音频功率放大器设计案例

合集下载

D类音频功率放大器的设计方案与测试

D类音频功率放大器的设计方案与测试

D 类音频功率放大器的设计与测试本系统由咼效率功率放大器(D 类音频功率放大器)、信号变换 电路、外接测试仪表组成,系统框图如图 1所示。

b ・ OluFf; *! ] W Yn.r -?.-.-击去vn g n图1系统方框图1. D 类功放的设计D 类放大器的架构有对称与非对称两大类, 在此讨论的D 类功 放针对的是对功率、体积都非常敏感的便携式应用,因此采用全电桥 的对称型放大器,以充分利用其单一电源、系统小型化的特点。

D 类 功率放大器由PWM 电路、开关功放电路及输出滤波器组成,原理框 图如图2所示。

采用了由比较器和三角波发生器组成的固定频率的 PWM fe 路,用 输入的音频信号幅度对三角波进行调制,得到占空比随音频输入信号 幅度储号变挟电路变化的方波,并以相反的相位驱动上下桥臂的功率管,使功率管一个导通时另一个截止,再经输出滤波器将方波转变为音频信号,推动扬声器发声。

采用全桥的D类放大器可以实现平衡输出,易于改善放大器的输出滤波特性,并可减少干扰。

全桥电路负载上的电压峰峰值接近电源电压的2倍,可采用单电源供电。

实现时,通常采取2路输出脉冲相位相反的方法。

图2 D类音频功率放大器组成框图D类功率放大器的工作过程是:当输入模拟音频信号时,模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号,控制开关单元的开/关,经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作,然后经过功率低通滤波器带动扬声器工作。

2.比较器比较器电路米用低功耗、单电源工作的双路比较器芯片 LM311构 成。

此处为提高系统效率,减少后级 H 桥中CMOS 管不必要的开合, 用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比 较,当正端上的电位高于负端的电位时,比较器输出为高电平,反之 则输出低电平。

这样产生两路相互对应的PWM 波信号给后级驱动电路 进行处理,双路比较电路如图3所示。

图3比较器电路此处值得注意的是将上半部比较处理为音频信号接比较器的负 向端、三角波信号接正向端;下半部比较则相反,这样形成相互对应, 在音频信号的半部形成相应 PWM 波时,另半部为低电平,可保征后 级H 桥中的CMOS 管没有不必要的开合,以减少系统功率损耗。

音频功率放大电路设计(附仿真)

音频功率放大电路设计(附仿真)

南昌大学实验报告学生姓名: 学号: 专业班级: 实验类型:□验证□综合□设计□创新 实验日期: 实验成绩:音频功率放大电路设计 一、设计任务设计一小功率音频放大电路并进行仿真。

二、设计要求已知条件:电源9±V 或12±V ;输入音频电压峰值为5mV ;8Ω/0.5W 扬声器;集成运算放大器(TL084);三极管(9012、9013);二极管(IN4148);电阻、电容若干基本性能指标:P o ≥200mW (输出信号基本不失真);负载阻抗R L =8Ω;截止频率f L =300Hz ,f H =3400Hz扩展性能指标:P o ≥1W (功率管自选)三、设计方案音频功率放大电路基本组成框图如下:音频功放组成框图由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右,通过话音放大器不失真地放大声音信号,其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗;滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号;功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下,给负载R L (扬声器)提供一定的输出功率。

应根据设计要求,合理分配各级电路的增益,功率计算应采用有效值。

基于运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器,频率要求详见基本性能指标。

功率放大器可采用使用最广泛的OTL (Output Transformerless )功率放大电路和OCL (Output Capacitorless )功率放大电路,两者均采用甲乙类互补对称电路,这种功放电路在具有较高效率的同时,又兼顾交越失真小,输出波形好,在实际电路中得到了广泛的应用。

对于负载来说,OTL电路和OCL电路都是射极跟随器,且为双向跟随,它们利用射极跟随器的优点——低输出阻抗,提高了功放电路的带负载能力,这也正是输出级所必需的。

由于射极跟随器的电压增益接近且小于1,所以,在OTL电路和OCL电路的输入端必须设有推动级,且为甲类工作状态,要求其能够送出完整的输出电压;又因为射极跟随器的电流增益很大,所以,它的功率增益也很大,这就同时要求推动级能够送出一定的电流。

OCL音频功率放大器毕业设计

OCL音频功率放大器毕业设计

设计课题:OCL音频功率放大器题目:OCL音频功率放大器一、设计任务与要求1.输入信号为vi=10mV, 频率f=1KHz;2.额定输出功率Po≥2W;3.负载阻抗RL=8Ω;4.失真度γ≤3%;5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源。

