OTL功率放大电路的multisim仿真毕业设计Word格式.docx

1、3、 负载阻抗 RL=8；4、 失真度 3%。进度安排:第 17 周（周一周二）：分析题目，查阅课题相关资料； 第 17 周（周二周四）：OTL 功率放大器设计和实现；第 17 周（周五）：设计仿真及调试，验收，编写课程设计报告。指导教师（签字）：教研组长（签字）年月日摘 要本报告包括两个内容。第一部分，设计并实现 OTL 功率放大器，功率放大器的作用是给音响放大器的负载 RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。功率放大器的常见电路形式有 OTL 电路和 OCL 电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，

2、也有专集成电路功率放大器。本文设计的是一个OTL功率放大器，该放大器采用 TDA2030 音频放大器芯片，TDA2030 音频放大器电路是最常用到的音频功率放大电路，TDA2030 是高保真集成功率放大器芯片,输出功率大于 10W,频率响应为 101400Hz,输出电流峰值最大可达 3.5A，其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠，采用正输出单电源供电。其次本次实物产品采用 PCB 印制电路板制作（单面板）使其性能良好满足设计要求和外表美观。第二部分，用 multisim 软件对 OTL 功率放大器进行仿真实现。根据实例电路图和已经给定的原件参数，

3、使用 multisim 软件模拟电路，并对其进行静态分析， 动态分析，显示波形图，计算数据等操作。关键词：OTL 功率放大电路；multisim 软件仿真；TDA2030 音频放大器； 交越失真；无输出耦合电容；输出功率；反馈网络；PCB 单面板。目录一、设计要求二、设计总体方案2.1 设计思路2.2 OTL 功放各级的作用和电路结构特征2.3 简要原理分析2.4 用集成运算放大器放大信号的主要优点三、选择器件及参数计算3.1 功率放大器芯片 TDA2030 介绍3.2 参数计算3.2.1 参数计算3.2.2 功率的计算四、用 multisim 仿真 OTC 功率放大器五、实物电路安装调试及使

4、用5.1 电路调整与测试5.2 通电观察六、设计体会与总结七、参考文献OTL 功率放大器设计任务了与要求：二、 设计总体方案功率放大器的作用是给负载 RL 提供一定的输出功率，当 RL 一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真可能小，且效率尽可能高。由于 OTL 电路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。因此，性能良好的 OTL 功率放大器应由输入级、推动级和输出级等部分组成。1. 输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作低失真，低噪声放大

5、。为此，采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。2. 推动级的作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采用带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏听偏信置电流比输入级要大。3. 输出级的主要作用是级负载提供足够大的输出信号功率，可采有由复合管构成的甲乙灯互补对称功放或准互补功放电路。此外，还应考虑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，在小型不失真的情况下，使输出功率最大。动态测试时，要

6、注意消振和接好保险丝，以防损坏元器件。负载扬声器输出级推动级输入级输入信号电路基本框图图 1-1 电路基本框图中间级输出调节TDA2030 高保真集成功率放大器采用集成运算放大器设计基本放大电路短路保护过热保护图 1-2 电路结构框图1-3 电路基本原理图图1-4 电路在multisim 中的仿真图2.3 简要原理分析：电路为音频功率放大器原理图,其中 TDA2030 是高保真集成功率放大器芯片, 输出功率大于 10W,频率响应为 101400Hz,输出电流峰值最大可达 3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠。TDA2030 使用方便、外

7、围所需元器少,一般不需要调试即可成功。RP 是音量调节电位器,C1 是输入耦合电容,R1 是 TDA2030 同相输入端偏置电阻。R4、R5 决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为（R4+R5）/R5=（4.7+150）/150=33.3 倍,C3 起隔直流作用,以使电路直流为 100%负反馈。静态工作点稳定性好。C2、C4、C7 为电源高频旁路电容,防止电路产生自激振荡。R6 用以在电路接有感性负载扬声器时,保证高频稳定性。VD1、VD2 是保护二极管,防止输出电压峰值损坏集成块 TDA2030。2.4 用集成运算放大器放大信号的主要优点：1. 电路设计简化，组装高度方便，

8、只需适当选配外接元件，便可实现输入、输出的各种放大关系。2. 由于运放的开环增益都很高，用其构成的放大电路一般工作在深度负反馈的闭环状态，则性能稳定，非线性失真小。3. 运放的输入享受搞高，失调和漂移都很小，故很适合于各种微弱的信号放大。又因其具有很高的共模抑制比，对温度的变化、电源的波动以及其他外界干扰都有 很强的抑制能力。4. 由运放构成的放大单元功耗低、体积小、寿命长，使整机使用的元器件数大大减少，成本降低，工作可靠性大为提高。TDA2030A 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。如图 1 所示，按引脚的形状引可分为 H 型和 V 型。该集成电路广泛应

9、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。意大利 SGS 公司、美国 RCA 公司、日本日立公司、 NEC 公司等均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引出脚位置及功能均相同，可以互换。电路特点：1.外接元件非常少。2.输出功率大， Po=18W（RL=4）。3.采用超小型封装（ TO-220）,可提高组装密度。4.开机冲击极小。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。6.TDA2030A 能在最低6V 最高22V 的电压下工

10、作在 19V、8 阻抗时了。能够输出 16W 的有效功率， THD0.1%。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过引脚情况：1 脚正相输出端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 脚是正电源输入端极限参数：注意事项：1.TDA2030A 具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V 的话，那么在 5 脚与电源之间必须插入 LC 滤波器，二极管限压（ 5 脚因为任何原因产生了高压，一般是喇叭的线圈电感作用，使电压等于电源的电压）以保证 5 脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。2.热保护：限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载（甚至是长时间的）

11、，或者环境温度超过时均起保护作用。3.与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所损害，如果发生这种情况， Po=（当然还有 Ptot） 和 Io 就被减少。4.印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流通过。5.装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过 260，12 秒。6.虽然 TDA2030A 所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。32.1 参数计算RP 是音量调节电位器,考虑到实际情况本设计 RP=2.2 K；C1 是输入耦合电容（C1=1uf）；R1 是 TDA2030 同相输入端偏

12、置电阻；R2、R3 为反馈网络电阻（R1=R2=R3=100K）；/R5=（0.68+22）/0.68=33.3 倍,C3 起隔直流作用,以使电路直流为 100%负反馈。C2、C4、C7 为电源高频旁路电容,防止电路产生自激振荡；R6 用以在电路接有感性负载扬声器时,保证稳定性；VD1、VD2 是保护二极管,防止输出电压峰值损坏集成块 TDA2030,负载 RL=8。.1、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，所以.当输入信号足够大，使 Vim=Vom=Vcem=VCC- VCESVCC 和 Iom=Icm 时，可获得最大的输出功率由上述对 Po 的讨论可知，要提供放大器的输出功率，可以增大电源电压 VCC或降低负载阻抗 RL。四、用 multisim 仿真 OTC 功率放大器1、功放电路原理图仿真图2、功放电路仿真波形图用仿真课可之当 RL 调的过小时，波形失真；如下图：用 multisim 软件仿真，可以完成以后对 PCB 的通电测试，测试是对安装后的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据，经过反复测量和调整，就可以使电