OTL功率放大器设计解析文档格式.docx

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学生姓名：

xx

指导时间

指导地点：

楼室

任务下达

xxxx

任务完成

考核方式

1.评阅□　2.答辩□3.实际操作□　4.其它□

指导教师

系（部）主任

注：

1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；

任课教师授课时自带一份备查。

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。

设计题目：

OTL功率放大器设计

一、设计任务

（1）设计任务：

设计一个OTL功率放大器

（2）设计要求：

1、要求电路采用集成电路组成；

2、额定输出功率大于等于10W；

3、负载阻抗等于８Ω；

4、采用TDA2003集成芯片。

二、总体方案的设计与选择

（1）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，故这种电路也是互补对称电路。

由于电路结构上的对称性，静态下A、B对地电压均为UG/2，C1、C2端电压UC1=UC2=UG/2。

因此，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，电路的输出功率最大，Po（max）=UG2/（8RL），此时的能量转换效率η最高，理想值为78.５％。

乙类OTL功放的理想电压传输特性曲线如图2-5-11所示。

但实际上，由于功放管截止区与饱和区的存在，电路电压传输特性曲线大致如图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，且采用分压式偏置电路,它具有一定的电压与电流放大能力，这样，整个电路就具有较大的功率增益。

同时，通过调节RP可实现静态下中点对地电压UA的调整，原理如下：

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下降。

二极管V4、V5为功放电路提供较小的静态偏置，使功放管V2、V3静态下微导通，以克服交越失真。

若将V4或V5替换为一个可调电阻，则可调节功放管静态下的导通深度。

图2-5-15带有前置放大级的甲乙类OTL功放

2、总体功放电路设计思路

本次的设计我们采用集成功率放大器构成实用电路，主要用到的集成芯片有TDA2003。

采用集成功放设计的方法需查阅手册，以便得知功放外围电路的元件值。

3、TDA2003集成芯片介绍

TDA2003是功率放大电路中应用最广泛的集成芯片之一。

TDA2003是音频功放电路，采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。

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。

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IoA

输出不重复峰值电压IoA

焊接温度Tj-40+150度

（2）方案选择

1、方案一：

原理图如图1所示

图1

方案一说明：

此功率放大器由三部分组成：

输入级、推动级和输出级。

输入级：

Vi：

来自MP3音频信号

推动级：

C1滤去干扰信号；

TDA2003对信号放大：

C2负反馈网络

输出级：

接一个扬声器RL

由此电路可以进行信号放大功能。

2、方案二：

原理图如图2所示

图2

方案二说明：

此功率放大器也是由三部分组成：

此方案有了更多的元件来稳定信号，可以减小信号的失真，可以取得更加稳定的输出波形。

C3滤去干扰信号；

TDA2003对信号放大

三、总体电路图及印刷板图

1、本次课设，我们选取第一种方案，本方案采用TDA2003功放。

2、原理：

采用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，为稳定静态工作点须设置直流负反馈电路，为稳定电压放大倍数和改善电路性能须设置交流负反馈电路，以及过流保护电路等。

电路设计时，各级应设置合适的静态工作点，在组装完毕后须进行静态和动态测试，在小型不失真的怀着下，使输出功率最大。

动态测试时，要注意消振和放好保险丝，以防损坏元器件。

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

4、由PROTEL软件生成的PCB板如图4所示

图4

四、计算机仿真

1、本次课程设计采用Multisim进行仿真，仿真电路图如图5所示：

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

Designator

Footprint

Description

1

R3

R2

10uF

C1

.4

ElectrolyticCapacitor

39

Rx

39nF

Cx

Capacitor

100uF

C3

C5

C6

220

R1

470uF

C2

1000uF

C4

TDA2003

U1

DIP14

SPEAKER

Rl

TO-220

2、TDA2003引脚识别

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，插件装配的工艺要求：

美观、均匀、端正、整齐，高低有序，无跨越，不能歪斜；

b、电解电容、二极管、三极管的电极不能接错，以免损坏元器件；

c、电路装接好之后，才可通电，也不能带电改装电路；

d、一定要避免出现通电下，二极管支路的断开现象，以防功放管因过热而损坏。

e、接通+5V电源，用手触摸功放管，若管子温升显著，说明电路存在故障，应立即关闭电源进行故障排查

六、焊接实图

1、正面图

2、反面图

七、心得体会

通过这次课程设计我对模拟电子技术有了更进一步的熟悉和了解，实际操作起来很困难，要将实际和理论联系起来需要不断的下功夫，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，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。

在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，如想用其他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，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。

当我们拿到一个课题时，一定要先仔细分析要求，然后做出总体设计方案，再进一步细化各单元电路，最后将整个电路组合在一起，画出最终的逻辑电路图。

最后，在通过这一个礼拜地设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。

通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。

参考书籍

1、电子技术课程设计指导彭介华主编北京：

高等教育出版社1997；

2、国产集成电路应用500例周仲主编北京：

电子工业出版社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、常用电子元件简明手册于洪珍主编；