二、方案设计与论证该电路主要包括两部分,第一部分输出电压连续可调的直流稳压电源这里我们将其电压调试到需要的值充当直流稳压电源;另外一部分是OCL的音频功率放大器。

构建的思路大致如下两种方案方案一、根据设计课题的要求,该音频功率放大器可由图所示框图实现。

下面主要介绍各部分电路的特点及要求。

1、前置放大器音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大,然后输出驱动扬声器。

声音源的种类有多种,如传声器(话筒)、电唱机、录音机(放音磁头)、CD唱机及线路传输等,这些声音源的输出信号的电压差别很大,从零点几毫伏到几百毫伏。

一般功率放大器的输入灵敏度是一定的,这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话,对于输入过低的信号,功率放大器输出功率不足,不能充分发挥功放的作用;假如输入信号的幅值过大,功率放大器的输出信号将严重过载失真,这样将失去了音频放大的意义。

所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器,以便使放大器适应不同的的输入信号,或放大,或衰减,或进行阻抗变换,使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。

另外在各种声音源中,除了信号的幅度差别外,它们的频率特性有的也不同,如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形。

对于这样的输入信号,在进行功率放大器之前,需要进行频率补偿,使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态,即加入频率均衡网络放大器。

对于话筒和线路输入信号,一般只需将输入信号进行放大和衰减,不需要进行频率均衡。

前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配;二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。

23.2制作过程_经典音频功率放大器制作40例_[共2页]

23.2制作过程_经典音频功率放大器制作40例_[共2页]

· 221 ·
第五章
晶体管耳机放大器
图23.2 备齐主要的原材料
这部8管OTL 耳放的电路如图23.1所示。

这个电路结构常见于晶体管电路的教科书,我把它加以简化,调整了个别元件的参数,使其可以工作在耳放模式下。

为了稳定输出中点电压,VT1采用PNP 型晶体管,以便把它的发射极电阻R5接往耳放的输出中点,形成较强的直流负反馈。

交流信号通过R5与R2的分压,从输出端反馈到VT1的发射极,C2对交流信号等于短路。

反馈的结果,使电路的频响、失真及稳定性都得到了改善。

电路的电压增益基本上取决于R5与R2的比值。

R1是VT1的集电极电阻,
同时也是VT2的偏置电阻。

输入信号经过VT1、VT2两级放大后,直接送到VT3和VT4的基极。

VT3和VT4之间加入了二极管VD1和VD2组成的偏置电路,用来克服交越失真。

VT2的集电极电流在VD1、VD2上产生的电压降便是VT3和VT4的基极偏压。

R7是VT2的集电极负载电阻,R6和C3组成自举电路,用以提高电路的开环增益和输出幅度。

23.2制作过程
制作8管OTL 耳放所需的元器件如附表所示。

这部耳放使用普通元件制作。

晶体管使用常见的9012、9014、8050、8550。

电阻使用国产铜脚金属膜电阻,除了R8、R9以外,均为1/4W 。

电容使用的是做单片机实验剩下的一些普通品电解电容。

音量电位器选用品质稍好的ALPS RK097型带开关双联电位器。

模电课程设计——OTL音频功率放大器

模电课程设计——OTL音频功率放大器

OTL—音频功率放大器一、设计任务与要求1.设音频信号为vi=10mV, 频率f=1KHz;2.额定输出功率Po≥2W;3.负载阻抗RL=8Ω;4.失真度γ≤3%;5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源二、设计思路:1.功率放大器的作用是给负载RL 提供一定的输出功率,当RL 一定时,希望输出功率尽可能大,输出信号的非线性失真可能小,且效率尽可能高。

