模拟电路——音频功率放大器的设计与实现报告

实

验

报

告

课程名称：模拟电子电路实验

实验名称：音频功率放大器的设计与实现

班级：

学号：

姓名：

同组人员：

一、实验目的

1. 掌握放大电路的基本使用。

2. 掌握TDA2030的使用方法以及其经典电路。

3. 掌握功率放大电路的作用以及设计的原理。

4. 培养我们的动手能力以及考核已学的电路知识。

二、设计任务

三、实验内容与原理

1、设计内容

2、设计原理

3、TDA2030A主要器件及介绍

四、实验步骤

1、实验设计

五、PCB布线与焊接

（一）布线

（二）焊接

六、实验结果与分析

七、参考文献

八、附录

1、LM1875相关数据

2、LM7815（左）和LM7915（右）引脚图

一、实验目的

1.掌握放大电路的基本使用。

2.掌握TDA2030的使用方法以及其经典电路。

3.掌握功率放大电路的作用以及设计的原理。

4.培养我们的动手能力以及考核已学的电路知识。

二、设计任务

设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8 。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标：

（1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真；

（2）电路输出功率大于8W；

（3）输入阻抗：≥10kΩ；

（4）放大倍数：≥40dB；

（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；

（6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力；

（7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。

发挥部分：

（1）增加电路输出短路保护功能；

（2）尽量提高放大器效率；

（3）尽量降低放大器电源电压；

（4）采用交流220V，50Hz电源供电。

三、实验内容与原理

1、设计内容

本电路设计采用前置放大电路和音频功率放大电路相结合的放大模式，前者采用有“运放之皇”的NE5532对电压进行放大，后者采用性能优良的TDA2030对电压和电流放大，给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。在前置放大和功放之间加上一个滑动变阻，就保证了音量可调，在滑动变阻器之前再加上一足够大电阻，这样保证了信号不失真。除此之外，加上相应的旁路电容又使得电路具有杂音小，有电源退偶，无自激等优点。根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用multisim10软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。

2、设计原理

①．第一部分：在前置放大电路中，我们采用了NE5532，由于一般信号源所输出的信号幅度很小，仅为几十分贝的增益，较难使功率放大器输出较大的功率。因此在功率放大器前面加一放大电路——前置放大电路，将信号源的小信号放大至功率放大器所需要的信号。此外，前置放大电路还将不同信号源所输入的不同阻抗、不同幅度的电压进行阻抗匹配等处理后送至功率放大器。

②．第二部分：音调控制电路，负反馈式音调控制器的工作原理，由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点，典型的电路结构如图2所示。其中电位器Rp1是高音调节电位器，Rp2是低音调节电位器，电容C是音频信号输入耦合电容，电容C1、C2是低音提升和衰减电容，一般选择C1=C2，电容C3起到高音提升和衰减作用，要求C3的值远远小于C1。电路中各元件一般要满足的关系为：Rp1=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1。

低音

R1R2

负反馈式音调控制器的完整的幅频特性曲线的波特图

20

10

f

音调控制电路的幅频响应波特图

③、第三部分：功率放大器：

功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；驱动扬声器，使之发声；或驱动自动控制系统中的执行机构等。也就是把输入的模拟信号经被放大后,去推动一个实际的负载工作，所以要求放大电路有足够大的输出功率，这样的放大电路统称为功率放大电路。而音频功率放大器的作用就是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能地小，效率尽可能的高。随着半导体工艺,技术的不断发展,输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现,也给功率放大器的发展带来了新的生机。总之，功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率,故功率放大器应具有以下几个主要特点：

1）输出功率要足够大

工作在大信号状态下,输出电压和输出电流都很大.要求在允许的失真条件下,尽可能提高输出功率。

2）效率要高

功率放大器实质上是一个能量转换器,它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载,因此,要求转换效率高.在直流电源提供相同直流功率的条件下,输出信号功率愈大,电路的效率愈高。

3）非线性失真要小

功率放大器是在大信号状态下工作,电压,电流摆动幅度很大,而且由于三极管是非线性器件,在大信号工作状态下,器件本身的非线性问题十分突出,因此,输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真.在实际应用中,要采取措施减少失真,使之满足负载要求。

在功放部分我们用了TDA2030

3、TDA2030A主要器件及介绍

3.1 TDA2030实物

TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。如图1所示，按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。意大利SGS公司、美国RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同类产品