音频功率放大器课程设计文档在线提供.docx

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目录

1初始条件及其任务分析1

1.1初始条件1

1.2基本要求1

1.3功率放大电路要测试的基本内容1

2设计流程2

3设计方案简介及其仿真分析3

3.1OCL音频功率放大器3

3.2原理图说明5

3.3PROTEL仿真6

4焊接电路板7

4.1焊电路板的操作步骤7

4.2焊接成功的电路板图8

5调试与检修9

5.1调试9

5.2检修10

6心得体会11

7参考文献13

1初始条件及其任务分析

1.1初始条件

具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

1.2基本要求

（1）不失真输出功率≥2.4W，频率响应：

20HZ～20KHZ

（2）输入阻抗≥50KΩ，输入电压≤5mv

（3）具备高音和低音的音调控制功能

（4）效率>60%

（5）电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指

导书》有关放大器测试过程）

（6）安装调试并完成符合学校要求的设计说明书

1.3功率放大电路要测试的基本内容

（1）测量输出电压放大倍数Au

测试条件：

直流电源电压14v，输入信号1KHｚ70mv（振幅值100mv），输出负载电阻分别为4Ω和8Ω。

（2）测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率

测试条件：

①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。

②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。

（3）测量上、下限截止频率fH和fL

测试条件：

直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。

2设计流程

图1流

3设计方案简介及其仿真分析

3.1OCL音频功率放大器

功率放大器，简称“功放”。

很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA2030和较少元件组成的音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。

特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。

TDA2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目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括TDA2030在内的几种。

我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。

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转换为按照输入信号变化的电流。

因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，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，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。

经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。

另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。

然而在TDA2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，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，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。

TDA2030集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。

在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，在焊接电路板的时候TDA2030A的管脚的分布对于焊接的时候很重要的，如果管脚的区分有错，直接会导致的功率放大器烧掉。

通过查阅资料知道他的管脚分布为：

汉字对着人，从左往右数为12345其中1为同相输入端，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％）。

该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。

该电路可供低频课程设计选用。

图2TDA2030A示意图

3.2原理图说明

（1）TDA2030A构成的OCL电路

图3由TDA2030A构成的OCL电路

（2）元器件的清单

完成了电路图的设计，我们就开始列数元器件，就是利用PROTEL来进行元器件的分析，现在就元器件的清单图如下，即图4所示的元器件清单图。

图4元器件清单

3.3PROTEL仿真

完成了原理图的绘制和元器件清单的打印，接下来就是电路图的仿真了，在完成了PROTEL中的相关步骤后，运用Multisim仿真就得到了仿真的波形，如图5所示的仿真图。

图5仿真波形图

由图形看出在一定的范围内信号得到了放大，达到了实际的效果，理论上完成了任务的要求。

4焊接电路板

4.1焊电路板的操作步骤

（1）从烙铁架上拿出电烙铁，以45度靠紧焊接面进行预热；

（2）然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘，一起接触被焊处；

（3）焊锡丝熔化，向焊接处推入焊锡丝，使焊锡润湿焊盘与组件脚，当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝（应控制焊锡丝的熔化量不能过多，以免造成浪费；

（4）在焊锡完全熔化后，移去烙铁头。

如焊锡过多，可把烙铁头上的焊锡甩干净，然后不用焊锡丝或极少量的焊锡丝重焊一遍，移去时正好吸去多余的焊锡；

（5）如果焊点有连焊，也应将焊锡线（其中有助焊剂）与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间，待焊锡丝与助焊剂一起熔化后，移去焊锡丝，再将烙铁头侧放着向下移走，吸去多余的焊锡；

