基于Multisim的音频功率放大器设计与仿真设计

1、信息工程学院课程设计报告书题目：基于Multisimde音频功率放大器设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：班级：学学生：号：指导教师:2015年 1月 3 日信息工程学院课程设计任务书学号学生专业（班级）设计题目基于 Multisimdt2音频功率放大器设计与仿真设电源电压：Vs 22V输入电压：VIN V电源V计差分输入电压：VDIFF 5V工作温度围：TA 0C70C存贮温度：TSTG -65C150C术结温：Tj 150C功耗(5532FE) : PD 1000mW參引线温度（焊接，10S）3009数1输出功率10W/8Q;频率响应20-20KHZ；效率60%;失貢小。2选择电路方案，

2、完成对确定方案电路的设计。设3利用Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、学握电路工作原理it并仿克实现系统功能。要4安装调试并按规要求格式完成课程设计报告书。求参考 资 料1. 自美电子电路设计实验测试武昌：华中理工大学，1994.2. 童诗白模拟电子技术基础第二版.：人民邮电，1999.3. 康华光主编，电于技术基础（数字部分、模拟部分），高等教育，1998.4周泽义电子技术实验。：理工大学，2001.55. 梁宗善新型集成电路的应用-电于技术基础课程设计华中科技大学，20046. 梅生.电子技术基础课程设计商等教育，20057. 黄继昌，海贵.实用单元电路及其应用人民邮电，

3、20068王卫东，江晓安模拟电于电路基础电子科技大学，20039华成英、童诗白模拟电子技术基础.第四版.：高等教育,2006.52015年1月3 日信息工程学院课程设计成绩评定表学生：学号：专业（班级）：课程设计题目：基干Multisimde音频功率放大器设计与仿真成绩：摘要TDA2030功率放大电路具有失直小、功率大、所需元件少、制作简单、效果良好 等优点，用它来做电脑有源咅箱的功率放大部分或MP4等小型功放再合适不过，本论文便 是用TDA2030来制作咅频功率放大器原件。高效率的音频功率放大器不仅仅是在便 携式设备中需要，在大功率的设备中也占有较大的比重。随着人们居住条件的改 善，高保真音

4、响设备和高档的家庭影院也逐渐兴起。音频功率放大器在这些设备 中起到了很重要的作用。关健字：TDA2030功率放大电路、咅频功率放大器、高效率AbstractTDA2030 power amplifier circu让 with small distortion, higli power, whicli needs few components, simple fabrication, the advantages of good effect, can use it to make power computer amplifying part or MP4 small power is aga

5、in appropriate however, this thesis is to make use of TDA2030 audio poweramplifier original. Audio power amplifier with iiigh efficiency is not only the need in portable devices, also account for a large proportion in higli power devices With the development of peoples living conditions improve, hig

6、li fidelity audio equipment and higli-end home theater also gradually on the rise Audio poweramplifier plays a very important role in these devices Keywords: TDA2030 power amplifier circuit, audio power amplifier, Iiigh efficiency目录1前言11.1音频放大器的发展11.2音频放大器设计背景11.3音频放大器设计意义12任务与条件32.1初始条件32.2要求完成的主要任

7、务32.3设计方案33选择器件与参数运算43.1运放NE5532介绍43.2 TDA 2030 介绍53.3功率计算64单元电路设计74.1主电源电路74.2调音电路74.3功率放大电路85电路设计仿真105.1仿真电路图105.2仿真结果10总结12参考文献131前言1.1音频放大器的发展上个世纪80年代以前，输出功率仅几瓦的声频功率放大器都要采用分立元件来制 作。进入80年代后，国开始研制生产出一些小功率的功放IC,但由于这些功放IC的性能 指标不佳，尤其是可靠性比较差，很快就被国外生产的功放IC所取代。日本生产的 HA1392、TA7240曾经是80年代用得非常普遍的功放IC。HA139

8、2与TA7240的输出 功率都只有4W6W。意法SGS公司在80年代初开发生产的TDA2030A算是比较好 的一款功放IC,它的输出功率能够达到12W以上。尽管SGS公司在TDA2030A基础上 又研制出TDA2040. TDA2050功放IC,便输出功率能窮达到24W,但由于它们的电源 适用围只有22V,如果使用未经稳压的整流滤波直流电供电，它们实际上都只能给4Q负 栽输出12W功率。在90年代以前，电于器件生产厂商提供的功放IC输出功率实际都在 30W以下。在经过10多年的努力后，美国NS公司和意法SGS公司都在90年代期间相 继开发生产出多款输出功率超过30W的功放IC芯片。其中，LM3

9、876、LM3886是美国 NS公司的代表作，TDA7294、TDA7295、TDA7296是意法SGS公司的代表作。1.2音频放大黠设计背景咅频放大器的目的是在产生声咅的输出元件上重建输入的咅频信号，信号咅量和功率级 都要理想一一如实、有效且失直低。咅频围为约20Hz20kHz,因此放大器在此围必须 有良好的频率晌应（驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低咅喇叭或高咅喇叭）。根据应用 的不同，功率大小差异很大，从耳机的亳瓦级到TV或PC咅频的数瓦，再到“迷你”家庭 立体声和汽车咅响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用咅响系统的数百瓦以上，大到能满 足整个电影院或礼堂的声咅要求。1.3音频放大器设

