模电课程设计仿真音频放大电路(共12页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电子科技大学模拟电路基础电子线路应用设计报告设计题目： 功率放大电路 学生姓名： 学号： 教师姓名： 日期： 2016.12.27专心-专注-专业1、设计任务设计要求：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RL=8。性能指标：频率：20Hz20kHz 输出功率：8W 放大倍数：30dB 失真：10%2、电路原理2.1 电路整体方案2.1.1 方案的确定及论证 一、OCL互补对称功率放大器如图所示放大电路是由两个射极输出器组成的，T1和T2分别为NPN型管和PNP型管，两管的材料和参数相同（即特性对称），且电源由对称的双电源+VCC

2、和-VCC提供。图中，两管基极没有偏置电流，静态损耗为0，电路工作在乙类状态，信号从基极输人，从射极输出，RL为负载，输出端没有耦合电容。所以，把图4-35所示的电路称为无输出电容的功率放大电路，简称OCL电路。图 2.1.11 OCL电路静态时，UEQUBQ0输入电压的正半周：VCCT1RL地输入电压的负半周：地RLT2VCCOCL电路的输出功率的计算公式如下：最大输出功率：转换效率：二、用集成器件实现TDA2030集成功放芯片：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。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

3、小等特点。并具有内部保护电路。图 2.1.1-2 TDA2030芯片TDA2030管脚功能：1脚是正相输入端；2脚是反向输入端；3脚是负电源输入端；4脚是功率输出端；5脚是正电源输入端。图 2.1.1-3 TDA2030芯片图 2.1.1-4 TDA2030典型参数TDA2030特点:1.开机冲击极小。2.外接元件非常少。3.TDA2030输出功率大，Po=18W(RL=4)。4.采用超小型封装(TO-220),可提高组装密度。5.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等。6TDA2030A能在

4、最低6V最高22V的电压下工作在19V、8阻抗时能够输出16W的有效功率，THD0.1%。运用集成芯片TDA2030完成音频功率放大电路的设计，能够更好地达到设计任务和要求。2.1.2 整体电路整体电路设计：使用TDA2030加少量外围元件，输入端使用高通滤波。图 2.1.2-1 音频功放电路2.2 各部分电路原理一、输入部分图 2.2-1 输入部分电路R3是直流平衡电阻，同时与C3构成高通响应，用以滤除低频信号。二、放大部分图 2.2-2 放大部分电路R1、R2和C2构成负反馈电路，决定电路的电压增益及低端截止频率。Au=R1/R2三、输出部分输出部分负载为扬声器，阻抗RL=8。四、保护部分

5、图 2.2-3 保护部分电路R4和C7可以稳定频率，防止电路自激。D1、D2用以保护集成块2.3 电路参数选择依据阐述电路整体方案、各部分电路原理和电路参数选择依据3、电路仿真和结果根据要求，仿真软件选用multisim，在软件中连接电路如图4.1所示：图 3-1 电路仿真图一、波特图输出图 3-2 波特图由图可以看出，其仿真的结果，在20Hz-20kHz内中后段的波形放大能力基本保持不变化，且放大倍数约为30dB。符合题目要求。二、输出功率 图 3-3 输出回路上探针数据 图 3-4 输出功率图输出功率为8.662W，8W，满足要求。三、失真分析图 3-5 失真分析图失真为0.014%，10

6、%。满足要求。选择的器件及其参数给出部分和整体电路仿真截图，给出仿真结果及结论。4、电路加工及测试（可选）阐述制作电路（画图、焊接）的过程及注意事项，给出PCB版图、实物图。阐明所用的测试仪表、测试方法，给出测试结果。在最后，针对这次DIY，也有些收获和感悟。其中最重要的一点就是功放单点接地的问题！一定得慎之慎之处理处理不好功放会有底噪。图中R1、R2是输入落地电阻，C2是直流反馈电容，接地点是小信号地，标记为蓝色，；C3、C4、C6、C7是退耦电容，接地端标记为红色，属电源地。正确的接地方式为：三个小信号接地点可混合在一条地线上，四个电源地汇集为另一条地线，电源地与小信号地在总接地点处汇合，

