特点是外围电路简单，使用方便。

在现有的各种功率集成放大电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5个管脚，外形如同塑封大功率管，这就给使用带来了不少的方便。

TDA2030A在电源电压正负14V，负载电阻为4欧式输出14W功率（失真度少于或等于0.5%），在电源电压正负16V，负载电阻为4欧式输出18W功率（失真度少于或等于0.5%），该电路由于价廉质优，使用方便，所以得以广泛的应用。

TDA2030A的极限参数
TDA2030A的主要技术指标、参数见下表：
七．电路板的焊接与安装、调试：
一般先焊接低矮、耐热的元件，最后焊接集成电路元件如TDA2030。

焊接过程应该按照如下步骤：（1）清查元器件的数量和质量，并及时更换不合格的元件；（2）由孔距确定元件的安装方法，电阻器采用卧式安装，电容器均采用立式安装，并且都要津贴电路板；（3）注意散热器的孔位要与芯片吻合；各焊点加热时间及用锡量要适当，要防止虚焊、假焊及短路，焊后要减去多余的引脚，并检查所有焊点，确认无误后方可通电测试。

具体焊接步骤如下：
先焊接电阻和跳线，电阻均为五环金属膜电阻，
接着焊接电容，电容均为点解电容，采用立式焊接方式，焊接时要紧贴电路板。

接着焊接TDA2030A，焊接芯片的时候要注意焊点时间不要逗留太久，因为TDA2030Ａ受热过久会导致芯片烧坏，从而影响电路。

最后吧散热片接上到芯片，用螺丝拧紧。

调试部分：我们先采用仿真软件multisim进行仿真，但仿真结果并不代表实际电路板就能正常工作，事实上的种种客观原因很有可能导致电路板不能正常工作。

在实际调试过程中，我们的电路板能够正常工作，只要焊接电路过程中严格要求，没有接错电路基本上都可以实现功能。

我们采用函数信号发生器来代替电路的输入端，用示波器来检测输出波形，在观察到的波形我们得出我们的功率放大器的放大倍数大约为7~8倍。

八、实验心得：
本次课程设计是本人到学院后最有意义也是收获最大的一次课程。

身为电子信息系的学生，设计系我们将来必须的技能。

这次课程设计恰恰为我们学生提供了一个应用自己所学知识的平台。

功放电路，可能听起来很陌生，但是我们生活中很多电子设备都有用到的，例如：小型的收音机，音响等。

从通过理论设计，到仿真软件仿真，再到确定具体方案，再到安装实际电路，最后到调试电路、成型。

整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考、借鉴。

本次课程设计是针对所学知识的一次综合检验。

在这次设计中，正确的思路是非常重要的，好的开头是成功的一半，认真查找资料，
为我们的设计的成功打下良好的基础。

安装、焊接过程是一个考验耐心的过程，对电路的安装、焊接、分析、调试要一步一步来，不能过急。

实际电路相对于仿真电路有一定的误差。

我们小组打算用覆铜板腐蚀来做板子的，但是相对于连接导线，技术含量比较高，正反两面只要有一丝不重复的话，就算失败。

所以我们还是选择用连接导线这种办法。

经过这次课程设计后，我们要加强动手腐蚀铜板的能力，希望在今后的学习或者工作上能做得更好。

经过了从从的操作，我们的功放电路终于完成了，在这个过程中，我学习到了如何查阅资料、如何设计一个元件、使用电烙铁、如何焊点、如何检测等专业知识，但是我的大部分工作只是仿照，我要在今后更加认真的学习这门课程，让自己能真正的设计出一个优秀、有很好用处元件，为大家到来工作、生活上的方便。

九．参考文献：
（1）《实用电源电路设计》高玉苹、唐伯雁、李大寨（译）
（2）《模拟电子技术基础》傅丰林。