模电课设功率放大器

1、 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）辽 宁 工 业 大 学 模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：语音放大电路院（系）： 电子与信息工程学院 专业班级： 电子121 学 号： 120404028 学生姓名： 邹颖 指导教师： （签字）起止时间： 2014.6.30-2014.7.11本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室： 电子信息工程学 号120404028学生姓名邹颖专业班级电子121课程设计（论文）题目语音放大电路课程设计（论文）任务设计参数：（1）采用全部或部分分立元件设计一种语音放大电路。（2）额定输出功率。（3

2、）负载阻抗。（4）频率响应300HZ-3KHZ。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：选择器件进行

3、单元电路设计；第5天：单元电路设计及仿真；第6天：整体电路设计并仿真；第7天：电路焊接制板；第8天：焊接调试；第9天：完善设计；第10天：答辩。指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要本设计是基于集成功率放大器TDA2030A基础上实现的具有语音放大功能的语音放大电路。主要实现将有用信号放大，抑制干扰信号的功能，实际上就是一个能识别不同频率的小信号放大系统。本设计主要由前置放大电路和功率放大电路两个分立单元组成，前置放大使用的是NE5534，它具有高增益带宽，高转换速率，高输出驱动能

4、力，极低的电压噪声的和低失真等特点，功率放大所选用的是TDA2030A，它具有开机冲击极小，外接元件非常少，输出功率大，内含各种保护电路，工作安全可靠的等优点，本设计利用NE5534制作一个同向放大，将输入信号放大11倍，将其输出接入TDA2030A构成的闭环增益为32的功率放大，来实现将信号352倍放大，额定输出功率，负载阻抗，频率响应300HZ-3KHZ的具有语音放大功能的语音放大电路。本设计通过Multisim仿真软件对所设计的语音放大电路进行仿真，通过仿真数据与理论上的数据的比对，证明了设计的可实现性。为了验证该设计的可操作性，对该设计进行了实物焊接，实际的波形与其理论值以及仿真出来的

5、结果基本一致，再次验证了设计的正确性。关键词：TDA2030A；NE5534；语音放大；同向放大 目 录第1章 绪论11.1 语音放大电路设计的概况11.2 本文研究内容1第2章 语音放大电路设计32.1语音放大总体设计方案32.2具体电路设计42.2.1前置放大电路设计42.2.2功率放大电路设计52.2.3总体电路图设计62.3元器件型号选择72.4 Multisim仿真、数据分析82.5实物焊接及其波形9第3章 课程设计总结11参考文献12元器件清单13VI第1章 绪论1.1 语音放大电路设计的概况随着社会的发展，现代人类对听觉效果要求越来越高，对音量在放大过程中的保真度要求也越来越高，

6、语音放大系统具有很高的发展前景，在我们的日常生活和工作中，经常会遇见一些需要将声音放大的实际问题，当输入信号受其它外界信号的干扰，或是输入信号中混有其它不必要信号，使我们无法得到所需的有用信号，例如在检修机械设备时，常常需要能依据故障设备发出的异常声音来寻找故障，这种异常声响的频谱覆盖面往往很广；又如我们在打电话时，有时往往因声音太大或是干扰太大而难以听清对方讲话，于是需要一种既能放大语音信号又能降低外来噪声的仪器。具有类似功能的实用电路实际上就是一个能识别不同频率的小信号放大系统。 运放是运算放大器的简称，在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块，随着半导体技术的发展，如今绝大部分

7、的运放是以单片机的形式存在。现今运放的种类繁多，广泛应用于几乎所有的行业当中。1.2 本文研究内容设计参数：（1）采用全部或部分分立元件设计一种语音放大电路。（2）额定输出功率。（3）负载阻抗。（4）频率响应300HZ-3KHZ。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4 .组成系

8、统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。性能指标：本设计主要是要设计一个具有抑制干扰信号，放大有用信号的语音放大系统，该设计主要采用前置放大电路和功率放大电路两个分立部分组成，主要实现额定输出功率为，负载阻抗为，频率响应为300HZ-3KHZ语音放大电路。1.前置放大主要实现功能是将前级输出的微小信号在电压幅度上进行放大，所选用的同向放大电路，利用深度负反馈，将信号放大11倍，本设计所选用的运放是主要用于语音放大的NE5534，它可以很好的抑制语音的失真，具有极低的噪音，较高的增益和高转换速率等特点。2功率放大电路主要实现的是将前置放

9、大级输出的放大了的电压信号进行电压、电流上的放大，使其得到较高的输出功率，从而达到能驱动本实验中的负载-4/5W的喇叭正常响应，将从输入级输入的声音信号不失真地进行放大。电路图的仿真是电路的是否能实现其功能的重要保证，只有仿真通过才能证明电路图的正确性，也只有仿真通过才能分发到所需的焊接器件，所以电路图的仿真作为本次课设的首要要求。实物的焊接作为本次课设的最重要的环节，按照电路图及元件清单，领取所需器件，通过焊接得到所要实现的功能。第2章 语音放大电路设计2.1语音放大总体设计方案方案一先利用运放LM741作前置放大，将信号源的电压幅度进行放大，保证下一级电路有足够大的电压进行工作，再将输出的

