音频功率放大器设计仿真与实现.docx
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音频功率放大器设计仿真与实现
课程设计任务书
学生姓名：
专业班级：
电信
指导教师：
工作单位：
信息工程学院
题目:
音频功率放大器的设计仿真与实现
初始条件：
可选元件：
集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。
直流电源±12V，或自选电源。
可用仪器：
示波器，万用表，毫伏表等。
要求达成的主要任务:
（1）设计任务依据技术指标和已知条件，选择适合的功放电路，如：
OCL、OTL或BTL电路。
达成对音频功率放大器的设计、装置与调试。
（2）设计要求输出功率10W/8Ω；频次响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。
选择电路方案，达成对确立方案电路的设计。
利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确立电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真切现系统功能。
安装调试并按规范要求格式达成课程设计报告书。
选做：
利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排：
第18周前半周，达成仿真设计调试；并制作实物。
第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行查收和辩论。
指导教师署名：
年月日
系主任（或责任教师）署名：
年月日
目录1任与要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..
!
不决。
任⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...
!
不决。
要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
!
不决。
方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
!
不决。
器件与参数运算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
!
不决。
运放NE5532介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..!
不决。
TDA2030介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4.
功率算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
元路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6主源路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
音路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
功率放大路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
路仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9
仿真路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..9
仿真果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.9
心得领会⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.10
参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.11
附表一：
路原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.
!
不决。
附表二：
元器件清⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
!
不决。
附表三：
物⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯141设计任务与要求设计任务
依据技术指标和已知条件，选择适合的功放电路，如：
OCL、OTL
或BTL
电路。
达成
对音频功率放大器的设计、装置与调试。
设计要求①输出功率10W/8Ω；频次响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。
②选择电路方案，达成对确立方案电路的设计。
③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确立电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真切现系统功能。
④安装调试并按规范要求格式达成课程设计报告书。
⑤选做：
利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
设计方案音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，而后输出驱动扬声器。
声音源的种类有好多种，故输出信号的电压差异很大，从零点几毫伏到几百毫伏。
一般动率放大器的输入敏捷度是必定的，这些不一样的声音源信号假如直接输入到功率放大器的话，关于输入信号过低的，功率放大器功率输出不足，不可以充足发挥功放的作用；加入输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真。
这样就失掉了音频放大的意义了，因此一个适用音频功率放大系统必
须设置前置放大器，以便使放大器适应不一样的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入敏捷度相般配。
最后音频放大器由前置放大器和音调控制电路和功率放大器三部分构成。
如图1所示
图1音频放大器构成框图
选择器件与参数运算运放NE5532介绍NE5532是高性能低噪声运放，与好多标准运放（如1458）相像，它拥有较好的噪声性能，优秀的输出驱动能力及相当高的小信号与电源带宽。
1）小信号带宽：
10MHz；
2）输出驱动能力：
600，10V；
3）输入噪声电压：
5nV/√HZ（典型值）；
4）DC电压增益：
50000；
5）AC电压增益：
10KHz时2200；
6）电源带宽：
140KHz；
7）变换速率：
9V/μS；
（8）大电源电压范围：
±3～±20V。
极限参数：
源：
Vs⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯±22V入：
VIN⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯±V源V
差分入：
VDIFF⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯±5V工作温度范：
TA⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯0℃～70℃
存温度：
TSTG⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-65℃～150℃
温：
Tj⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯150℃功耗（5532FE）：
PD⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1000mW
引温度（接，10S）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯300℃直流气参数：
如2所示。
图2直流电气参数
沟通电气参数如图3所示
图3沟通电气参数
TDA2030介绍TDA2030是一块性能十分优秀的功率放大集成电路，其主要特色是上涨速率高、瞬态互调失真小，在当前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包含TDA2030在内的几种。
