音频功率放大器

1、课 程 设 计 课程名称 模拟电子技术课程设计 题目名称 音频功率放大电路 学生学院 材料与能源学院 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 李红涛 2012年 12月 04日10 模拟电子技术课程设计报告一、设计题目：音频功率放大电路。二、设计任务与要求：要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8 。指标：频带宽50HZ20kHZ，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、方案选择：采用TDA2030运算放大器，2个三极管，2个二极管，若干电容、电阻和扬声器组成音频功率放大电路。T

2、DA2030运算放大器作为电路核心，2个三极管能更好的放大电流，使功率进一步放大，电容的作用是减少噪音，2个二极管起到电路的保护作用。电源只需接+15v，另一端接地，负载是阻抗为8 的扬声器，输出功率大于8w。原理电路图如下:2、整体电路框图确定：TDA2030元器件和电源元器件和接地信号输入三极管信号输出3、元件选择：C1为输入耦合电容，应选取较小的电解电容；R1、R2、R5的作用是组成运放TDA2030的输入偏置电路，取R1=R2=R5，可计算得TDA2030正向输入端的电压为0.5VCC。C2是高频退耦电容，应选用较小的陶瓷电容或独石电容；C3是滤波电容，应选用较大的电解电容。C6、R4

3、、和R6构成交流负反馈，控制交流增益，对于音频信号，可以近似地认为C6短路。对于直流信号，可认为C6断路，所有输出信号反馈到反向输入端，所以直流增益为1。取R3=R7和C4可起着保证TIP31和TIP32的基极电压相等，从而减少了推挽电路的交越失真。而R8和C7可以滤除TDA2030输出的高频信号。二极管D1、D2保护运放免受扬声器的感应电压而造成损害。电容C5是输出耦合电容，能够改善电路的低频特性，要用容值较大的电解电容。运放TDA2030内含各种保护电路，需要外接元件非常少，且电路的频带宽较宽，并能在最低6V最高22V的电压下工作。另外，它输出功率较大，在19V、8阻抗时能够输出16W的有

4、效功率，THD0.1%，所以选用TDA2030能够实现电路的要求。4、原件清单： 标号 大小数量C12.2uF 1C2 100nF 1 C3220uF 1 C4、C7220nF 2 C52.2mF 1 C610uF 1 标号大小数量R1、R2、R5100k 3R3、R71.5 2R43.3k 1R81 1R666k 1TIP31C 1TIP32C 11N40012TDA2030 1总数 205、部分相关元件简介：（1）TIP31C：制造商Fairchild Semiconductor 产品种类双极电源晶体管极性NPN 安装风格Through Hole封装 / 箱体TO-220 集电极发射极最大

5、电压 VCEO100 V发射极 - 基极电压 VEBO5 V 最大直流电集电极电流3 A功率耗散40 W 最大工作温度+ 150 C 封装Bulk 集电极连续电流3 A DC Collector/Base Gain hfe Min10 最大工作频率3 MHz最小工作温度- 65 CStandard Pack Qty200零件号别名TIP31C_NL（2）TIP32C：制造商Fairchild Semiconductor 产品种类双极电源晶体管极性PNP 安装风格Through Hole封装 / 箱体TO-220 集电极发射极最大电压 VCEO100 V发射极 - 基极电压 VEBO- 5 V

6、最大直流电集电极电流3 A功率耗散40 W 最大工作温度+ 150 C封装Bulk集电极连续电流- 3 ADC Collector/Base Gain hfe Min10最大工作频率3 MHz最小工作温度- 65 CStandard Pack Qty200零件号别名TIP32C_NL（3）TDA2030：1、相关介绍：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结构。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。并具有内部保护电路。意大利SGS公司、美国RCA公司、日本日立公司、NE

7、C公司等均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引出脚位置及功能均相同，可以互换。TDA2030功率放大器采用晶体三极管的电流放大作用将电源的输入功率转换为按照输入信号变化的放大电流。声音可以看做不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，基于这个原理，若将小信号注入基极，则集电极的电流等于基极电流的倍，接着将这个信号用隔直电容隔离出来，就可以得到电流是原先的倍的放大信号，这就是晶体三极管的放大作用。经过接连不断的电流放大，就可以实现功率的放大。2、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

8、封装（TO-220）,可提高组装密度。4.开机冲击极小。5.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。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（Vsmax=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的有效功率，THD0.1%。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。3,、引脚情况： 1脚是正向输入端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。4、极限参数：注意事项：（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，那么在5脚

9、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内。 （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）与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，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。四、 电路调试

10、过程与结果：1、 测试工具：Multisim仿真软件，相关接线如下：2、 仿真调试数据：（1）波形图：在下图波形图中，振幅小的为输入电压Ui ，振幅大的为输出电压Uo 。在上图可以看出，信号在一定的范围内已经得到了放大，基本上不会失真，达到了任务的要求。（2）测试频带宽：由以上波特图可知在50HZ20kHZ频率范围内电路输出基本不失真，满足要求：频带宽50HZ20kHZ，输出波形基本不失真。（3）测量输入灵敏度为100mV时的输入阻抗：在信号输入端接上两个万用表，分别测量输入端的电压和电流，得Ui，Ii，所以输入阻抗为Ri=Ui/Ii=47K ，也满足“输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47K ”的条件。五总结通过这次课程设计，从查询资料，绘制电路图，使我深刻地认识到；理论分析的重要性，认识到了自己在理论和模电方面的知识的欠缺，找到了自己需要更加努力的方向。也认识到了在一个项目的进行过程中，进行细致的过程规划是十分重要的，同时在此过程中也要保持一丝不苟的严谨态度，这样才会少走弯路，才会事半功倍。完成这次课程设计我觉得收获很多，不但进一步掌握了模电的知识及一门专业仿真软件的基本操作，还提高了自己的设