音频功率放大器电路设计

一、设计标题和要求(1)设计标题音频功率放大器电路仿真设计(2)课程设计的目标、基本要求和功能：为音频放大器的负载RL(扬声器)提供恒定输出功率的功率放大器的设计和实现。负载恒定时输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率高。使用Multisim软件模拟OTL功率放大器。Multisim软件根据实例电路图和给定的原始参数模拟电路，执行静态分析、动态分析、波形显示、数据计算等任务。二、设计的基本理念和设计起点(1)设计的基本思路功率放大器的作用是为负载RL提供一定的输出功率，如果RL不变，则输出功率可能尽可能大，输出信号的非线性失真可能尽可能小和高效。OTL电路使用直接耦合方式，因此为了确保电路的稳定运行，必须采取有效措施抑制零漂移。需要足够高的电压比例才能用足够的输出功率驱动负载工作。因此，性能好的OTL功率放大器必须由输入级别、推进级别和输出级别等组成。(2)选择芯片TDA 2030是一种性能极高的功率放大集成电路，其特点是高上升率和低暂态互调失真，目前在广泛使用的数十个功率放大集成电路中，只有几个功能(包括TDA 2030)提供了暂态互调失真指标。我们知道瞬态互调失真是决定放大器质量的重要因素之一。TDA2030集成电路的另一个特点是高输出功率和更好的保护性能。据了解，在每个国家生产的单片集成电路中，输出功率最高可达20瓦，而TDA 2030的输出功率可达18瓦，使用构成BTL电路的两个电路时，输出功率可增加到35瓦。另一方面，高功率集合体使用的电力电压高，输出电流大，在使用过程中经常因疏忽而造成损坏。TDA 2030集成电路设计了更精密的保护电路，如果输出电流太大，或者外壳和管子过热，集成块可以自动通过流量减少或阻塞功能自我保护(当然，这种保护是有条件的，因此不能适合该地区)。TDA2030集成电路的第三个特点是周围电路简单，使用方便。现有各种功率集成电路中，最少的针脚，共5个端，塑料大电源管等外观，使用方便。TDA2030在电源电压14V的负载电阻为4时输出14w功率(失真0.5%)；电源电压16V的负载电阻为4时的18w输出(失真 0.5%)。该电路价格低廉、易于使用，在各种风格的磁带录音机和高清晰度立体声设备上应用越来越广泛。该电路可用于低频过程设计。三、工作原理该电路由三部分组成：前导输入级别、中间级别和输出级别。前端输入级别是由输入阻抗高、输出阻抗低的集成计算放大器1/4PC324C组成的源级输出设备。中间级别为集成运放1/4PC324C和R4、R5、R6、C4、C5、C6；由Rw2、Rw3、配置的频率选择网络组成的电压并行负反馈俯仰控制放大器。具有低音增加或衰减功能。输入信号通过C4连接，在R4、C4、Rw3路由上反向输入5。通过R6，C5反馈，集成运算放大器b输出端生成电压和并行反馈。其他路由Rw2，C6，R5，反向输入。在该电路中，频率选择网络的电气容量大的C4、C5-高频信号(高音)可以看作是短路，小型C6-低频信号(低音)可以看作是开放，所有这些电容都可以看作对if信号(中音)开放。Rw2、Rw3滑块位于中点时，比例为-1。Rw3滑动点在a端短路时，C4短路；C5、Rw3并行和R6串行后阻抗增加；低频信号的负反馈增强；增益减少；低音衰减过程Rw2滑动到c时R5、R6和R3并行后阻抗减少；高频信号的负反馈减弱；增益增加Rw2滑动到c时阻抗降低输出电平是由C8、R9组件为电源解耦电路的集成op放大器TDA2030和桥式整流电路组成的功率放大器。图1集成功率放大器原理图如图1所示，由两个TDA2030组成的BTL功率放大器电路，TDA 2030(1)是同相放大器，输入信号Vin通过交流耦合容量C1提供给同相输入端脚，交流闭环增益为kvc=1 R3/R2 R3/R2R3还将电路配置为直流全闭环配置，以确保电路的直流工作点保持稳定。TAD 2030(2)从TDA 2030(1)输出的U01通过R5，R7分压器衰变，电容器C6后供给逆相输入端脚，交流闭环增益kvc=r9/R7/R5-r9/R9=r5，因此TDA 2030(1)和TDA 2030(2)的输出信号U01和U02必须与同一相位相反。u01uinr 3/R2u02-u01r 9/r5r9=r5u02=-u01因此，从扬声器获得的交流电压必须如下：Uy=u01-(-u02)=2u 01=2u 02计算从扬声器获得的功率PY基准：Py=4=4p mono四、仿真设计分析(1)模拟软件Multisim是加拿大Interactive Image Technoligics(IIT corporation)发布的基于Windows的模拟工具，适用于主板级模拟/数字电路板的设计工作。它包括电路原理图的图形输入、电路硬件说明语言输入方法，以及丰富的仿真分析功能。工程师可以使用Multisim以交互方式构建回路原理图并模拟回路。Multisim细化SPICE模拟的复杂内容，使工程师无需了解深入的SPICE技术即可快速捕获、模拟和分析新设计，这更适合于电子教学。Multisim和virtual instruments技术使PCB设计工程师和电子教育人员可以完成从理论到原理图捕获和模拟、原型设计和测试的端到端设计过程。(2)仿真软件的优点和适用范围1.直观的电路图捕捉环境，轻松设计电路。通过交互式SPICE仿真快速理解电路行为。使用高级回路分析了解基本设计特性。4.通过工具链无缝集成电路设计和虚拟测试；5.改进和集成设计过程，以减少建模错误并缩短上市时间。NI Multisim软件将直观的快照和强大的模拟相结合，可以快速、轻松、高效地设计和验证回路。使用NI Multisim，您可以立即构建具有完整组件库的电路图，使用行业标准的SPICE模拟器模拟回路行为。使用专业的高级SPICE分析和虚拟机构，在设计过程中快速验证电路设计，从而缩短建模周期。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成增强了设计过程，该过程具有用于比较具有模拟数据的实施建模测量的强大技术。(3)模拟音频功率放大器图2输入电压为1V的波形图2是输入电压下的1V交流电，1KHZ。歪曲很大。分析输入电压过大。调整电压并继续降低电压值，当输入电压为0.3V，1KHZ时，输出曲线不再失真，电源值也达到所需的10W值。输入电压。在图3中也可以看到，与输出的峰值相比，输入波形看起来不太大。图3输入电压为0.3V的波形图4输入电压为20HZ的交流波形图5输入电压为20KHZ的交流波形(4)分析仿真结论仿真表明，此电路图的设计成功，达到了设计要求，输入交流电压为0.3伏特时，最大功率为24瓦。五、电路的实际应用音频功率放大器是技术相当熟练的领域，在现代音响的普及中有很大的发展和应用。音频功率放大器不仅是消费产品(音频)不可缺少的设备，而且广泛应用于控制系统和测量系统。六、结论在此次设计过程中，一方面通过原理图的设计和绘制，巩固了本学期学过的电子电路设计和Multisim相关知识，顺利解决了PCB电路板制作中出现的一些困难，在此次设计完成后，您可以更全面地了解如何使用Multisim软件绘制电路原理图、步骤等。另外，通过对电路各参数的具体分析比较和计算、电路原理、工作方式的深入细分学习，探讨了运算放大器相关知识，当时不理解的概念也在此次设计中起到了补充，对模拟电路相关知识进行了整合和探