OTL功率放大器设计解析

1、电子技术基础 课程设计任务书20xx20xx 学年 第一学期 第 xx 周 xx 周题目OTL 功率放大器 内容及要求 内容： OTL 功率放大器 要求： 1、要求电路用集成电路组成；2、额定输出功率大于等于 10W；3、负载阻抗等于 。进度安排1、方案论证2 天2、分析、设计、3 天3、焊接、调试、实现3 天4、检查、整理、写设计报告、小结2 天学生姓名： xx指导时间指导地点： 楼室任务下达xxxx任务完成xxxx考核方式1. 评阅 2. 答辩 3. 实际操作4. 其它指导教师系（部）主任注： 1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课

2、程设计小结” 、“学生成绩单”一并交院教务存档。目录一、设计任务 2二、总体方案的设计与选择 2三、总体电路图及印刷板图 6四、计算机仿真 7五、安装调试 8六、焊接实图 10七、心得体会 11参考书籍 11设计题目： OTL功率放大器设计一、设计任务一）设计任务：设计一个 OTL 功率放大器 二）设计要求：1、要求电路采用集成电路组成；2、额定输出功率大于等于 10W；3、负载阻抗等于 ；4、采用 TDA2003集成芯片。二、总体方案的设计与选择（一） 电路原理1、OTL功放原理（ 1）乙类输出无变压器 （output transformerless 简记 OTL）功率放大器 图 2-5-1

3、4 所示乙类 OTL功放电路， V1与 V2为互补对称管，故这种电 路也是互补对称电路。由于电路结构上的对称性，静态下 A、B 对地电压均为 UG/2 ，C1、C2 端 电压 UC1=UC2=UG/2。因此，输出耦合电容又相当于一个 UG/2 的直流电源。图 中的 A 点又称中点。图 2-5-14 乙类 OTL 功放当电路输入正弦信号，且 ui0 时，功放管 V导通、 V截止，电路为射 极输出器， uui，u输出正半周，其振幅最多可达 U/2 ，；ui 0时， V截 止， V导通， u ui ，uo输入负半周，振幅最多可达 UG/2 。当 UomUG/2 时，电路的输出功率最大， Po(max

4、)=UG2/(8R L) ，此时的能量转换效率 最高，理想 值为 78. 。乙类 OTL功放的理想电压传输特性曲线如图 2-5-11 所示。但实际上， 由于功放管截止区与饱和区的存在，电路电压传输特性曲线大致如图 2-5-12 (a)所示。那么，当电路输入正弦信号时，其输出波形将产生交越 失真，如图 2-5-12 (c)所示。( 2)甲乙类 OTL功率放大器图 2-5-15 为带有前置放大级的甲乙类 OTL典型电路，前置放大级为共 射放大器，且采用分压式偏置电路 , 它具有一定的电压与电流放大能力，这 样，整个电路就具有较大的功率增益。同时，通过调节RP 可实现静态下中点对地电压 UA的调整，

5、原理如下：RP UB1 I E1 I C1Q I R3(=I C1Q) UB2(=UG-R4I R3-R3I R3) UA(=UB2-UBE2) 同理，调小 RP，将使中点电压 UA下降。二极管 V4、V5为功放电路提供较小的静态偏置，使功放管 V2、V3 静态下 微导通，以克服交越失真。若将 V4 或 V5 替换为一个可调电阻，则可调节功 放管静态下的导通深度。2、总体功放电路设计思路本次的设计我们采用集成功率放大器构成实用电路，主要用到的集成 芯片有 TDA2003。采用集成功放设计的方法需查阅手册，以便得知功放外围电路的元件 值。3、TDA2003集成芯片介绍TDA2003是功率放大电路

6、中应用最广泛的集成芯片之一。 TDA2003是音 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。 TDA2003电流输出能力强 ,谐波失真和交越失真小 ,各引脚都有交 ,直流短路 保护,使用安全 ,负载上电压可冲至 40V。4、TDA2003的功能指标说明最大额定值 Tamb=25电源峰值电压 (50mS) Vccp 40 V直流电源电压 Vcc 28 V工作电源电压 Vcc 18 V 输出重复峰值电压 Io 3.5 A 输出不重复