由于OTL 电路采用直接耦合方式,为了保证电路工作稳定,必须采取有效措施抑制零点漂移。

为了获得足够大的输出功率驱动负载工作,故需要有足够高的电压放大倍数。

因此,性能良好的OTL 功率放大器应由输入级、推动级和输出级等部分组成。

2. OTL 功放各级的作用和电路结构特征1) 输入级:主要作用是抑制零点漂移,保证电路工作稳定,同时对前级(音调控制级)送来的信号作低失真,低噪声放大。

为此,采用带恒流源的,由复合管组成的差模放大电路,且设置的静态偏置电流较小。

2) 推动级的作用是获得足够高的电压放大倍数,以及为输出级提供足够大的驱动电流,为此,可采用带集电极有源负载的共射放大电路,其静态偏置电流比输入级大。

3) 输出级的主要作用是级负载提供足够大的输出信号功率,可采用由复合管构成的甲乙灯互补对称功放或准互补功放电路。

此外,还应考虑为稳定静态工作点须设置直流负反馈电路,为稳定电压放大倍数和改善电路性能须设置交流负反馈电路,以及过流保护电路等。

电路设计时,各级应设置合适的静态工作点,在组装完毕后须进行静态和动态测试,在小型不失真的情况下,使输出功率最大。

动态测试时,要注意消振和接好保险丝,以防损坏元器件。

三、1 直流电源部分(1)变压:用变压器(220~15 的变压器)将交流220 变为副边电压U2=15v,(2)整流部分:用桥式整流法对交流进行整流,(用1N4007 二极管)整流后电压为Uo1=0.9U2=13.5V(3)滤波部分:用大电容(4700uf 的电解电容),因为设计中要求输出正负12V 所以要用两个大电容,滤波之后电压为Uo2=1.2U2=18V (4)稳压:分别用LM7812 和LM7912 进行稳压,将电压稳定在正负12V,要注意对稳压块的保护,所以安装保护二极管,最后的输出部分应装发光二极管,观察电路是否导通。

HA1.1版_经典音频功率放大器制作40例_[共3页]

HA1.1版_经典音频功率放大器制作40例_[共3页]

· 259 ·第七章集成电路耳机放大器单片TPA6120直接做驱动,音源信号通过电位器直接进入TPA6120。

经过数天的试验,发现这个试验对于DAC 这种低输出阻抗的音源很适合,简单的电路就可以得到很好音质表现。

通过细致地阅读相关资料与多次的验证,发现电位器在不同的位置,对声音和噪声都有明显的影响。

音量的变化,使TPA6120输出的直流电压差异很大。

TPA6120最佳的工作状态是低阻驱动,保持输入端阻抗的不变。

图31.1所示的是TPA6120简单电路的简化原理图。

RP 是音量电位器,它的上、下臂变化会使TPA6120输入端的偏置电阻发生变化,从而让输出端的直流偏移也随之大范围波动,整体的性能受局限,不能很好发挥。

31.1 HA1.1版第二个验证版电路如图31.2所示,即在TPA6120前增加了由两个JRC5534单运放组成的阻抗变换电路,起高入低出的连接效果,并隔离了电位器直接对TPA6120的影响。

同时,改变R3、R4、R5和R6可以调整整个电路的总增益,而TPA6120固定为2倍增益。

C3、C4是带宽限制作用,避免过高的频率进入TPA6120。

这样就使TPA6120工作在一个相对稳定的工作状态,并由前一级来控制增益与音量,适配多种不同的音源,在架构上真正地走向实用化。

为了适应不同耳机的灵敏度,设置了用JRC5534的反馈电阻改变整个电路的增益。

TPA6120是一个电流反馈型(CFB )放大器,反馈电阻有一定的要求,不能有太大的变化。

所以在这里只是起到一个增益固定为2倍(2X )的“缓冲”输出级作用。

很多DIY 作品或厂机产品都是这种运放+BUFEER 的电路形式,图31.1第一个验证版的框图图31.2 第二个验证版电路。

音频功率放大器设计案例

音频功率放大器设计案例

1 概述在介绍音频功率放大器的文章中,有时会看到“THD+N〞,THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写,译成中文是“总谐波失真加噪声〞。

它是音频功率放大器的一个主要性能指标,也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。

THD+N性能指标THD+N表示失真+噪声,因此THD+N自然越小越好。

但这个指标是在一定条件下测试的。

同一个音频功率放大器,假设改变其条件,其THD+N的值会有很大的变动。

这里指的条件是,一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN〔一般常用1KHZ〕、一定的输出功率Po下进行测试。

假设改变了其中的条件,其THD+N值是不同的。

例如,某一音频功率放大器,在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试,其TDH+N=0.003%,假设将RL改成16欧,使Po增加到50mW,VDD及FIN不变,所测的TDH+N=0.005%。

一般说,输出功率小〔如几十mW〕的高质量音频功率放大器〔如用于MP3播放机〕,它的THD+N 指标可达10-5,具有较高的保真度。

输出几百mW的音频功率放大器,要用扬声器放音,其THD+N 一般为10-4;输出功率在1~2W,其THD+N更大些,一般为0.1~0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关〔如A类功放、D类功放〕,例如D类功放的噪声较大,那么THD+N的值也较A类大。

这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的,在实际上音频范围是20Hz~20kHz,那么在20Hz~20kHz范围测试时,其THD+N要大得多。

