OTL功率放大器设计解析.docx
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OTL功率放大器设计解析
电子技术基础课程设计任务书
20xx－20xx学年第一学期第xx周－xx周
题目OTL功率放大器
内容及要求
内容：
OTL功率放大器
要求：
1、要求电路用集成电路构成；
2、额定输出功率大于等于10W；
3、负载阻抗等于８Ω。
进度安排
1、方案论证
2天
2、剖析、设计、
3天
3、焊接、调试、实现
3天
4、检查、整理、写设计报告、小结
2天
学生姓名：
xx
指导时间
指导地址：
楼
室
任务下达
查核方式
指导教师
xxxx
1.评阅□
2.辩论□
任务达成
3.实质操作□
系（部）主任
xxxx
4.其余□
注：
1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师讲课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
一、设计任务2
二、整体方案的设计与选择2
三、整体电路图及印刷板图6
四、计算机仿真7
五、安装调试8
六、焊接实图10
七、心得领会11
参照书本11
1
设计题目：
OTL功率放大器设计
一、设计任务
（一）设计任务：
设计一个OTL功率放大器
（二）设计要求：
1、要求电路采纳集成电路构成；
2、额定输出功率大于等于10W；
3、负载阻抗等于８Ω；
4、采纳TDA2003集成芯片。
二、整体方案的设计与选择
（一）电路原理
1、OTL功放原理
（1）乙类输出无变压器（outputtransformerless简记OTL）功率放大器
图2-5-14所示乙类OTL功放电路，V1与V2为互补对称管，故这类电路也是互补对称电路。
因为电路构造上的对称性，静态下A、B对地电压均为UG/2，C1、C2端
电压UC1=UC2=UG/2。
所以，输出耦合电容又相当于一个UG/2的直流电源。
图
中的A点又称中点。
图2-5-14乙类OTL功放
当电路输入正弦信号，且ui>0时，功放管V１导通、V２截止，电路为射
极输出器，uＯ≈ui，uＯ输出正半周，其振幅最多可达UＧ/2，；ui<0时，V１截
止，V２导通，uＯ≈ui，uo输入负半周，振幅最多可达UG/2。
当Uom＝UG/2时，
2
2
电路的输出功率最大，Po（max）=UG/（8RL），此时的能量变换效率η最高，理想值为78.５％。
乙类OTL功放的理想电压传输特征曲线如图2-5-11所示。
但实质上，因为功放管截止区与饱和区的存在，电路电压传输特征曲线大概如图
2-5-12（a）所示。
那么，当电路输入正弦信号时，其输出波形将产生交越失真，如图2-5-12（c）所示。
（2）甲乙类OTL功率放大器
图2-5-15为带有前置放大级的甲乙类OTL典型电路，前置放大级为共射放大器，且采纳分压式偏置电路,它拥有必定的电压与电流放大能力，这
样，整个电路就拥有较大的功率增益。
同时，经过调理RP可实现静态下中点对地电压UA的调整，原理以下：
RP↑→UB1↓→IE1↓→IC1Q↓→IR3（=IC1Q）↓→UB2（=UG-R4IR3-R3IR3）↑→
UA（=UB2-UBE2）↑
同理，调小RP，将使中点电压UA降落。
二极管V4、V5为功放电路供给较小的静态偏置，使功放管V2、V3静态下
微导通，以战胜交越失真。
若将V4或V5替代为一个可调电阻，则可调理功放管静态下的导通深度。
3
图2-5-15带有前置放大级的甲乙类OTL功放
2、整体功放电路设计思路
本次的设计我们采纳集成功率放大器构成适用电路，主要用到的集成芯片有TDA2003。
采纳集成功放设计的方法需查阅手册，以便得悉功放外头电路的元件
值。
3、TDA2003集成芯片介绍
TDA2003是功率放大电路中应用最宽泛的集成芯片之一。
TDA2003是音频功放电路，采纳V型5脚单列直插式塑料封装构造。
按引脚的形状引可分为H型和V型。
该集成电路宽泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设施，拥有体积小、输出功率大、失真小等特色。
并拥有内部保护电路。
TDA2003电流输出能力强,谐波失真和交越失真小,各引脚都有交,直流短路保护,使用安全,负载上电压可冲至40V。
4、TDA2003的功能指标说明
最大额定值Tamb=25
电源峰值电压（50mS）Vccp40V
直流电源电压Vcc28V
工作电源电压Vcc18V
输出重复峰值电压Io3.5A
输出不重复峰值电压Io4.5A
焊接温度Tj-40+150度
（二）方案选择
1、方案一：
原理图如图1所示
4
图1
方案一说明：
此功率放大器由三部分构成：
输入级、推进级和输出级。
输入级：
Vi：
来自MP3音频信号
推进级：
C1滤去扰乱信号；TDA2003对信号放大：
C2负反应网络输出级：
接一个扬声器RL
由此电路能够进行信号放大功能。
2、方案二：
原理图如图2所示
图2
5
方案二说明：
此功率放大器也是由三部分构成：
输入级、推进级和输出级。
此方案有了更多的元件来稳固信号，能够减小信号的失真，能够获得更为稳固的输出波形。
输入级：
Vi：
来自MP3音频信号
推进级：
C3滤去扰乱信号；TDA2003对信号放大输出级：
