高保真音频功率放大器的仿真设计与实现

民族学院科技学院

信息工程系

课程设计报告书

题目: 高保真音频功率放大器的仿真设计与实现

课程：电子线路课程设计

专业：电气工程及自动化

班级： K0312416

学号： K031241619

学生：吴松祥

指导教师：庆

2015年 1 月 5 日

信息工程系课程设计任务书

2015年 1 月 5 日

信息工程学院系设计成绩评定表

目录

1设计要求及思路 (2)

1.1 题目 (2)

1.2 设计任务 (2)

1.3 设计要求 (2)

1.4 设计思路 (2)

2仿真软件介绍 (5)

2.1 仿真软件概况 (5)

2.2 仿真软件优点及应用围 (5)

2.3 仿真软件版本 (5)

3 电路原理图 (6)

3.1 工作原理论述 (8)

3.2 理论分析 (8)

4 仿真部分 (9)

4.1 仿真曲线分析 (10)

4.2 仿真曲线结论 (13)

5 实物 (14)

5.1 元件清单 (14)

5.2 实物展示 (14)

6 心得体会 (15)

7 参考文献 (16)

1 设计要求及思路

1.1 题目：

高保真音频功率放大器的仿真设计与实现

1.2 设计任务：

根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、或BTL电路。

完成对高保真音频功率放大器的设计、装备与调试。

1.3设计要求：

在8Ω扬声器的负载下，达到10W的输出功率,

频率响应20-20KHz,

效率>60%,

失真小。

1.4设计思路：

1.4.1 功放电路，我们决定在OCL、OTL和BTL电路中选择其一进行设计。

图表 1OTL电路图图表2OCL电路

OTL(Output Transformer Less)电路：

称为无输出变压器功放电路。是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输

出变压器的功放电路，它是高保真功率放大器的基本电路之一，但输出端的耦

合电容对频响也有一定影响。

OTL电路的主要特点有：

采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；输出端与负载之间

采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗

在4Ω、8Ω、16Ω之中选择，最大输出电压的振幅为电源电压的一半，即1/2 V

CC，额定输出功率约为 /(8RL)。

OCL(Output Condensert Less)电路：

称为无输出电容功放电路，是在OTL电路的基础上发展起来的。

OCL电路的主要特点有：

采用双电源供电方式，输出端直流电位为零；由于没有输出电容，低频特性很

好；扬声器一端接地，一端直接与放大器输出端连接，因此须设置保护电路；

具有恒压输出特性；允许选择4Ω、8Ω或16Ω负载；最大输出电压振幅为正

负电源值，额定输出功率约为 /(2RL)。需要指出，若正负电源值取OTL电路单

电源值的一半，则两种电路的额定输出功率相同，都是

/(8RL)。

BTL（Balanced Transformer Less）电路：

称为平衡桥式功放电路。它由两组对称的

OTL或OCL电路组成，扬声器接在两组OTL 或

OCL电路输出端之间，即扬声器两端都不接地。

BTL电路的主要特点有：

可采用单电源供电，两个输出端直流电位相等，

无直流电流通过扬声器，与OTL、

OCL电路相比，在相同电源电压、相同负载情况

下，BTL电路输出电压可增大一倍，输出功率可

增大四倍，这意味着在较低的电源电压时也可

获得较大的输功

率，但是，扬声器没有接地端，给检修工作带来不便。

经过筛选，为了得到更大的电压增益放大，以及更大的功率放大，我们决定选择BTL电路图。

1.4.2 芯片选择。

我们选取的芯片为TDA2030A芯片

TDA2030A芯片：TDA 2030 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，在目前流行的数十种功率放大

集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在的几

种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集

成功放的一个重要优点。

TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完

善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率

最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两

块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集

成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往

致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护

电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截

止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为

有保护功能而不适当地进行使用）。

TDA2030 集成电路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电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5

端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。

TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失

真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18