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1、.“模拟电子技术根底“课程设计系别：理工学院专业：电子信息工程班级：A0922：余长影*：功率放大器一、设计任务与要求1、技术指标 设计一款额定输出功率为10 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：输出功率：10 20W额定功率；频率响应：20Hz 100kHz3dB谐波失真：3 (10W,30Hz20kHz；输出阻抗：0.16;输入灵敏度：200mV1000Hz，额定输出时2、设计要求A、设计简易直流电源、音调控制级、功率放大级；B、选定元器件和参数，并设计好电路原理图；C、在万能板或面包板上进展电路安装调测；D、测试输出功率；E、测试输入阻抗；F
2、、写出设计报告。二、方案设计与论证由上可知，电源要采用双电源供电，故可以用无输出电容的功率放大电路即OCL电源，电源可以双12V的交流变压器经整流滤波得到，主要考虑功率放大局部。主要有别离器件和集成器件两大类，各有优缺点。经过调试根本上能到达要求。 方案一、采用别离器件的OCL电路原理图如右，静态时，从+VCC经过R1、R2、D1、D2、R3到-VCC有一个直流电流，它在T1和T2管两个基极之间产生的电压为，略大于T1管发射结和T2管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态，即都有一个微小的基极电波，分别为IB1和IB2。静态时应调节R2，使发射极UE电位为0，即输出电压uo为0。输
3、入信号的正半周是T1管发射极驱动负载，而负半周是T2管发射极驱动负载，在信号电压很小时，两只管子同时导通，因而它们工作在甲乙类状态，消除了交越失真。假设静态工作点失调，例如R2、D1、D2中任意一个元件虚焊，则从+VCC经过R1、T1管发射结、T2管发射结、R3到-VCC形成一个通路，有较大的基极电流IB1和IB2流过，从而导致T1和T2管有很大的集电极直流电流，以至于T1和T2管可能因功耗过大而损坏。因此，常在输出回路中接入熔断器以保护功放管和负载。该电路的特点：优点：只要调整元器件的参数，既可改变放大倍数和功率，元件选用灵活缺点：元件较多，调试复杂，计算繁多，难以到达设计指标要求方案二、采
4、用集成器件的OCL电路TDA系列IC为引进的国外集成器件，可以装载散热片，采用8根引出脚的单列直插塑封形式。由于管脚数量少，所以外围元件也少，工作可靠，只要连接无误，一般无须调整就能投入正常使用，此外，部具有较完善的过载、过热保护环节，所以不易损坏，即使RL短路也能自动地限制电流，使部功放输出管工作与平安区。还有LM系列功放集成电路也是一种比拟常用的功率放大器件。可以说集成功放是近年来日趋广泛应用的一种功率放大器。在本电路中选用TDA2030作为核心功放器件，由于它的部已经集成了反应电路，所以外部不需要在加反应电路，外部只需加两只音频输入耦合电容和输出RC消振电路即可，不需要其它复杂的计算。如
5、右图所示，该集成块电源电压围为1030V，当电源电压为14V，RL=8时，每声道连续输出12W左右，总谐波失真度为0.01%，足已满足设计要求。该电路的特点：优点：外围元件少，调试方便，布局方便缺点：部集成反应，放大倍数难以改变改变功率只有提高电源电压和负载三、单元电路设计与参数计算1、电源局部直流电压不宜取得过高，否则不仅集成块发热严重，而且音质劣化，还可能引发过压保护电路的误动作。优先使用厂家推荐电压，也可用极限电压得到直流电压，再以直流电压除以得交流电压。电源变压器采用双12V变压器，通过桥式整流后即可得到正负电源。考虑到负载的功率，在选用变压器时要功率匹配，约25W。功放无需使用稳压电
6、源，但电源的功率容量一定要足够。变压器的功率可取总输出功率的两倍，并作好屏蔽。整流管选低阻的。整流电路中二极管的选择，考虑到电网电压的波动围为10%，在实际选用二极管时，至少有10%的余量，选择最大整流电流Ima*和最高反向工作电压U RM由分别为Ima*1.1 IO(AV) =1.1*1.5=1.65AU RM1.56U2 19V考虑到整流桥使用方便，故电路选用整流桥，用4A/600V已经能够满足本功放电路并大有余量或者用4个IN4001组成桥式整流也行，电路如原理图所示。滤波电容容量适可而止，不能要盲目求大，C的取值应满足： RLC(35)T/2故 RL=UO(AV)/IL(AV)=15/
7、1.5=10 C=(35)T/2RL=(35)*1000uF故电容的容量选取约4700。变压器副边电压有效值为12V , 电容的耐压值为U1.11.4112V19V综合上述，故电容选取4700/25V。电源指示直接从变压器次级取交流12V,但要加一个限流电阻R1,R1的取值：发光二极管的工作电流在320mA之间，正向导通压降视型号不同而不同约为1.52.5。在这里取电流为5mA，正向导通压降为2V,则R1=ERMSUF/ 2IF =1k2、功放局部TDA2030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构造。如图1所示，按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽
8、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，虽然其部电路略有差异，但引出脚位置及功能均一样，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.含各种保护电路，因此工作平安可靠。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Vsma*=12V以及负载泄放电压反冲等。 6.TDA2030A能在最低6V最高22V的电压下工作在19V、8阻抗时能够输出16W的有效功
9、率，THD0.1%。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大局部或小型功放再适宜不过了。引脚情况：1、脚是正相输入端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。1脚,2脚正负音频信号输入,100K欧,4脚输出4欧或8欧，电源接5正12伏，3负12伏考前须知：1.TDA2030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，则在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度。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，或者环境温度超过时均起保护作用。3.与普通电路相比拟，散热片可以有更小的平安系数。万一
10、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TDA2030所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。元件参数确实定：同轴双联电位器用作左右声道音量的同步调节，可选47K,这里我用的是高质量电位器只有10K的，用上也可以。高频退耦电容C5、C6一般取100nF。耦合电容一般选用110f / 25V。消振移相电路由该集成快的数据手册可知，电阻选用10，电容选用100nF.