例如,某音频功率放大器在1kHz时测试,其TDH+N=0.08%。

假设FIN改成20Hz-20kHz,,其他条件不变,其THD+N变为小于0.5%。

输出额定功率的条件过去有用“不失真输出功率是多少〞这种说法来说明其输出功率大小。

D类音频功率放大器的设计方案与测试

D类音频功率放大器的设计方案与测试

D 类音频功率放大器的设计与测试本系统由咼效率功率放大器(D 类音频功率放大器)、信号变换 电路、外接测试仪表组成,系统框图如图 1所示。

b ・ OluFf; *! ] W Yn.r -?.-.-击去vn g n图1系统方框图1. D 类功放的设计D 类放大器的架构有对称与非对称两大类, 在此讨论的D 类功 放针对的是对功率、体积都非常敏感的便携式应用,因此采用全电桥 的对称型放大器,以充分利用其单一电源、系统小型化的特点。

D 类 功率放大器由PWM 电路、开关功放电路及输出滤波器组成,原理框 图如图2所示。

采用了由比较器和三角波发生器组成的固定频率的 PWM fe 路,用 输入的音频信号幅度对三角波进行调制,得到占空比随音频输入信号 幅度储号变挟电路变化的方波,并以相反的相位驱动上下桥臂的功率管,使功率管一个导通时另一个截止,再经输出滤波器将方波转变为音频信号,推动扬声器发声。

采用全桥的D类放大器可以实现平衡输出,易于改善放大器的输出滤波特性,并可减少干扰。

全桥电路负载上的电压峰峰值接近电源电压的2倍,可采用单电源供电。

实现时,通常采取2路输出脉冲相位相反的方法。

图2 D类音频功率放大器组成框图D类功率放大器的工作过程是:当输入模拟音频信号时,模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号,控制开关单元的开/关,经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作,然后经过功率低通滤波器带动扬声器工作。

2.比较器比较器电路米用低功耗、单电源工作的双路比较器芯片 LM311构 成。

此处为提高系统效率,减少后级 H 桥中CMOS 管不必要的开合, 用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比 较,当正端上的电位高于负端的电位时,比较器输出为高电平,反之 则输出低电平。

这样产生两路相互对应的PWM 波信号给后级驱动电路 进行处理,双路比较电路如图3所示。

图3比较器电路此处值得注意的是将上半部比较处理为音频信号接比较器的负 向端、三角波信号接正向端;下半部比较则相反,这样形成相互对应, 在音频信号的半部形成相应 PWM 波时,另半部为低电平,可保征后 级H 桥中的CMOS 管没有不必要的开合,以减少系统功率损耗。

实用音频功率放大器设计

实用音频功率放大器设计

实用音频功率放大器摘要介绍了如何设计并制作一款最大不失真输出功率P OR≥15W(失真度小于5%);带宽BW≥(40~20000)Hz(功放部分);在P OR下的效率≥50%;在前置放大级输入端交流短接到地时,R L=8Ω上的交流声V PP≤400mV;前置放大器具有低音、中音、高音调节功能;具有音量调节功能的实用功率放大器。

