音频功率放大器课程设计

适用标准文案
电子技术综合训练
设计报告
题目：音频功率放大器
姓名：陈邈宏
学号：11220408
班级：自动化四班
同构成员：赵斐白治龙
指导教师：骆作颢
日期：
设计题目音频功率放大器
电子信息与电
学生姓名陈邈宏所在院系专业、年级、班 11 级自动
化四班气工程学院
一．设计内容及技术要求：
设计并制作一个音频功率放大器，将MP3输出的音乐信号放大。

基本要求：
1.放大器有两个 MP3输出输入接口；
2.能够使用电子开关进行音源选择，而且能够用发光二极管指示；
3.放大器设有音量控制，功率放大功能；
4.主要技术指标以下：
（1）额定输出功率： 2 ×1 W （或 2×5 W）（THD<=0.5%）
（2）负载阻抗： 8 欧姆
（3）输入阻抗：》600 欧姆
5.电源： 220V/50HZ的工频沟通供电：
（注：直流电源部分即达成设计即可，不准制作，用实验室供给的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够知足电路要求）
6. 依据以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用 MULTISIM 或
OrCAD/PspiceAD9.2 进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，达成调试，测
试，撰写设计报告。

发挥部分：
1．设计平衡电路（音调电路）。

2．有电平指示功能。

二．提交成就
1.设计报告。

2.作品。

3.电路原理图：要求提交两份，一份为 CAD/EDA软件绘制，另一份为手工绘制，
图纸大小自定，但要切合标准，电路图绘制要规范。

三．设计进度
1.时间：三周。

2.进度安排：
（1）第一周选题，熟习题目，剖析要求，查找资料，选择方案，优化方案，确立方框图，单元电路设计，选择元器件；
（2）第二周进行电路仿真，确立电路原理图，画出电路原理图，购置元器件，焊接电路；
（3）第三周电路调试，电路测试，绘制电路原理图，达成设计报告，辩论。

指导老师署名：
音频功率放大器
摘要：设计了一个带音调控制的音频放大电路，该电路拥有对音频信号放大的功能。

该电路主要由前置放大电路、音调控制电路及
功率放大电路三部分构成，此中，前置放大电路采纳反对比率运算器来实现电压的放大；音调控制电路采纳负反应式来实现音调控制；功率放大电路采纳DTA2030 功率放大器来实现功率放大。

利用Multisim10 对设计的电路进行仿真，能够获取放大后的不失真的波形。

重点词：前置放大电路；功率放大器；音调控制
目录
1.背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
学了集成运放的用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
认识了功率放大路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
1.3 认识了TDA2030和 NE5532 的功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
2.方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
任剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
3.方案施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
路仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
安装与⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
4.果与⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
5 参照文件. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
6.及领会⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯ ⋯
7.附件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
路原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
元器件清⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
物拍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
1.设计背景
1.1 学习集成运放的运用
集成型运算放大器是模拟集成电路中应用最宽泛的一种器件。

在集成运算
放大电路与输出之间接入不一样的反应网络，可实现不一样用途的电路，比如利用
集成运算放大器可特别方便的达成信号放大、信号运算、信号办理以及波形的
产生和变换。

