模电课程设计--音频功率放大电路

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1、 课课 程程 设设 计计 报报 告告 学生姓名学生姓名: : 学 号 ：学 号 ： 学学 院院: : 电气工程学院 班班 级级: : 题题 目目: : 模电音频功率放大电路设计 1、设计题目：音频功率放大电路、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求：、设计任务目的与要求： 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为 扬声器，阻抗 8。 指标：频带宽 50HZ20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于 8W；输入 灵敏度为 100mV，输入阻抗不低于 47K。 模电这门课程主要讲了二极管，三极管，几种放大电路，信号运算与 处理电路，正弦信号产生电路，

2、直流稳压电源。功率放大器的作用是给音 响放大器的负载 RL（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望 输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。 功率放大器的常见电路形式有 OTL 电路和 OCL 电路。有用继承运算放大器 和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本实验设计的 是一个 OTL 功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单 电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组 合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用 multism 软件对 OTL 功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用 mu

3、ltism 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。 3、整体电路设计：、整体电路设计： 方案比较：方案比较： 利用运放芯片 LM1875 和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源 分别接+30v 和-30v 并且电源功率至少要 50w，输出功率 30w。 利用运放芯片 TDA2030 和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源 只需接+19v，另一端接地，负载是阻抗为 8的扬声器，输出功率大于 8w。 通过比较，方案的输出功率有 30w，但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。 而方案的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案来进行设计。 整体电

4、路框图：整体电路框图： 单元电路设计及元器件选择：单元电路设计及元器件选择： 单元电路设计：单元电路设计： 功率放大器按输出级静态工作点的位置可分为甲类、乙类和甲乙类三种；若按照 输出级与负载的耦合方式， 甲乙类又可分为电容耦合 （OTL 耦合） 、 直接耦合 （OCL 电路）和变压器耦合三种。变压器耦合容易实现阻抗匹配，但体积大， 较笨重。 又 OCL 电路电源输入要求较高，所以采用 OTL 电路。采用单电源的 OTL 电路不需 要变压器中间抽头，但需要在输出端接上大电容，且低频特性不如 OCL 好。根据 “虚短” 、 “虚断”的原理，利用电阻的比值，可求得电路所需的放大倍数，其中 可加入一

5、个电位器替代反馈电阻，这样就能够实现电路放大倍数的调整。因为功 率放大电路是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率，可以采取 OTL 电路来实现。为了提高转换功率，我们要对电路进行改善，这主要围绕功率 放大电路频率响应的改善和消除非线性失真来改进电路， 因此要用到若干个电阻 电容来保护电路。OTL 电路会产生交越失真，为了消除这种失真，应当设置合适 的静态工作点，使电路中的两只放大管均工作在临界导通或微导通的状态，这可 以通过加入两个二极管来实现，因为二极管具有单向导电性。或者将两个有一定 对称性的 NPN 和 PNP 三极管的基极分别和 TDA2030 的两个电源输入端相连。 最后

6、在输出端，还要加一个大电容来保证电路的低频性良好。在接有感性负载扬声器 时还要加入一个电阻和一个电容来减少电路的自激振荡，确保高频稳定性。 元器件选择：元器件选择： 如下面的系统原理图所示，C2 为输入耦合电容，应选取较小的电解电容；R1、R 、R3 和 C7 的作用是组成运放 TDA2030 的输入偏置电路，取 R1=R2=R3，可计算 得 TDA2030 正向输入端的电压为 0.5VCC， 而电容 C7 的作用是可以稳定这个电位。 另外，R3 是为了防止输入信号被 C7 短接到地而设的。C6 是高频退耦电容，应选 用较小的陶瓷电容或独石电容；C3 是滤波电容，应选用较大的电解电容。C4、 R4、和 R11 构成交流负反馈，控制交流增益，对于音频信号，可以近似地认为 C4 短路，所以功放的增益为 147K，明显也满足“输入 灵敏度为 100mV，输入阻抗不低于 47K”的条件。 3 参数分析与计算 3.1 音调调节电路音调调节电路 集成运放选用 LM324 20Hz 到 20kHz 中间频率 低通滤波器截止频率