关键词:功率放大;音量调节;音调调节一总体方案设计系统的原理方案图如上图所示。

它主要由音频功率放大、控制器、键盘、显示电路组成。

该系统是一个具有低噪声、输出功率可调控的功放电路。

二单元模块设计2.1 功率放大模块由于题目已经要求使用分立元件做功放后级,且也规定使用OCL结构的功放电路,因此,我们就此要求进行方案设计。

(1)方案一前级使用高性能的集成运放,如NE5532、NE5534、LM381、OPA2134等,后级采用分立元件做后级,即用运放来驱动功放电路。

这样的电路制作起来相对简单,性能也不错,但是后级所需的电压值通常较高,难以满足题目的要求。

(2)方案二整个电路由分立元件构成,后级采用大功率三极管做输出,例如2SC5200,B817,TIP35等,以获得足够的输出功率。

但是大功率三极管在低压下难以发挥其作用,不仅系统不稳定,而且波形极易失真,带宽小。

(3)方案三整个电路也由分立元件构成,前级使用差动放大电路,后级使用中功率管构成互补对称功率放大电路。

由于要找到两只性能完全一致的NPN和PNP两种型号的大功率管是很困难的,但要找到两只性能完全相同的同型号的大功率管就容易多了。

与此同时,采用复合管作为功率放大三极管,电路简单,易调试。

综上所述,方案三电路比较简洁,功率管容易配对,调整方便,可兼顾多方面的指标要求,所以选择此方案。

其电路原理图如图1所示图1电路输入部分,由1VT 、2VT 组成单端输入、单端输出的差动放大电路,它具有一致性好,容易配对,工作噪声低等优点。

信号由的1VT 基极输入,从1VT 的集电极输出。

高效音频功率放大器的设计_毕业设计

高效音频功率放大器的设计_毕业设计
高效音频功率放大器的设计
摘要
本次设计的音频功率放大器采用D类功率放大器形式,用音频信号的幅度去线性调制高频脉宽的宽度,然后通过LC低通滤波器后输出音频信号。再通过差动式的减法电路构成信号变化电路,将双端输出变为单端输出,最后通过真有效值转换芯片和单片机完成功率的测量。该电路性能良好、效率高、成本较低。
近几年来,国际上加紧了对D类音频功率放大器的研究与开发,并取得了一定的进展,几家著名的研究机构及公司已经向市场提供了D类音频功率放大器评估模块及技术。这一技术一经问世立即显示出其高效、节能、数字化的显著特点,引起了各领域的特别关注。在不久的将来,D类功率放大器必然取代传统的模拟音频功率放大器。
第2章 设计要求和
二、方案二——B类功率放大器
B类放大器也称为乙类放大器,其功率器件导通时间只有半个周期。在没有信号输入时,功率损失为零。与A类不同,B类放大器的电源供给功率和管耗都会随着输出功率的大小而改变,也改善了A类放大器放大效率低的状况,在理想情况下,理想的效率值为78.5%,因为产生的热量比A类低,可以使用较小的散热器。
关键词:音频功放;D类功率放大器;真有效值转换;单片机
ABSTRACT
This design using the audio power amplifier power amplifier form, of D with audio signal amplitude modulation high-frequency pulse width to linear width, and then through the LC lowpass filter output audio signal after. Again the subtraction circuit by differential circuit, a signal changes will double the output into the ocl output, finally the true RMS conversion chips and single-chip commputer completes power measurement. This circuit has good performance, high efficiency and low cost.

设计一台OCL音频功率放大器

设计一台OCL音频功率放大器

设计一台O C L音频功率放大器(总7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--课程设计二:设计一台OCL音频功率放大器实验报告(1) 课题名称:设计一台OCL音频功率放大器(2) 内容摘要:设计并制作调试一台技术指标满足要求的OCL音频功率放大器(3) 设计指标(要求):1、最大不失真输出功率: POM>= 10W2、负载阻抗(扬声器):RL= 8Ω3、频率响应:fL =100Hz ,fH= 15KHz4、输入电压:<= 100 mV5、失真度:γ<= 5%(4)系统框图:(5)各单元电路设计、参数计算和元器件选择:电阻:R1= R2=R3=47K R7=R8=1K(电位器)R9=10K R10=22R11=220 R12=22R13=220 R14=R16=8电容: C1=C2=10uFC4=C5=220uFC6=C7=晶体管: D882; IIP41C(两个); B772二极管: 两个一、P O = 6W二、各级电压增益分配整机电压增益: iOum U U A =由 LOO R U P 2= 有 9.68*6===L O O R P U V691.09.6===iOum U U A输入级、中间级、输出级增益分别为:321,,u u u A A A有:321**u u u um A A A A =输入级为射随器,A U1 = 1 ,取中间级增益都为8、输出级增益为9,稍有富裕。

三、确定电源电压通常取最大输出功率P om 比P o 大一些W P P O Om 96*5.1)2~5.1(===最大输出电压可由P om 来计算(峰值) 128*9*22===L om om R P U V p考虑到晶体管饱和压降及发射极限流电阻上的压降,电源电压V cc 要大于U om ,一般为: ===128.011Om CC U V η15 V 取V CC =15 V四、功率输出级计算1、选择大功率管最大反压:3015*22==≈CC CEM V U V每管最大电流:85.1815==≈L CC CM R V I A 取I CM >= A每管最大集电极功耗:8.19*2.02.0==≈Om CM P P W 取P CM >= 注意二个功放管参数对称、β接近。

数控音量调节集成音频功率放大器设计报告

数控音量调节集成音频功率放大器设计报告

Ω 数控音量调节集成音频功率放大器设计报告1 前言集成音频功率放大器电路是一种可以采用数控方式产生计数脉冲实现音量调节的装置, 从原理上讲是一种典型的数字电路和模拟集成电路的组合和综合运用,因此,我们此次设计就是为了了解数控电路和功率放大电路的原理,从而学会制作数字控制电路而且通过制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

2 数控音量调节集成音频功率放大器的原理其原理框图1如下:图1 数控音量集成音频功率放大器原理框图3 电路设计3.1 技术指标1、在音频信号处输入正弦波输入电压幅度≥800mV ,等效负载电阻R L 为8Ω情况下,功率放大器应满足:(1)额定功率输出功率:P OR ≥10W ;(2)频率响应:BW ≥20Hz ~ 100kHz (≤3dB )(3)在P OR和BW内非线性失真系数:≤1%(10W,30Hz~20kHz);(4)在P OR下的效率≥55%;(5)输出阻抗≤0.16Ω;2、数控音量调节部分尽量能多档位,并且有LED音量档位指示。