7、除总接地点外，两种地不得有其他连通点。5、问题解答1、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路？共射主要用于放大电压信号，其输出功率和效率都很低；而功放不仅需要有放大的电压信号，还需要有放大的电流信号，只有电压信号和电流信号都足够大，才能满足功放的要求，所以共射放大不宜用作功率放大电路。2、TDA2030使用时对电路有什么要求？TD2030使用时类似于集成运放，需要用负反馈电路。3、如何实现电路的实物制作？根据电路图绘制PCB将PCB文件导出为PDF文档格式，采用1：1导出将PDF打印到菲林上，采用实际大小打印将打印好PCB菲林平铺在感光板上，准备曝光用11W的日光台灯曝光约15分钟曝光完毕后用

8、显影液进行显影准备好腐蚀溶液进行腐蚀腐蚀结束，钻孔，准备焊接焊接元件6、总结通过此次的课程设计，我增进了对功率放大电路的了解、掌握了音频功率放大电路的基本设计方法，对于仿真软件Multisim也用得更加得心应手，此外我还新学会了利用软件Altium Designer绘出PCB版图。同时对于模电的课程的内容也有了更加深刻的认识。电子设计和需要扎实的理论基本功，同时也需要有一定的动手能力。理论加上实践，才能做等更好。从选择题目到开始着手去做，我才发现自己的模电知识掌握得并不牢固，于是花了很多时间去读教材相关内容，包括基本放大电路的知识，多级放大器，放大电路的反馈和功率放大器等章节，总算是有了大概的

9、想法和思路。而后便查阅各种论文和书籍资料，浏览各样的电子、电工论坛，看到别人的一些见解和讨论，启发了我的思路。最终发现了TDA2030的集成运放具有很大的优点，便想用集成运放来实现。我选择了TDA2030典型电路中的双电源电路来实现，并揣摩该电路的设计思路和意图，最终看出了其中的道理。之后便是应用仿真软件来实现。制作实物电路图又是一次挑战。首先我询问了一些搞电子设计的同学如何实现实物，得知要先绘出PCB布线再印制、最终把元件焊上去并调试。软件Altium Designer的使用对我来说又是一项新鲜事物，我不断尝试，学会了如何利用软件布线。学校开放实验室给了我们很大的支持和鼓励，元件的找寻以及板

10、子的印制都不再成为困扰我们的问题。我在没课的时候就呆在那里焊板子，最终做出了实物。虽然我做出来的电路满足了设计要求，但是我仍觉得有些遗憾，那就是这个电路图我是直接用的TDA2030典型电路，并没有在此基础上做什么改进和变化。我想，以后我要更加注重模电这样的课程的学习，掌握扎实的基础，才有创新思考的能力。同时我也认识到，电子设计也需要有一定的动手能力。理论加上实践，才能做得更好。电路设计、仿真、加工、测试过程中的收获和体会，对课程的理解，对实际电路的认识等等。说明：正文小四号宋体。图表采用五号宋体，图表分别按顺序编号。表1 选用的元器件型号和数量图1 xxx仿真电路图参考文献1. 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.第四版.北京：高等教育出版社，2006.2. 周文. 浅谈TDA2030集成音频功率放大器的制作J.课程教育研究,2013，(2).3. 朱李明.线性集成电路TDA2030AJ. 集成电路应用，1986,(3).4. 张燕玉，陈国志.实用OCL集成音频功率放大器的分析方法J. 科技资讯，2010，(3).5. 芮新芳，朱朝霞，牛耀国.使用Altium Designer Winter 09设计印刷电路板之常见问题及使用技巧J. 电脑与电信,2011，(9).6. 吴中华. Altium Designer 10使用快速入门J. 电子制作,2012，(6).