接一个扬声器RL
由此电路能够进行信号放大功能。
三、整体电路图及印刷板图
1、本次课设，我们选用第一种方案，本方案采纳TDA2003功放。
2、原理：
采纳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要大，为稳固静态工作点须设置直流负反应电路，为稳固电压放大倍数和改良电路性能须设置沟通负反应电路，以及过流保护电路等。
电路设计时，各级应设置适合的静态工作点，在组装完成后须进行静态和动向测试，在小型不失真的怀着下，使输出功率最大。
动向测试时，要注意消振和放好保险丝，以防破坏元器件。
3、OTL功率放大电路原理图如图3所示（本图用PROTEL软件绘成）
图3
6
4、由PROTEL软件生成的PCB板如图4所示
图4
四、计算机仿真
1、本次课程设计采纳Multisim进行仿真，仿真电路图如图5所示：
7
2、仿真结果如图6所示：
图中振幅比较小的波是输入端的波形，振幅大的波的输出端的波形，由仿真结果可知，本次课程设计的电路成功进行了功率放大功能。
图6
五、安装调试
1、元件清单
PartType
Designa
Footprint
Description
tor
1
R3
AXIAL0.3
2.2
R2
AXIAL0.3
10uF
C1
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
39
Rx
AXIAL0.3
8
39nF
Cx
RAD0.2
Capacitor
100uF
C3
RAD0.2
Capacitor
100uF
C5
RAD0.2
Capacitor
100uF
C6
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
220
R1
AXIAL0.3
470uF
C2
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
1000uF
C4
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
TDA2003
U1
DIP14
SPEAKER
Rl
TO-220
2、TDA2003引脚辨别
TDA2003实物如图3所示：
TDA2003各引脚功能介绍如图4所示：
3、电路焊接时的注意事项
a、要按工艺要求安装电子元器件，插件装置的工艺要求：
雅观、平均、正直、齐整，高低有序，无超越，不可以倾斜；
b、电解电容、二极管、三极管的电极不可以接错，免得破坏元器件；c、电路装接好以后，才可通电，也不可以带电改装电路；
d、必定要防止出现通电下，二极管支路的断开现象，以防功放管因过热而破坏。
e、接通+5V电源，用手触摸功放管，若管子温升明显，说明电路存在故障，应立刻封闭电源进行故障排查
9
六、焊接实图
1、正面图
2、反面图
10
七、心得领会
经过此次课程设计我对模拟电子技术有了更进一步的熟习和认识，实质操作起来很困难，要将实质和理论联系起来需要不停的下功夫，它和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要着手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在此后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实质联系起来，同时经过本次电路的设计，不只稳固了所学知识，也使我们把理论与实践从真实意义上联合起来，加强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络收集、查阅有关文件资料，和组织资料的综合能力。
在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，如想用其余信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，一定是最重要有关的信号，而后用真值表来解决他们的关系，经过门电路来实现。
当我们拿到一个课题时，必定要先认真剖析要求，而后做出整体设计方案，再进一步细化各单元电路，最后将整个电路组合在一同，画出最后的逻辑电路图。
最后，在经过这一个星期地设计实习，让我真实理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实质中怎么应用，理论联系实践，互相关系。
经过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，此刻我能够主动的去学习，我理解自己该学习那个方面，要点是什么？
我也掌握的了在理论中碰到问题，应当如何去解决，在实质中碰到迷团应当如何去检查调试。
参照书本
1、电子技术课程设计指导
彭介华主编
北京：
高等教育第一版社
1997；
2、国产集成电路应用500例
周
仲主编
北京：
电子工业第一版社
1992；
3、555时基电路原理、设计与应用
陈有卿、叶桂娟
主编
北京：
电子工业出
版社2007；
4、常用电子元件简洁手册
于洪珍主编；
11
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