3、电源稳压部分不要自制,但要求必须有整流滤波电路。

2电路工作原理3.2.1集成音频功率放大器我们熟悉的集成功放有TDA2030A、LM1875、TDA1514等,其中TDA1514外围电路较复杂,且容易自激。

LM1875外围电路简单,电路成熟,低频特性好,保护功能齐全,但是高频特性较差(B W≤70KHz)。

TDA2030A上升速率高、瞬态互调失真小;输出功率大,而保护性能以较完善;外围电路简单,使用方便;频带宽BW(10~140KHz),缺点是低频特性欠缺。

综合题目要求,选用TDA2030A 作功放。

1、TDA2030简介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 在内的几种。

模电课程设计-OTL音频功率放大器【范本模板】

模电课程设计-OTL音频功率放大器【范本模板】

模拟电子技术课程设计报告设计课题:OTL音频功率放大器专业班级:电子信息工程专业0701班学生姓名:指导教师:设计时间:2009-6-25目录引言 (3)一.设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)二. OTL音频功放满足的具体性能指标 (3)三.方案设计与论证 (3)四.原理图元器件清单及原理简述 (4)4。

1 总原理图 (4)4。

2 元器件清单 (4)4.3 电路原理简述 (4)五.安装与调试 (5)5。

1 元件的安装 (5)5.2 元件的调试 (5)六.性能测试与分析.......................................。

(6)6.1 波形测试 (6)6。

2 主要参数的测试与计算 (6)七. 个人心得体会 (7)八.参考文献 (7)题目OTL音频功率放大器设计者蔡白洁张振山指导教师李艳萍引言OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。

过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式,以解决阻抗变换问题,使电路得到最佳负载值。

但是,这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点,目前已较少使用.OTL电路不再用输出变压器,而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路,使电路轻便、适于电路的集成化,只要输出电容的容量足够大,电路的频率特性也能保证,是目前常见的一种功率放大电路。

它的特点是:采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出),有输出电容,单电源供电,电路轻便可靠.两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出)。

1 设计任务与要求1。

1设计任务:1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。

2.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力.3.掌握OTL音频功率放大器的设计方法,基本工作原理和性能指标测试方法. 4。

桂林电子工业大学-音频功率放大器设计

桂林电子工业大学-音频功率放大器设计

音频功率放大器设计
一、设计任务(仅供参考)
设计一个实用的音频功率放大器。

在输入正弦波幅度≤100mV,负载电阻等于8Ω的
条件下,音频功率放大器满足如下要求:
1、最大输出不失真功率P OM≥8W。

2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。

3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。

4、输入阻抗R i≥100kΩ。

5、具有音调控制功能:低音100Hz处有±12dB的调节范围,高音10kHz处有±12dB的调节范围。

二、设计方案分析
根据设计课题的要求,该音频功率放大器可由图所示框图实现。

下面主要介绍各部
分电路的特点及要求。

图1 音频功率放大器组成框图
前置级放大器电路图
+_A 200k ΩC1C2R1
R2R3R4
C3C
V01Vo2
0.02uF 0.02uF
22k 22k
22k LF356+15V -15V 1uF 7.5k
1000pF 音调控制电路图
TDA2030组成的OCL 功率放大器电路。

相关主题
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

1 概述在介绍音频功率放大器的文章中,有时会看到“THD+N”,THD+N 是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写,译成中文是“总谐波失真加噪声”。

它是音频功率放大器的一个主要性能指标,也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。

THD+N 性能指标THD+N 表示失真+噪声,因此THD+N 自然越小越好。

但这个指标是在一定条件下测试的。

同一个音频功率放大器,若改变其条件,其THD+N 的值会有很大的变动。

这里指的条件是,一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN (一般常用1KHZ )、一定的输出功率Po下进行测试。

若改变了其中的条件,其THD+N值是不同的。

例如,某一音频功率放大器,在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32 Q、Po=25mW 条件下测试,其TDH+N=0.003% , 若将RL改成16欧,使Po增加到50mW, VDD及FIN不变,所测的TDH+N=0.005%。

一般说,输出功率小(如几十mW)的高质量音频功率放大器(如用于MP3播放机),它的THD+N 指标可达10-5,具有较高的保真度。

输出几百mW 的音频功率放大器,要用扬声器放音,其THD+N一般为10-4;输出功率在1〜2W,其THD+N 更大些,一般为0.1〜0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关(如 A 类功放、 D 类功放),例如 D 类功放的噪声较大,则THD+N 的值也较 A 类大。

这里特别要指出的是资料中给出的THD+N 这个指标是在FIN=1kHz 下给出的,在实际上音频范围是20Hz 〜20kHz,则在20Hz〜20kHz范围测试时,其THD+N 要大得多。

