模电课程设计音频功率放大电路

• 课程设计题目
• 设计任务和要求
• 原理电路设计
• 电路调试过程与结果
• 总结
  

• 课程设计题目
  

题目2：音频功率放大电路

• 设计任务和要求
  

• 要求：设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8。
• 基本指标：频带宽50HZ～20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W。
• 输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47K。
  

三、原理电路设计：

（1）方案比较与确定；

功率放大器的常见电路有OTL电路和OCL电路。

音频放大器芯片应采用最常使用的音频放大器电路芯片TDA2030，外围元件少，实验容易成功。

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10~1400Hz,输出电流峰值最高可达到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，安全性高，采用正输出单电源供电。

• OCL电路（无输出电容功放电路）
  

• 采用双电源供电方式，输出端直流电位为0；由于没有输出电容，低频特性较好，扬声器一段可接地，保护电路。
• 具有恒压输出特性；
• 最大输出电压为正负电源值。
  

• OTL电路（无输出变压器功放电路）
  

• OTL电路是一种输出级和扬声器之间采用电容耦合而输出变压器的功放电路，但输出端耦合电容对频响有一定影响。
• 单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；
• 输入端和负载采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；
• 具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗8欧姆负载。
  

经过多方面资料的查阅，认真思考后，决定采用引入负反馈改进型OTL电路设计。

（2）整体电路框图的确定；

图1、整体电路框图

（3）单元电路设计及元件选择；

图2、Multisim电路图

如图2所示：

C1为耦合电容，R1,R2,R3有分压作用，电容和电阻为了稳定电路的静态工作点。信号从运算放大TDA2030的同相输出端输入，而电路又引入电压串联负反馈电路。两个三极管工作在放大区，与运算放大器的输出串联相接，更好地使输出电流放大，从而增大信号的电压和电流，达到功率放大的目的。

• 电路调试过程与结果：
  

理论设计数据

输出电压：Uo=Ui*(R7+R4)/R4

电压放大倍数：Au=Uo/Ui=R4/(R4+R7)=21

输出功率：P=Io*Uo

实测数据

（1）当输入信号Ui=100Mv,输出频率f=1kHz,直流电源电压为30/2=15V，负载电阻为8欧姆时，有Multisim仿真软件测试得:

输入交流电压值Ui

输出电压交流值Uo

输出电流值Io

由上可知：电压放大倍数Au= Uo/Ui =1.484*1000/70.711=20.98

输出功率Po=Uo*Io=1.484*12.846=19.06w

输出功率大于8w,电压放大倍数十分接近理论值，因此该电路基本上符合设计要求。

(2)由波特图示仪得出电路频带宽的实测数值如图

频带宽F=13.112kHz-10.589Hz=13.101kHz符合电路设计要求

（3）由示波器实测得如图

由图可知，电压放大倍数接近理论值21，不过仍然存在误差，原因可能是因为运算放大电路芯片发热量大，受温度影响，造成一定的误差。

（4）输入阻抗实测数值

（5） 仿真电路失真率

综上所述，该电路是符合设计要求的。

原件清单

• 总结
  

该电路使用的原件类型少，电路连接简单，实现电路要求也较为简单。但是最初经测试后，发现其结果不是很理想，失真较为严重。经过反复推敲，改变了一下电路，终于达到了比较好的效果。整体实验中收获颇多：自己查阅资料，从书籍中整理出需要的知识，再自己推敲设计电路，再去测试等等都是自己一手做出来的，虽然中间出现了一些错误的思路和操作，但是经过思考和向老师同学寻求帮助，及时发现并改正，才能出来比较满意的成果，顺利的完成实验，收获了知识，弥补了以前学习中的知识漏洞，还能从整体去分析电路功能。

• 参考文献
  

• 康华光《电子技术基础》
• 童诗白，华成英《模拟电子技术基础》
• 彭瑞《电工与电子技术实验教程》
  

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2017-12-21 15:54 上传

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音频功率放大电路
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