10、计意义在传统晶体管放大器中，输出级包含提供瞬时连续输出电流的晶体管，实现咅频系统放 大器许多可能的类型包括A类放大器，AB类放大器和B类放大器。与D类放大器设计相 比较，即使是最有效的线性输出级，它们的输出级功耗也很大。这种差别便得D类放大器 在许多应用中具有显著优势，因为低功耗产生热量较少，节省印制电路板面积和成本，并且 能够延长便携式系统的电池寿命。另外，D类功率放大器工作于开关状态，理论效率可达100%,实际的运用中也可达 80以上，功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的尺寸，连续输出功 率很容易达到数百瓦，功率MOS有自我保护电路，可以大大简化保护电路，而且不引入非 线

11、性失克。2任务与条件21初始条件可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。直流电源12V,或自选 电源。可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等2.2要求完成的主要任务：(1) 设计任务根据技术指标和巳知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。完成 对音频功率放大器的设计、装配与调试。(2) 设计要求1输出功率10W/8Q;频率响应2020KHz；效率60%;失直小。2选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。3利用Multisim仿克设计电路原理图，确定电路元件参数、学握电路工作原理并仿直实现 系统功能。4安装调试并按规要求格式完成课程设计报告书。2.3设计方案咅频

12、功率放大器的作用是将声咅源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声 器。声咅源的种类有很多种，故输出信号的电压差别很大，从零点几亳伏到几百 亳伏。一般动率放大器的输入灵墩度是一定的，这些不同的声咅源信号如果直接 输入到功率放大器的话，对干输入信号过低的，功率放大器功率输出不足，不能 充分发挥功放的作用；加入输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重 过栽失克。这样就失去了咅频放大的意义了，所以一个实用咅频功率放大系统必 须设直前置放大器，以便便放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进 行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵墩度相匹配。最后咅频放大器由前置放 大器和咅调控制电路和功率放大器三

13、部分组成。如图所示、吉Z榻入3选择器件与参数运算3.1运放NE5532介绍NE5532是高性能低噪声运放，与很多标准运放(如1458)相似，它具有较 好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号与电源带宽。(1) 小信号带宽：10MHz；(2) 输出驱动能力：600, 10V;(3) 输入噪声电压：5nV/ x/HZ (典型值)；(4) DC电压增益：50000;(5) AC 电压增益：lOKHz 时 2200;(6) 电源带宽：140KHZ；(7) 转换速率：9V/S;(8) 大电源电压围：3士20Vo 极限参数:电源电压：Vs 22V输入电压：VIN V电源V差分输入电压：VDIFF

14、5V工作温度围：TA (FC709存贮温度：TSTG 65C150C结温：Tj 150C功耗(5532FE) : PD 1000mW引线温度(焊接，10S) 300C 直流电气参数：如图2所示。则试*件SE553W532ANE5532/5532A1 (A! ：-.WTffi最玄ft(AVaAT)咲厦电漁IB (Atosti 3STime315.086 msChannel A3.068 VChannel B2.904 VReverse12 aT2-T1315.086 ms0.000 s3.068 V0.000 V2.904 V0.000VSave Ext. triaaerTimebaseChan

15、nel AChannel BTriggerScale: 1 ms/DivScale: 10 VQivScale: 10 V/DivEdge:| ( A | B ExtX pos.QDiv):0Y pos.(Div): 0Y pos.(Div): 0Level:ovY/r|Add|B/AA/B|ac | 0 |dc| fAciroitDcin TypeSing. hlorAuto Nome图10输出结果总结这次的论文和设计是我这学期间干的最有意义的事之一。从最初的选题，开题到写论文 直到完成论文。其间，查找资料，与同学交流，反負修改论文，每一个过程都是对自己能力 的一次检验和充实。通过这次实践，

16、我了解了咅频功率放大器用途及工作原理，熟悉了咅频 功率放大器的设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次论文设计是 对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。 论文设计收获很多，比如学矣了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的制作能力。 不过从开始的原理图的确定上，遇到了一个难题，刚开始用LM386,但在查资料后发现它 达不到输出功率20W,所以用TDA2030单通道的功放。放假回到学校后就开始着手论文 设计的制作，一步一步的做下来。等做好设计的时候才发现这是个美好的过程，也不枉费自 己对这次设计和论文花的时间和精力。其实这么一次的锻

17、炼可以学到书本里许多学不到的知 识，坚韧、独立、思考等。但是设计也暑露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力， 对材料的不了解等等。由干时间有限，未能完成全部安装与调试工作，对设计结果没有作出 最后的检验，也感到遗憾。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知 识还很不全面。马上要放假回家了，自己的求学之路还很长，以后更应该在学习与工作实践 中不断学习，努力使自己成为一个对社矣有所贡献的人。本设计是在老师的精心指导和鼓励下完成的。老师深厚扎实的学识，严谨的学风和 直诚谦逊的品质，使我在这次设计过程中收益匪浅。老师在设计方面对我的指导和帮助令我 终身难忘。在此，谨向任老师表示衷心的感！感所有支持和帮助过我的同学和老师！你们的关照与宽容。此外，我还要感在我的论文中所有被援引过的文献的作者们，他们是我的知识之 源！最后，再次向所有给予我帮助和鼓励的同学和老师致以最诚挚的意