高保真音频功率放大器设计

课程设计任务书

学生姓名：辛威专业班级：电子科学与技术1002班

指导教师：吴皓莹工作单位：信息工程学院

题目: 高保真音频功率放大器设计

初始条件：

可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；集成功放TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。电

容、电阻、电位器若干；或自备元器件。直流电源±12V，或自备电源。

可用仪器：示波器，万用表，毫伏表

要求完成的主要任务:

（1）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、装配与调试。

（2）设计要求

①输出功率10W/8Ω；

频率响应20~20KHz；

效率>60﹪；

失真小。

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出

总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）

③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

时间安排：

1、2011年12月31日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课

程设计报告格式的要求；课设答疑事项。

2、2012年1月1日至2012年1月4日完成资料查阅、设计、制作与调试；2012年1

月4日至2012年1月5日完成课程设计报告撰写。

3、2011 年1月6日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

1设计课题 (3)

2功放简介 (4)

3设计思路与方案 (5)

3.1设计思路 (5)

3.2设计方案 (5)

4功放电路元件 (6)

4.1 元件选取 (6)

5安装与调试 (7)

6性能数据测试 (8)

6.1数据计算 (8)

6.2输出电压波形图及功率表 (9)

6.3频率范围测试 (9)

7归纳总结 (10)

8心得与体会 (11)

参考文献 (12)

附录一 (13)

附录二 (14)

附录三 (15)

1设计课题

高保真音频功率放大器，完成对功率放大器的设计、装配与调试。

设计内容及要求

①输出功率10W/8Ω；

频率响应20~20KHz；

效率>60﹪；

失真小。

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。

③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

2功放简介

功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。

选择功率放大器的时候，首先要注意它的一些技术指标：1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在5000-15000Ω，数值越大表示抗干扰能力越强；2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质量越好，一般在0.05％以下；

3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例，数值越大代表声音越干净。

功放电路的输出功率Po，转换效率η和非线性失真等性能都和电路中放大管的偏置条件和工作状态有关。根据放大电路静态工作点在交流负载线上所处的位置的不同，可将放大管的工作状态分为甲类、乙类、甲乙类和丙类四种。其中丙类工作状态的输出功率和效率最高，但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于谐振回路具有滤波能力，回路电流与电压类似于正弦波形，失真很小。而低频功率放大电路就是包含甲类、乙类和甲乙类的工作方式的功率放大电路。

3设计思路与方案

3.1设计思路

通过功率放大电路这一章学习，我了解到了功率放大器的类型，各类功放的工作原理、参数计算及其功放电路的与元件选择，还有各类功放电路的分析方法，依据这些知识我设计了如下方案的OCL音频功率放大电路。

图1 电路的原理框图

3.2设计方案

3.2.1电源

电源要求为±12V，使用实验室的可调直流稳压电源,如图2所示。

图2 ±12V直流稳压电源

3.2.2TDA2030的OCL电路

图3为TDA2030的OCL电路，其中TDA2030是高保真集成放大器芯片，其功率为10W以上，功率频率响应为20—20KHz，输出电流峰值最大可达3.5A,原理图：

图3 TDA2030的OCL电路

4功放电路元件

4.1元件选取

4.1.1端电容的选取

由于电源本身并不是完全直流的，里面含有纹波，会影响输出结果，因而需要在电源输入端对电源进行虑纹波，本实验设计采用在电源输入端并联一个大电容（电解电容100uF）电容和一个小电容（陶瓷电容0.1uF）大电容虑低频，小电容滤高频，可有效的滤掉电源的纹波。

4.1.2端电阻电容的计算

同相输入端的电阻R1是用在直流平衡电阻，一般取数十千欧，跟负载反馈的网络有关，这里取R1=22KΩ。C3为耦合电容，用以去掉音频信号中的低频信号，与R1构成高