（6）如果要用电烙铁去除焊盘孔中的锡（即挑孔），应该将印制板拿高，把烙铁头置于比印制板低的位置，将烙铁头在焊盘孔上擦几下，可以将焊盘孔中的焊锡吸流到烙铁头上去。

如果印制板较小，可以用烙铁将焊盘上的锡熔化，然后迅速开烙铁，将印制板在工作台上轻敲一下，使焊盘上的熔锡振落；

（7）将烙铁头上的多余焊锡甩在废锡盒中，再将电烙铁插入烙铁筒中。

（8）正常焊接时，电烙铁与平面应保持角度是45度。

（9）手拿锡线时，锡线头长度应留出3-5CM。

（10）焊点的标准是：

焊点呈锥形，焊锡要适量，表面有光泽，光滑，清洁等。

（11）常见的不良焊点有：

虚焊，假焊，漏焊，锡球，锡尖等。

（12）烙铁尖上有锡渣时在焊锡棉上擦掉，焊锡棉要清洗干净，使用时要保持湿润。

（13）烙铁使用后必须放在烙铁架上，不充许传递，防止意外烫伤。

（14）组件脚突出线路板太短会导致锡球脱焊。

（15）排焊时，要把握用锡量，速度要快，拖到最后点应还有助焊剂。

5调试与检修

5.1调试

（1）静态工作点测试

接上电源变压器（次级为双12伏），不带负载情况下接通电源，按下电路板上电源开关，测试滤波电容两端输出电压应分±15V左右。

若出现异常应该立即断电。

电源电压正常后，测集成电路1、2、4脚对地电压均为0伏。

（2）最大输出功率测试

将8Ω负载（滑线电阻器）接入功入输出端。

再将信号源调至频率f=1000Hz,输出电压为1V，接到音频放大器的一个声道输入端。

将音调调节电位器调到最大。

功入输出端接上示波器、毫伏表、失真度仪。

接线图如图8所示。

图8输出功率测试电路连接图

调节音量电位器，使输出信号失真度THD=3%时，测出功率放大器的输出电压Vo的值，由公式P=Vo2/16计算放大器的最大输出功率。

另一个声道测试方法相同。

（3）频率特性测试

①调节1000Hz输入信号幅度（或调音量电位器），使输出信号为1V。

测出电路输入信号的大小Vi的值。

②调节输入信号的频率，保持输入信号Vi的大小不变，测量输出信号的大小。

找出上下限频率fL和fH，求出通频带BW=fL-fH。

整机频率特性的测试如表1所示，低频率端和高频端可增加测试点。

信号频率

20Hz

50Hz

100Hz

200Hz

1kHz

10kHz

15kHz

17kHz

20kHzHz

输入电压

（mV）

输入电压

（V）

1

BW=fL-fH=

表1频率特性测试

（4）音乐试听

在功率调试正常后，接上音乐信号源，试听音量和音调电路对音乐的调节效果。

调节左右声道的音调电位器RP2和RP3，能够听到高低音调的声音有明显的提升和衰减。

5.2检修

在测试中，电路工作不正常，需对电路进行检查修理。

由于前面已检查，元件安装是正确的，则现故障可能是出自于虚焊或元件损坏。

常见故障如下：

（1）源电压不正常。

如：

①输出电压低，功放集成电路发热严重。

功放集成电路损坏。

②输出电压时有时无。

滤波电容引脚氧化，造成虚焊。

输出直流电压。

电路板上电源两根跳线未焊。

（2）量调节不正常。

如：

①一个声道不能调节音量。

该声电位器坏。

②一个声道无信号输出。

该声道R5或C5虚焊。

6心得体会

这次模拟电子基础课程设计的学习，学到了很多关于模电理论方面和实践方面的知识，受益匪浅。

我对这门课程设计非常感兴趣。

不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上巩固了Multisim仿真软件的应用，亦加深了对模电功率放大器方面知识的理解。

我们最先要做的是绘制一份合理的高保真音频功率放大器的电路原理图，在这过程中我们根据各种元件的用途、型号及实际应用效果，查找了许多有关方面的资料，也观察分析了许多功率放大器的电路图，学会了如何绘制一张实际的功率放大器电路原理图。

期间我发现了很多问题，经过反复思考与分析，发现原来许多理论的功率放大器原理图都与实践有很大的区别，我耐心的一个个对原理图进行分析，最后我们确定了自己的合理的原理图，进行了分析和元件参数的一定程度的修改。

之后我们又对电路图进行了仿真。

在仿真软件Multisim中，首先，我们第一步是绘制功率放大器的原理图，接着设置元件的各种参数，最后就要应用Multisim的仿真功能观察了电路静态工作点、交流分析等各种仿真分析，得出了相应的仿真图形。

在此期间，我又根据仿真结果与实际结果的对比，对电路元件参数进行了相应的修改，最后得到了比较理想、比较接近实际的仿真结果。

也最后确定了实际功率放大器的元件参数，即确定了实际功率放大器的焊接原理图。

紧接着我们就购买了所需的电路元件，开始了我们的实物焊接阶段。

因为之前的电工实习让我简单的接触到了焊接实物，以为会比较轻松，但实际焊接起来才发现此次与电工实习中的焊接实物有很大的不同，要自己对焊板上元件进行布置和焊接电路元件连线，增加了很大的难度。

在此期间，除了对元件较好的焊接外，还要考虑电路元件间的影响（即元件之间信号的干扰等问题），还要考虑元件连线的不相交以及焊板面积的大小、元件摆放和连线的美观性等，所以想要焊出一块实用又美观的板子，还要经过一番考虑和布置。

通过这短暂几天的学习，让我体会到想要创造一个实用的电子设备要经过很长时间的设计与改造，因为实际与理论又很大的区别。

另外仿真软件的方针效果也很重要，对实物的焊接又很大的影响。

有了较好的仿真将使焊接工作变得方便、简捷。

仿真软件Multisim的确是非常实用的软件。

元件的连接使用自动化的画线工具，对所绘制的原理图进行快速检查。

所有这一切将使设计工作变得方便、简捷。

在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，而且也考验了我们的细心和耐心。

提到细心和耐心，我深有体会。

在画完电路图后，出了很在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，而且也考验了我们的细心和耐心。

特别是在仿真过程中对参数的改进和电路图的查找过程中，我深有体会。

我认为这次实习不仅仅学习了软件知识，还提高了我们专业素质。

作为一个电信专业的学生，我深知课程设计的重要性。

这次实习我从刚开始的什么都不懂不会不敢不碰，到现在的基本了解了一个电路元件是如何构成的，还有以前看的集成板上让人难琢磨的电路焊接图我都可以看懂一些了，其中的电路仿真也让我对以前学习的电路知识有了详细地了解。

我们顺利完成了这周的模拟电子的课程设计。

完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了模电的知识及一门专业仿真软件的基本操作，还提高了自己的设计能力及动手能力。

更多的是让我看清了自己，明白了凡事需要耐心，实践是检验真理的唯一标准。

理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。

这将有助于我今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习。

只有这样我们才能真正的去掌握它，而不是只懂得一点皮毛。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。

只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。

团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。

而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

7参考文献

[1]康华光．电子技术基础（模拟部分）．北京：

高等教育出版社，2006.1

[2]杜刚.电路设计与制版——Protel应用教程.清华大学出版社，2006

[3]李炎清.毕业论文写作与范例.厦门：

厦门大学出版社，2006.10

[4]潭博学；苗江静.集成电路原理及应用.北京：

电子工业出版社，2003.9

[5]陈梓城.家用电子电路设计与调试.北京：

中国电力出版社，2006