例如,某音频功率放大器在1kHz时测试,其TDH+N=0.08%。

若FIN改成20Hz-20kHz,,其他条件不变,其THD+N 变为小于0.5%。

输出额定功率的条件过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。

这话的意思指的是输出的峰峰值没有“削顶”现象出现,即Vout(P-P)=Vcc- (上压差+下压差)这种说法是不科学的。

即使不产生削顶,它也有一定的失真。

较科学的说法是THD+N 在某一指标下可输出的功率是多少。

即在一定的Vcc 电压、一定的负载电阻RL 时、一定的THD+N 下可输出多少功率。

这输出功率一般是在这条件下的最大输出功率,称为额定功率。

音频功率的额定功率主要取决于Vcc 的大小。

在THD+N 不变条件下,女口Vcc=5V , RL=4 Q时,输出额定功率为2W;若Vcc=3V、RL=4 Q时,输出额定功率降为0.7W。

当然,若额定功率为2W,如果增加输入电压使输出超出2W,则其TDH+N必然大于额定值时的THD+N 值。

2原理图设计2.1方案选择本次模拟电子线路课程设计(即硬件设计)我做的是 555定时电路设计,本着需要达到一定的性能指标的前提下,同时又考虑到我们这是第一次动手操作焊接电路板,因而 电路图不能够太复杂,我在网上搜索到如下两种设计示例:示例一中具体如图一:如上图所示,该电路运用到两个运算放大器。

上面一个 LM4700是一个反相输出负反馈放大电路。

如我们的模拟电子线路中的知识知道:这样的一个电路是为了稳定输出,防 止饱和失真以及截止失真。

同时,下面的一个 LM4700是一个反相输出正反馈功率放大电 路,则由理论上来说,这里是对源信号的一个功率放大,以达到对声音功率放大的结果。

如上图所示,方案中也都是利用到了运算放大器的放大运算作用,其中利用到了大量 的电阻和电容这样对其中的噪声的过滤就会有很好的作用,但是与此同时,这样的话,元 件数太多,焊接的时候会相对比较麻烦。

RL1k图2.1方案一原理图但是从另外一个方面来说,由于该电路中的放大作用只是利用了运算放大器的运算放大作用,因此最后的性能效果不会很好,对于噪声也没有一定的滤出作用, 基于上述分析, 我决定放弃方案一。

如此,我就选择了另外的一个方案,具体电路图如下:C6V1、I - - 012VdcD1 R4 22k C3 0.1u >V2—I'F12Vdc图2.2方案二原理图2.2原理图设计分析我所选择的电路图中,基本上综合了上面所淘汰的三个原理图的特点,利用了 TDA2030的反相输出来稳定输出,同时正反馈中来进行放大,并且利用了二极管 VD1、 VD2来单向导电,然后在输出端口利用一个电阻和电容的并联关系来选择输出。

另外元件 数目也不是很多,操作实际可行。

D 类音频功率放大器是基于脉冲宽度调制 (PWM )技术的开关放大器,包括PWM 调制 器、功率H 桥、三角波发生器和低通滤波器等。

文章首先对 D 类音频功率放大器与传统 的音频功放进行了分析和比较,然后对D 类音频功率放大器的工作原理、系统结构和两种 拓扑结构进行了详细的分析和研究,最后对具有低功耗、低失真、高效率等高性能 D 类音 频功放设计的难点和要点进行了研究,并提供了可行的解决方案,展望D 类音频功放的发展 趋势。

在总体网络中,我使用的是桥式振荡电路的原理电路,这个电路由两部分构成,即放 可修改编辑C5 0.1uV+120N Q 045 R222k OUTD2 A(t)648A 1R51RL1k 120N Q 045C4 0.22u R610uU1A83C710u 玄 R3< 680C222u精品大电路和选频网络电路。

其中放大电路是有输入阻抗咼和输出阻抗低的特点。

而选频网络 同时兼作正反馈网络。

四臂电桥中,对角线顶点接到放大电路的两个输入端,桥式振荡电路的名称由此得来图2.3网络图图2.3中所表示的RC 串并联选频网络具有选频作用,它的频率响应特征曲线具有明显 的峰值 由图2.3有: R*丄 sC1sC反馈网络的反馈系数为F v (s)止M(s)sCR1 3sCR (sCR)2就实际的频率而言,可用s j 替换,则得j RCF V 2 2 2(12R 2C 2) j3 RC 1故当0 ,则上式变为 RCF V ------------ ----3 j(——)C8 R10R11你R91k幅频响应的幅值为最大,即F 1 V max - 3这就是说,当时,输出电压的幅值最大(当输入电压的幅值一定,而频率可调时) 并且输出电压是输入电压的,同时输出电压与输入电压同相。