1.2 认识功率放大电路
功率放大电路在多级放大电路中处于最后一级，又称输出级。

其主要作用
是输出足够大的功率去驱动负载，如扬声器、伺服电机、指示表头、记录器等。

功率放大电路要求：输出电压和输出电流的幅度都比较大、效率高。

1.3 认识 TDA2030和 NE5532P的功能
NE5532是高性能低噪声运放，它拥有很好的噪声性能，优秀的输出驱动能
力及相当高的小信号与电源宽带。

TDA2030 是一块性能十分优秀的功率放大集
成电路，其主要特色是上涨速率高、瞬态互调失真小，另一特色是输出功率大，
而保护性能比较完美。

2.设计方案
2.1 任务剖析
依据课程设计要求，剖析可知，带音调控制的音频放大电路主要用来对音
频信号进行放大，能带动负载除，此还应当具备音调控制能力。

要达成此次课
程设计要求，该电路一定包含前置放大电路、音调控制电路及功率放大电路三
部分构成。

为了分别实现音频放大电路的上述三部分的功能，构成电路时我们
对应要采纳到集成运算放大器，电容、滑动变阻器、集成运放，和功率放大器。

2.2 方案论证
在带音调控制的音频放大电路中，前置放大电路用来实现电压的放大，可
以用 NE5532或许 LM741来实现，LM741和 NE5532与好多标准运放相像，但 NE5532拥有更好的噪声性能，优秀的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压
范围大等特色。

所以NE5532很合适应用在高质量和专业音响设施、仪器、控制
电路及电话通道中。

音调控制电路有三种：衰减式音调控制电路、负反应音调控制电路、衰减负反应混淆式音调控制电路。

负反应式电路与衰减式电路对比，中音电平不需要做很大衰减，而且噪声和失真小一些。

负反应式电路与负反应式电路与电路对比，构造更为简单，更为稳固，能克制反应环内噪声和扰乱等长处。

所以，本设计选择负反应音调控制电路。

功率放大电路，除了对信号的电压进行足够的电压放大外，还要求对信号
进行足够的电流放大。

所以，其在系统的中的重要作用不问可知。

TDA2030是
一块性能十分优秀的功率放大集成电路，其主要特色上涨速率高、瞬态互调失真小，输出功率大，而保护性能比较完美，外头电路简单，使用方便。

所以功率放大电路采纳 TDA2030。

因为设计要求双声道，所以音调控制电路，前置放大电路，功率放大电路采纳两套。

以下说明均以某一声道做剖析说明。

综合各部分电路，电路构造框图如图
1 所示。

音
反
音
功
信 调
比
源 率
号 控
例
选 输
放 的 制
放 择
出
大
输
电
大
电
电
入
路
电
路
路
路
图 1 电路构造框图
3. 方案实行
3.1 原理图设计
1、电压放大电路设计
在前置放大多数采纳的是NE5532P，它是一种双运放高性能低噪声运算放
大器。

拥有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带、电源电压范围大等特色，
而且在上个世纪获取过“ 运放之皇”的美名。

NE5532参数如表 1 所示。

表 1 NE5532P 极限参数表
参数符号NE5532P单位
电源电压Vcc±22V
差分输入电压Vdif±13V
输入电压Vi供给电压V
功耗， TA=25℃PD1100mW
工作温度TOPR0~70℃NE5532P引脚如图 2 所示。

图 2NE5532P引脚图
本次设计采纳如附图 1 所示的前置放大电路，采纳反向比率运算。

输入电阻为R7,R8/R7 就是放大倍数，能够提高放大倍数，但也减小了输入电阻。

人耳听到的最低频率是 20HZ，因此 f=1/2PiR7C5<20HZ,C5>0.08uF, 因为没有0.08uF 电容，所以选择与它靠近的 10uF 电容。

2、音调控制电路的设计
音调控制电路由三个10K 的电阻两个 47nf 的电容两个 2.2nf 的电容一个
1M的滑动变阻器两个和NE5532P以及 10uf 的电容构成一个负反应构成。

音调
可控制电路如附图 2 所示。

一般状况下 C1=C2,C2,C1分别起到低音提高和衰减的作用， C3起到高音提高和衰减的作用，C3 要远小于C1,C2.电路中各元器件知足广西是R1=R2=R4,R5=R6,C1=C2由.电路可知， R1=R2=R4=10K,R5=R6=1M，，因为
没 3.3K 的电阻，我们 4.7K 的电阻。

