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1、东莞理工学院城市学院模拟电子技术课程设计报告题 目： 音频功率放大器 班 级： 12 电信 2 班 学生姓名： 林 佳 龙 学 号： 201235030230 指导老师： 曹 丽 娟 日 期： 2014 年 6 月 20 日 摘 要随着科技的发展，音频放大电路的应用也越来越广泛，几乎所有发声的电子产品中都要用到音频功放，比如手机、MP4 播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等，它给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。本次课程设计为音频功率放大器，简称音频功放，主要用于推动扬声器发声。本设计主要采用 OP07 做前级放大和二级放大，接着用 TD2030 芯片做后级放大。设计中的音频功率
2、放大器主要由直流稳压电源、前置放大电路、二级放大电路和功率放大电路组成。放大电路采用了反相比例运算接法。关键词: 音频功率放大器 OP07 TD2030目 录1 设计任务与要求 .11.1 设计任务 .11.2 设计要求 .12 方案设计与论证 .12.1 总体设计思路 .12.2 主要芯片简介 .12.3 音频功率放大器方案 .33 单元电路设计与参数计算 .34 总原理图及元器件清单 .44.1 总原理图 .44.2 元件清单 .55 安装与调试 .55.1 输入信号 .55.2 第一级的调试 .55.3 第二级的调试 .65.4 第三级的调试 .76 性能测试与分析 .77 结论与心得
3、.9参考文献 .11附录一：总实物图 .12附件二：元件清单 .13东莞理工学院城市学院课程设计1音频功率放大器的设计1 设计任务与要求1.1 设计任务完成一个功率放大器的设计。1.2 设计要求利用两个集成运算放大器 OP07 做前级放大，再利用 TDA2030A 做后级放大，利用实验箱现成电源或自己在实验箱上设计电源，构成一个完整的功率放大器。经过调试，观擦波形是否合理，最后利用随身听作信号源，利用扬声器，进行功能验证。2 方案设计与论证2.1 总体设计思路本设计要完成一音频功率放大器的设计，利用集成运算放大器 OP07 做前级放大，再利用 TDA2030 做后级放大，利用实验箱现成电源，构
4、成一个完整的功率放大器。在利用函数发生器测试放大情况，最后利用随身听作信号源，利用扬声器，进行功能验证。总体系统框图如图 2.1 所示：图 2.1 系统总体框图2.2 主要芯片简介OP07 芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性（双电源供电）运算放大器集成电路。林佳龙：音频功率放大器2由于 OP07 具有非常低的输入失调电压（对于 OP07A 最大为 25V），所以 OP07 在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07 同时具有输入偏置电流低（OP07A 为2nA）和开环增益高（对于 OP07A 为 300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备
5、和放大传感器的微弱信号等方面。OP07 芯片引脚功能说明：1 和 8 为偏置平衡(调零端)，2 为反向输入端，3 为正向输入端，4 接电源-15V，5 空脚 6 为输出，7 接电源+ 15V。如图 2.2 所示图 2.2 OP07 引脚图TDA2030 简介： TDA 2030 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 TDA 2030 在内的几种。如图 2.3 所示图 2.3 TDA2030 引脚图东莞理工学院城市学院课程设计3TDA2030 参数由表 2.1 可知，TDA2030 的输
6、出功率大于 10W，频率响应为101400HZ，输出电流峰值最大可达 3.6A。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，可确保电路安全可靠。 表 2.1 TDA2030 参数 参数名称 符号 单位 参数最小 典型 最大 测试条件电源电压 Vcc V +、- 6 +- 18静态电流 Icc mA 40 60 Vcc=+-18,RL=4W 12 14 RL=4,THD=0.5%输出功率 PoW 8 9 RL=8,THD=0.5%频响 BW Hz 10 140k Po=12w,RL=4,输入阻抗 Ri M 0.5 5 开环， f=1kHz谐波失真 THD % 0.2 0.5 P
7、o=0.1-12W,RL=42.3 音频功率放大器方案方案一：采用反相输入的接法，第一级放大和第二级放大的芯片采用 op07 芯片，第三级放大的芯片采用 LM1785 芯片。 方案二：采用反相比例运算的接法，第一级放大和第二级放大的芯片采用 OP07 芯片，第三级放大的芯片采用 TD2030 芯片。综合考虑，TD2030 输出功率大，上升速率高、瞬态互调失真小，外围电路比较简单，而且保护性能以较完善。故选择方案二3 单元电路设计与参数计算反相放大电路反相放大电路的接法如图 3.1，该电路采用负反馈方式，因为信号由反相端输入，所以输出与输入端反相，当输入电压 V1 增大时会使得输出电压 Vo 下
8、降。此电路的放大倍数为 R1/R2。如图 3.1 所示林佳龙：音频功率放大器4图.3.1 反相电路4 总原理图及元器件清单4.1 总原理图利用两个集成运算放大器 OP07 做前级放大，再利用 TDA2030A 做后级放大，利用实验箱现成电源或自己在实验箱上设计电源，构成一个完整的功率放大器。电路前两级的接法是反相比例接法，放大的倍数，主要通过接入电阻的比值来决定的。电路共三级，第一级和第二级用 OP07 芯片，为前级放大和二级放大，放大倍数都是10 倍（R3/R1 和 R6/R4），第三极用 TD2030 为后级放大，放大倍数为 20 倍 （R9/R8），总共放大 2000 倍。其中 0.1n
9、f 电容的作用是防止放大器产生低频自激，输入口处的电解电容为隔直电容，R2 和 R5 是为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，取值为：R2=R1/R3，R5=R4/R6。如图 4.1 所示图 4.1 总电路图东莞理工学院城市学院课程设计54.2 元件清单见附录二5 安装与调试5.1 输入信号输入信号为频率 f1KHz 电压为 5mv 的交流电，如图 5.1 所示。输入信号不能过大，因为整个电路放大倍数为 2000 倍，如果输入信号过大，可能导致芯片的烧坏，或蜂鸣器的烧坏。输入信号应该小于 10mv，过大的输入信号，容易造成电路的失真。接入输入信号后，通过对第一级信号的输出，用示波器观擦波形，可以看到，波形放大了 10 倍，这可以说明第一级的电路基本可以。如果波形不正确，或没现象，就说明第一级的电路有问题。图 5.1 输入信号波形图5.2 第一级的调试第一级放大 10 倍，由 10K 和 100K 的电阻决定的。第一级接的是反相接法，所以波形的输出与输入相反。如图 5.2 所示接入输入信号后，通过对第一级信号的输出，用示波器观擦波形，可以看到，波形林佳龙：音频功率放大器6放大了 10 倍，这可以说明第一级的电路基本可以。如果波形不正确，或没现象，就说明第一级的电路