11、关于散热片的大小：有此功放的转换效率，可的功放块的热功率为4.5W,故查TDA2030数据手册，得散热片的规格应不小于40mm30mm15mm四、总原理图及元器件清单1总原理图1K电源局部原理图 功放局部原理图 总组装图 2所需元件清单实验电路板： 1块 2200U/25V滤波电容 2个进口0.1u CBB电容： 4个 进口1u CBB电容： 2个680欧金属膜电阻：2个22K金属膜电阻：4个1欧金属膜电阻 2个小容积22u电容 2个IN4001二极管 4个TDA2030A 2个4A/600V整流桥堆 1个正负12V交流变压器 1个五、安装与调试安装电路板，由于本电路采用功放集成电路，且只有5
12、引脚，看准后，可直接焊在电路板上。按照布局图或PCB图把元件逐一焊接在电路板上，对于二极管或电解电容等有极性器件要用仪器判断好后在焊接。元件全部焊接完成后，在仔细检查几遍，确保器件连接正确后，方可通电测试。 TDA2030的一些参数1测量输出电压放大倍数Au测试条件：直流电源电压12v，输入信号1KH 70 mv振幅值100mv，输出负载电阻分别为4和8。2测量允许的最大输入信号1KH和最大不失真输出功率测试条件：直流电源电压12v，负载电阻分别为4和8。直流电源电压10v，负载电阻为8。3测量上、下限截止频率fH和fL测试条件：直流电源电压12v，输入信号70mv振幅值100mv，改变输入信
13、号频率负载电阻为8。六、性能测试与分析1在实验室里，选用低频信号发生器做信号源，用示波器观察波形，并测量出输出电压的有效值。测试取输入信号频率f=1khz Vi=200mV RL=8/25W，经测量和计算的如下参数：输出电压有效值10.2V输出功率Po=15W电压放大倍35电源平均供应功率15.9V1.13A18W转换效率 %2频率响应测试在保证输入信号Ui大小不变的条件下，改变低频信号发生器的频率。用交流毫伏表测出Uo=0.707Uom时，所对应的放大器上限截止频率fH和下限截止频率fL,算出频带宽度B:fL25HzfH28KHzB=fHfL28KHz 3失真测量由于条件的限制，无法测量失真
14、度七、结论与心得时间总是过得很快，在匆忙中一周的课程设计完毕了，我自己能制作一个高保真音频功率放大器，调试效果还不错，自己第一次动手做出了原来以为很高科技的东西。这其中的兴奋是无法用言语表达的。 学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，刚完毕的电路分析在我的脑子里还是一团浆，紧接着的模电更是让我昏了头，每个星期的实验都是无从下手。刚接到模电的课程设计的任务，越想月是头痛，想着着是个不可能完成的任务。时间在一天天过去，设计还是没有一点头绪。自己的知识毕竟有限，最后想到了平日接触最多的Internet。时间紧急翻开百度输入电子制作，很快就出现了很多专业的，也有一写发烧友自己的。我仿佛发现了宝藏，里面都是我感兴趣的东西。我根据这次设计的要求确定了我这次设计的课题音频功率放大器。 在一个发烧友的上我找到了一个功率放大器的详细制作方法，也就是我这次制作的TDA2030 音频功放。找到了它的电路应用电路图仔细看了一下似懂非懂，清点了所需的元器件，到电子市场叫老板照单拿货。买了元件离成功就有近了一步。回来忙着焊接，由于用的是万能板