F(L2)=fL*2^2=400Hz,f(L1)=400/10=40Hz,
f(H1)=fH*2^2=2.5KHz,f(H2)=10*f(H1)=25Hz.
fL 为低屡次率， fH 为高屡次率， f(L1) 为低频转折频次， f(L2) 为中低频转折
频次， f(H1) 为中高频转折频次， f(H2) 为高频转折频次。

由此可知，带宽达到40— 25KHz.
由 f （H2）=1/2PiC3R3=25KHz,C3=1.9nF.因为只好选择大于 1.9nF 的电容，所以 C3=2.2nF.
f(L1)=1/2PiC2R1=40Hz, 计算出 C3=C4=40Nf,因为没有 40nF 的电容，所以
选择 47nF 的电容。

低音调理时，当 R5滑臂到左端时， C2被短路， C3对低音信号容抗很大，可视为开路；低音信号经过R1、 R4直接送入运放，输入量最大，而低音输出则经
过 R2、R5、 4 负反应送入运放，负反应量最小，因此低音提高最大；当R5滑臂到右端时，则恰好与上述情况相反，因此低音衰减最大。

无论R5 的滑臂如何滑动，因为 C1、C2对高音信号可视为是短路的，所以此时对高音信号无任何影响。

高音调理时，当 R6滑臂到左端时，因 C3对高音信号可视为短路，高音信号经过
R3、 C3直接送入运放，输入量最大。

而高音输出则经过C3、R6、R3负反应送入运放，负反应量最小，因此高音提高最大；当 R6滑臂到右端时，则恰好相反，因此高音衰减最大。

无论 R9的滑臂如何滑动，因为 C3对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中低音信号无任
何影响。

普及型功放一般都使用这类音调办理电路。

使用时一定注的是，为避
免前级电路对音调调理的影响，接入的前级电路的输出阻抗必要尽可能地小，
应与本级电路输入阻抗相互般配。

3、功率放大电路
依据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件构成，也可由集
成电路达成。

集成功放拥有工作靠谱，外头电路简单，保护功能较完美，易制
作调试等长处。

很多性能优秀的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、 LM386等。

TDA2030 是一块性能十分优秀的功率放大集成电路，也是当前音质较好、
价钱较低、外头元件较少、应用较方便的一款性价比较高的集成功放。

它的电
气性能稳固、靠谱、能合用长时间连续工作，集成块内部拥有过载保护和热切
断保护电路，不会破坏器件。

在单电源使用时，散热片可直接固定在金属板上
与地线相通，无需绝缘，使用十分方便。

功率放大电路可由附图 3 所示的电路图实现。

此中，D1、D2是为了防备电源正负极性加反，滑动变阻器实现了对其响度的控制。

Au=1+R10/R13=33倍。

TDA2030引脚摆列如图 6 所示，各脚阻值如表 2 所示，参数如表 3 所示。

图 2 TDA2030 引脚图表
2 TDA2030 各脚阻值表
引脚12345
黑表笔接 3 脚4kΩ4kΩ03kΩ3kΩ
阻值
红表笔接 5 脚∞∞
018kΩ3kΩ
表 3 TDA2030A 主要技术指标参数
典
参数名称符号单位参数最小最大测试条件
型
电源电压Vcc V+、- 6+、 -18
静态电流Icc mA4060Vcc=+-18,RL=4 欧
Po W1214RL=4,THD=0.5%
输出功率
频响输入阻抗
W89
BW Hz10140k Po=12w,RL=4, Ri M5开环， f=1kHz
4，音源选择电路
音源选择电路主要由74LS160N， 74LS138 和模拟开关构成。

原理图详见附
图 4.
电路仿真
在各单元电路设计的基础上，依据整体电路图在仿真软件Multisim上一一选择芯片并进行连结，而后启动开关察看。

将电路在 Multisim上连结好后，为各个电阻和电容选用合适值，为各个开关设置好合适的键盘翻开数值连结，然
后翻开 Multisim的开关，依据输出波形的状况判断电路能否正常。

