音频功率放大器的设计仿真与实现全解

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：电信

指导教师：工作单位：信息工程学院

题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现

初始条件：

可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。直流电源±12V，或自选电源。

可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。

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。

3 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路

工作原理并仿真实现系统功能。

4 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

5 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：

1 第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2 第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

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 设计任务与要求……………………………………………………………………………..错误!未定义书签。

1.1设计任务…………………………………………………………………………………...

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1.2设计要求…………………………………………………………………………………...

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2 设计方案………………………………………………………………………………………...错误!未定义书签。

3 选择器件与参数运算………………………………………………………………………错误!未定义书签。

3.1运放NE5532介绍……………………………………………………………………..

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3.2 TDA 2030介绍 (4)

3.3功率计算 (5)

4 单元电路设计 (6)

4.1主电源电路 (6)

4.2调音电路 (6)

4.3功率放大电路 (7)

5 电路设计仿真 (9)

5.1仿真电路图 (9)

5.2仿真结果 (9)

6 心得体会 (10)

7 参考文献 (11)

附表一：电路原理图………………………………………………………………………….错误!未定义书签。

附表二：元器件清单……………………………………………………错误!未定义书签。

附表三：实物图 (14)

1设计任务与要求

1.1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。完成对音频功率放大器的设计、装配与调试。

1.2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。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原

理并仿真实现系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

2设计方案

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。声音源的种类有很多种，故输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般动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的话，对于输入信号过低的，功率放大器功率输出不足，不能充分发挥功放的作用；加入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。这样就失去了音频放大的意义了，所以一个实用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。最后音频放大器由前置放大器和音调控制电路和功率放大器三部分组成。如图1所示

图1音频放大器组成框图

3选择器件与参数运算

3.1运放NE5532介绍

NE5532是高性能低噪声运放，与很多标准运放（如1458）相似，它具有较好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号与电源带宽。

（1）小信号带宽：10MHz；

（2）输出驱动能力：600，10V；

（3）输入噪声电压：5nV/√HZ（典型值）；

（4）DC 电压增益：50000；

（5）AC 电压增益：10KHz 时2200；

（6）电源带宽：140KHz；

（7）转换速率：9V/μS；

（8）大电源电压范围：±3～±20V。

极限参数：

电源电压：Vs (22)

输入电压：VIN ........................±V 电源V 差分输入电压：VDIFF (5)

工作温度范围：TA …………………… 0℃～70℃存贮温度：TSTG …………………… -65℃～150℃结温：Tj …………………… 150℃

功耗（5532FE）：PD …………………… 1000mW 引线温度（焊接，10S）…………………… 300℃直流电气参数：如图2 所示。

图2直流电气参数

交流电气参数如图3所示

图3交流电气参数

3.2 TDA 2030介绍

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。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。

TDA2030A功率放大管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。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

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