我们知道，瞬态互调失真是决定放大器质量的重要要素，该集成功放的一个重要长处。
TDA2030A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率变换为依据输入信号变化的电流。
因为声音是不一样振幅和不一样频次的波，即沟通信号电流，三极管的集电极电流永久是基极电流的β倍，β是三极管的沟通放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，而后将这个信号用隔直电容隔绝出来，就获取了电流（或电压）是原来的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不停的电流及电压放大，就达成了功率放大。
依据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的可是20W，而TDA2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路构成BTL电路，输出功率
可增至35W。
另一方面，大功率集成块因为所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎常常以致破坏。
但是在TDA2030集成电路中，设计了较为完美的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己获取保护（自然这保护是有条件的，我们决不可以因为有保护功能而不适合地进履行用）。
TDA2030集成电路的第三个特色是外头电路简单，使用方便。
在现有的各样功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总合才5端，在焊接电路板的时候TDA2030A的管脚的散布关于焊接的时候很重要的，假如管脚的划分有错，直接会以致的功率放大器烧掉。
经过查阅资料知道他的管脚散布为：
汉字对着人，从左往右数为12345此中1为同武相输入端，2为反相输入端，3为功率放大器的接地端，4为功率放大器额的输出端，5为功率放大器的电源线的接入端。
TDA2030在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。
该电路因为价廉质优，使用方便，并正在愈来愈宽泛地应用于各样样式收录机和高保真立体声设施中。
该电路可供低频课程设计采纳。
本设计采纳3个TDA2030A芯片，此中一个放大左声道，一个放大右声道，一个放大低音部分。
表示图如图4
图4TDA2030表示图
功率计算计算输出功率Po输出功率用输出电压有效值V0和输出电流I0的乘积来
表示。
设输出电压的幅值为Vom，则因为Iom=Vom/RL，因此.当输入信号足够大，使Vim=Vom=Vcem=VCC-VCES≈
VCC和Iom=Icm时，可获取最大的输出功率。
由上述对Po的议论可知，要供给放大器的输出功率，能够增大电源电压VCC或降低负载阻抗RL。
单元电路设计主电源电路如图5所示，采纳沟通双12V，30W变压器，市电从ACIN输入，VCC和VSS给TDA2030A供电，Va和Vb给NE5532供电。
整流部分采纳单向桥式全波整流电路，在滤波电路中，采纳电容滤波电路，
图5主电源电路
调音电路
本设计采纳六个参数为50K的电位器。
此中RP1A，RP1B调理低音区，RP2A，RP2B调理中低音，RP3A，RP3B调理音量。
调音电路与功率放大电路用排线相连，数字一一对应相连。
电路图如图6所示
图6调音电路功率放大电路电路分左声道，右声道，以及低音区输入，TDA2030构成双电源互补对称功放，放大电路之间相连采纳RC耦合方式。
NE5532是双运放，分为两个单运放连结于电路中。
NE5532电路如图7所示。
图7NE5532电路TDA2030单声道电路如图8所示。
图8TDA2030单声道电路
电路设计仿真仿真电路图采纳Multisim仿真电路，如图9所示
图9Multisim仿真电路仿真结果左右声道输入1kHz，1Vpp的正弦波，结果如图10所示。
图10输出结果
心得领会经过电子技术课程设计的训练，能够全面调换学生的主观能动性，举一反三其所学的“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“电子技术实验”等课程的基来源理和基本剖析方法，进一步把书籍知识与工程实质需要联合起来，实现知识向技术的转变，以便毕业生走上工作岗位能较快地适应社会的要求。
而此次课程设计的题目是做一个有源滤波器的音频功率放大器，在此次设计中，我们的确遇了好多灾以解决的问题，同时也学到了好多知识。
掌握了功率放大器电路的设计与制作，掌握了NE5532，TDA2030等集成芯片的原理与作用以及晶体管极性的判断，怎样去检查电路中的错误与线路能否导通，进一步娴熟万用表的使用，怎样制作PCB电路板。
更让我理解集体精神的重要性。
更懂得做好一件事情的不简单。
接触到了与自己有关专业的详细的知识，感觉到所学的东西仍是很实用的，经过实践不只稳固了学过的知识，并且其余的对所学知识进行实践论证，实时的现了存在的很多不足。
经过本次课程设计初步认识了一些专业软件的使用，如Multisim的软件的使用，也初步接触到了详细的制版全过程。
经过仿真发现分压电阻阻值不对，并且部分买过来的电阻负载功率不够，电容耐压数值不够，在接电测试时，铝电解电容一接电就立刻冒烟爆掉了，经过检查是因为电容的正负交接反了，虚惊一场，可是经过检查后电路其余部分运作正常。
经过了此次的课程实质，认识了在给定详细参数要求下，自己设计计算电路参数、使用multisim画原理图仿真、使用protel99es画PCB图、手动转印钻孔、安装元件焊锡、通电调试的整过过程。
中间我发现我们思虑的时候还不是很周到，幸亏能够实时发现挽救，同时也有一个观点性的认识了一个产品的设计制作过程。
总之，此次课程设计我们仍是比较满意的，学习到的东西也好多。
参照文件周泽义.电子技术实验。
武汉：
武汉理工大学第一版社，
谢自美.《电子线路设计·实验·测试》第三版.华中科技大学第一版社，2005
梁宗善.《新式集成电路的应用-电子技术基础课程设计》.华中科技大学，2004
孙梅生.《电子技术基础课程设计》.高等教育第一版社，2005
黄继昌，张海贵《.适用单元电路及其应用》.人民邮电第一版社，2006
王卫东，江晓安《.模拟电子电路基础》.西安电子科技大学第一版社，
2003
1.华成英、童诗白.模拟电子技术基础.第四版.北京:
高等教育第一版社
附表一：
电路原理图
附表二：
元器件清单
Comment
Designator
Footprint
Quantity
K固定孔
1
221
C1,C2,C12,C13
C独石5MM
4
223
C3,C4
C瓷片5MM
2
104
C5,C11,C18,C19,C22,C23,C24,
C独石5MM
8
C25
4U7
C6,C9,C14,C15
C10UF100UF2MM
4
104
C7
C涤纶1047MM
1
224
C8
C涤纶224
1
22U
C10,C16,C17
C10UF100UF2MM
3
3300U
C20,C21
C3300UF8MM
2
100U
C26,C27,C28
C100UF
3
CN01
X接线座6P镜像
1
CN02
X接线座6P
1
AIN
CN03
X立体声音频座
1
MP3
CN04
X电源座3P
1
LOUT-GND-ROUT
CN05
X音频输出4P
1
WOUT
CN06
X接线端子2P
1
5VOUT
CN07
X插座2P
1
ACIN
CN08
X接线端子3P
1
D1,D2,D3
DRL207
3
RL207x4
D4
DRL207
1
LED
D5
D发光二极管
1
NE5532
IC1
IC8P
1
TDA2030
IC2,IC3,IC4
ICTDA2030A
3
7805
IC5
IC3P稳压集成块间距
1
2K2
R1,R2,R3,R4
R圆头
4
15K
R5,R6
R圆头
2
39K
R7,R8
R圆头
2
22K
R9,R14,R16,R18,R19,R22,R23
R圆头
7
560
R10,R15,R20,R21
R圆头
4
10K
R11,R12,R13
R圆头
3
22
R17,R24,R25
R13MM圆头
3
680
R26
R圆头
1
680
R27
R13MM圆头
1
R28
R圆头
1
10
R29
R圆头
1
50K
RP1,RP2,RP3
RP电位器孔间距5MM
双
3
附表三：
实物图
升级会员 