在输出端中放置一个电位器(滑动变阻器),以此来选择信号的输入大小,这样就可 以避免在电路中因为信号的过强而导致的饱和失真。

因此在这里放置的一个滑动变阻器需要一个较大的阻值,以达到分压的目的,所以我们这里选择一个最大值为 10K 的滑动变阻在集成块TDA2030中正负输入端的两个电阻R1、R2,则是作为一个分压作用,以此 对集成块进行电压信号的输入,和反馈中的反馈网络的一部分。

这样来进行工作。

在正负工作电压旁接一个电容来抵消工作电流对于电路中的而影响,体现了电容“隔 直流,通交流”的特点。

这是由于它的阻抗是随电压频率变化所致,如其阻抗变化为:可以看出,其阻抗与频率成反比。

在R3构成的负反馈网络中,由于R3 R2,故在这里是基本上的原样输出,没有进行 缩小,因为在输入端口的那里,就已经进行了分压调试。

其中在集成块运算放大电路TDA2030中,集成运算放大器内电路由输入级、中间级、 输出级和偏置电路四部分组成。

并且输入级为了减少零漂和抑制共模干扰信号,要求温漂 小、共模抑制比高、有极高的输入阻抗,一般采用高性能的恒流源差动放大电路。

2.中间 级:运算放大器的放大倍数主要是由中间级提供的,因此要求中间级有较高的电压放大倍 数,一般放大倍数可达几万倍甚至几十万倍以上。

输出级:输出级应具有较大的电压输出 幅度较高的输出功率与较低的输出电阻的特点,大多采用复合管构成的共集电路作为输出 级。

偏置电路:一般由恒流源组成,用来为各级放大电路提供合适的偏置电流,使之具有 合适的静态工作点。

它们一般也作为放大器的有源负载和差动放大器的发射极电阻。

以上是我对电路进行一个定性的分析,下面我将对电路的具体参数来进行定量的分 析,以此来达到我们所需要的最终结果:首先我们是做的是音频功率放大,则放大的倍数是我们所关心的,因而在R3与R4组 成的负反馈的网络中,放大倍数为:Z C1 rc通常这种音频功率放大中,放大倍数为 300-1000倍左右,为了保证音频的带宽,我就选择较小的300倍,同时结合市面上常见电阻的阻值,故定R 3 680 ,R 4 22k 。

本图中还有两个为了稳压的稳压二极管 D1和D2,因它们在运算放大器的集成块上进 行工作,故要求其工作电压在 12V 上下。

这样来确定他们最终是否能够正常工作。

在信号输入端口中,由一个为了隔离直流噪声的电容 C1。

这个电容是工作在信号源旁, 直接介入输入端,因而需要一个较高的击穿电压的电容,而且电容的取值不能太大,因而 定为1uf 0同样,在电容中,在工作电压 V1和V2的旁边分别有一个旁置电容,这两个电容都是 为了隔离直流电源的电流,为了增加它的效率,因而我的电容的容抗取值较小,都是0.1uf 0在使用运算放大器中的时候,我时刻铭记运放的“虚短,虚断”的两大特点。

在这个 特点的基础上来进行设计正反馈的功率放大和负反馈的保持输出。

负反馈在前已经说明, 在此不再赘述。

因此在这里具体介绍选频网络以及其构成的正反馈的功率放大电路网络。

首先它作为一个选频网络,可以知道它的振荡频率为:f —— 2 RC我们的频率要求是20Hz-20kHz ,则我选择了振荡频率为1kHz 左右,再此,在这种电 路板的焊接时不方便使用大电容,因此我就使用了 1uf 的电容,相应地配备了 1k 的电阻。

这样在中频1kHz 的时候可以达到振荡,成为峰值,以得到较好的频率特性曲线。

最后在输出端并联上一个电阻电容的串联,其中电阻是为了保证输出阻抗比较小,因 而取值为1 ,然后电容是为了隔离直流噪声信号,所以不需要太大的容抗,选择了 0.22uf 0 还可以防止在输出端的自激振荡,以造成意外结果。

2.3调试调试前,首先用干电池检测喇叭保护器灵敏度, 合格后,接回电路。

短接信号输入端, 将VR1、VR2旋到阻值最大处。

接通12V 前级电源,用数字万用表监视 R14两端电压,用 螺丝刀旋转电位器,使其达到 2V ;再用数字表监测图中两点电压,调节使其电位为 3V ; 然后接通后级50V 电源,用数字表监测最后对地电位,旋转电位器监测 5W 的电阻两端, 即其静态电流约为360mA ,工作于甲类状态,煲机一个小时,再红心调整一次。

如果你的 功能散热器足够大,静态电流还可调大,但是不要让F V (S )V o (s) R 帀R散热器温度超过70摄氏度。

相关文档
最新文档