7、峰值电压 Io 4.5 A 焊接温度 Tj -40 +150 度(二)方案选择1、方案一：原理图如图 1 所示图1方案一说明： 此功率放大器由三部分组成：输入级、推动级和输出级。输入级： Vi ：来自 MP3音频信号推动级： C1滤去干扰信号； TDA2003对信号放大： C2负反馈网络 输出级：接一个扬声器 RL 由此电路可以进行信号放大功能。2、方案二：原理图如图 2 所示方案二说明： 此功率放大器也是由三部分组成：输入级、推动级和输出级。 此方案有了更多的元件来稳定信号，可以减小信号的失真，可以取得更加 稳定的输出波形。输入级： Vi ：来自 MP3音频信号推动级： C3滤去干扰信号；

8、TDA2003对信号放大 输出级：接一个扬声器 RL 由此电路可以进行信号放大功能。三、总体电路图及印刷板图1、本次课设，我们选取第一种方案，本方案采用 TDA2003功放2、原理：采用带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入 级要大，为稳定静态工作点须设置直流负反馈电路，为稳定电压放大倍数 和改善电路性能须设置交流负反馈电路，以及过流保护电路等。电路设计 时，各级应设置合适的静态工作点，在组装完毕后须进行静态和动态测试， 在小型不失真的怀着下，使输出功率最大。动态测试时，要注意消振和放 好保险丝，以防损坏元器件。3、OTL功率放大电路原理图如图 3 所示（本图用 PROTEL软件

9、绘成）4、由 PROTEL软件生成的 PCB板如图 4 所示图4四、计算机仿真1、本次课程设计采用 Multisim 进行仿真，仿真电路图如图 5 所示：2、仿真结果如图 6 所示： 图中振幅比较小的波是输入端的波形，振幅大的波的输出端的波形，由仿 真结果可知，本次课程设计的电路成功进行了功率放大功能。图6五、安装调试1、元件清单Part TypeDesigna torFootprintDescription1R3AXIAL0.32.2R2AXIAL0.310uFC1RB.2/.4Electrolytic Capacitor39RxAXIAL0.339nFCxRAD0.2Capacitor10

10、0uFC3RAD0.2Capacitor100uFC5RAD0.2Capacitor100uFC6RB.2/.4Electrolytic Capacitor220R1AXIAL0.3470uFC2RB.2/.4Electrolytic Capacitor1000uFC4RB.2/.4Electrolytic CapacitorTDA2003U1DIP14SPEAKERRlTO-2202、TDA2003引脚识别TDA2003实物如图 3 所示：TDA2003各引脚功能介绍如图 4 所示：3、电路焊接时的注意事项a、要按工艺要求安装电子元器件， 插件装配的工艺要求： 美观、均匀、 端正、整齐，高低

11、有序，无跨越，不能歪斜；b、电解电容、二极管、三极管的电极不能接错，以免损坏元器件；c、电路装接好之后，才可通电，也不能带电改装电路；d、一定要避免出现通电下， 二极管支路的断开现象， 以防功放管因过 热而损坏。e、接通+5V电源，用手触摸功放管，若管子温升显著，说明电路存在 故障，应立即关闭电源进行故障排查六、焊接实图1、正面图2、反面图七、心得体会通过这次课程设计我对模拟电子技术有了更进一步的熟悉和了解，实 际操作起来很困难，要将实际和理论联系起来需要不断的下功夫，它和课 本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手 把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的

12、学习中注意这 一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设 计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来， 增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料， 和组织材料的综合能力。在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，如想用其他信号 来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是 最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。 当我们拿到一个课题时，一定要先仔细分析要求，然后做出总体设计方案， 再进一步细化各单元电路，最后将整个电路组合在一起，画出最终的逻辑 电路图。最后，在通过这一个礼拜地设计实习，让我真正理解了书本上知识，也 让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。 通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的 去学习，我明白自