经过仿真，
我们的电路原理图无误，能够制板。

仿真电路图如图 5 所示，本电路仿真结果的波形如图 6 所示。

经丈量输入电压U1，输出电压 U2， Au=127.
依据仿真结果可知电路原理无误，能够进行PCB板布线。

3.3 安装与调试
在安装好全部的芯片和电路原件后，依据电路图逐个检查电路有没有漏焊
的问题，接下来用万用表逐个检查有没有虚焊或线路断路或线路短路。

在解决
了检查出来有些地方存在虚焊的问题后，再次确认线路没有问题的状况下接通
出色文档
+15V 和 -15V 的直流稳压工作电源电源进行调试， 最后发现 8
的喇叭能够正常
工作，说明电路板能够正常工作，达到了预期成效。

4. 结果与结论
利用 NE5532和 TDA2030芯片来设计的功率放大器， 经过仿真，并利用示波器
察看波形，获取了一个放大后的正弦波；将焊接好的电路加上
+15V 和-15V 的直
流稳压工作电源，接上 8Ω的喇叭，插入音频信号输入，喇叭能够实现放大的作
用。

整体说来， 此次课程设计对我们的着手能力有所提高， 也指引了我们将专业
知识的理论与实质的联合。

5. 参照文件
1、教材
2005， 7 电子技术实验与课程设计（第三版）
，毕满清，机械工业第一版社，
2、参照书
（ 1）电子线路设计·实验·测试（第 4 版），谢自美，高等教育第一版社， 2009， 3 （ 2）电子设计指南，孙肖子，高等教育第一版社， 2006， 10 （ 3）电子技术基础实验——电子电路实验·设计·仿真（第四版） ，陈大钦，高等教
育第一版社， 2006， 5
（ 4）模拟电子技术基础（第四版， ）华成英 童诗白，高等教育第一版社， 2006， 5 （ 5）阎 石 数字电子技术基础（第五版） ，高等教育第一版社， 2006， 5
（ 6）电子技术基础 --- 模拟部分（第五版） ，康华光，高等教育第一版社， 2006， 1
（ 7）电子技术基础 --- 数字部分（第五版） ，康华光，高等教育第一版社， 2006， 1
总结及领会
经过此次课程设计， 使我遇到了一次应用所学的专业知识、 专业技术剖析和解决问题的全面系统的锻炼。

使我在综合知识的采纳方面， 在产品开发的基本思想、方法方面，以及在常用电路剖析思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。

为往后成为合格的应用型人材打下优秀的基础。

此次在指导老师的帮助下， 在同学的帮助下，基本上达成了设计任务， 在电路剖析与设计方面也有了必定的提高，为此后走上工作岗位打下了专业基础。

在此次的课程设计中， 让我深深地领会到进行电子产品的开发不是一件简单的事情，它需要设计者拥有全面的专业知识、周密的思想、谨慎的工作态度以及较高的剖析问题、解决问题的能力。

最后，我要由衷感谢老师在我的课程设计中赐予我的极大帮助， 使我能够实时、顺利地达成此次的课程设计。

出色文档
7.附件
电路原理图
电路原理图如附图所示。

元器件清单
元器件清单如表4所示。

表4仪器仪表示细清单
种类商品名称数目（个）运算放大器NE5532P2
功率放大器TDA20302
电容 50V/47nf4
电容 50V/10uf6电容电容 50v/330nf2
电容 50V/220nf2
10k 电阻6
电阻2
100k电阻2
100K 滑动变阻器3电阻
1k 电阻2
22k 电阻2
360 电阻1
680 电阻2
510k 电阻2计数器74LS160N1
译码器74LS1381
模拟开关HCF40511
二极管1N40014发光二极管---3与门7408N1
非门7406N1
扬声器----2
实物图拍摄
实物拍摄如图 6 图 7 所示。

出色文档。