10、信号作为输入信号连接到功率放大电路中，利用甲乙类互补对称功率放大电路进行功率放大。方案二利用运放NE5534作前置放大，将信号源进行不失真的的放大，将其输出接入集成功率放大器TDA2030A所组成的功率放大电路中，得到较高的输出功率，使扬声器能正常工作。经对比两个方案，选取方案二，NE5534是单路高效低噪音运算放大器。相比于那些如TL083的放大器而言，它拥有更好的噪声性能，更高的外部驱动能力以及更加高的小信号输入和更高的功率带宽。这使得它特别适合应用于高质量和专业的音频设备以及仪器仪表，控制电路和电话信道功率放大器。它的内部补偿大于或等于三，其频率响应可以在外部通过补偿电容针对不同的应用需

11、求（单位增益放大器，电容负载性，转换速率，降低自激等等的要求）优化。高性能运算放大器结合良好的直流和交流的特点。一些特点包括很低噪音、高驱动输出能力,高单位增益和最大的输出摆动带宽和高,低失真,转换速率。这些运算放大器的内部到补偿等于或大于三个。频率响应各种的优化使应用程序可以通过使用外部补偿电容器赔偿金之间能够被获得。TDA2030A是常用的一款音频功放IC，通常价廉易购，用TDA2030A电路的主要特点有外界元件非常少，输出功率大，开机冲击极小，内含各种保护电路（短路保护、热保护、地线偶然开路，电源极性反馈以及负载泄放电压反冲等。）比较方案一，方案二更适合做语音放大，它的性能更好，语音保真

12、性能更强。信号输入前置放大功率放大图2.1语音放大总体电路2.2具体电路设计2.2.1前置放大电路设计前置放大电路设计如图2.2所示，前置放大主要通过同向放大电路来实现，主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声要小，一般来说，信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，共模噪声可能高达几伏，因此放大器输入漂移和噪声等因素对于总的精度至关重要，放大器本身需要具有很高的共模抑制特性，而NE5534具有很高的性能，对于实验总的精度起到关键性的作用，该设计采用的是输入信号为30mv，频率为1KHz的正弦波信号，经过运放NE5534放大，Av1=1+R1/R2=1+10/1=11倍，得到不

13、失真的的放大11倍的波形。前置放大输出信号Vi1V图2.2前置放大电路选用NE5534芯片作为放大器，其主要参数如下：·小信号带宽：10MHz·输出驱动能力：600，10V有效值·输入噪声电压5Nv/Hz（典型值）·直流电压增益：50000·交流电压增益：2200-10KHz·功率带宽：140KHz·转速速率：9V/us·大的电源范围：±3V-±12V·单位增益补偿2.2.2功率放大电路设计功率放大电路设计如图2.3，将前置放大电路的输出作为功率放大的输入，通过R4,R5进行电压幅度上

14、的放大Av2=1+R4/R5=32倍，通过电流放大，从而得到放大的功率, 当输入信号足够大，输出电压峰值达到时，此时最大不失真输出功率为：,得到功率，从而使小喇叭发出声音，实现了语音放大。输出信 号输入信 号图2.3功率放大电路图2.2.3总体电路图设计图2.4语音放大总电路图 本设计主要是要设计一个具有抑制干扰信号，放大有用信号的语音放大系统，该系统的总体电路由前置放大和功率放大通过1uf的电容连接而成，电容具有滤波的作用，通过两级模块来实现语音放大的作用。2.3元器件型号选择1前置放大电路前置放大器主要实现功能是将信号不失真的放大，经过计算需要的前置放大增益应为11，由于Av1=1+R1/

15、R2,所以选取参数为：R1=10K,R2=1K。前置放大所选用的运算放大器是NE5534,它是单路高效低噪音运算放大器。相比于那些如TL083的放大器而言，它拥有更好的噪声性能，更高的外部驱动能力以及更加高的小信号输入和更高的功率带宽。这使得它特别适合应用于高质量和专业的音频设备以及仪器仪表，控制电路和电话信道功率放大器。2功率放大电路 功率放大电路主要实现是将输入信号的电压幅度和电流值进行放大，功率放大器选取的是TDA2030A，电阻选用 R4=22K,R5=680, Av2=1+R4/R5=22/0.68=33,防止后一级功率放大对前一级产生影响，加入电容C1作为隔直电容，为了使电路更加稳

16、定，选取R6和C4组成的RC滤波电路进行滤波，所选参数为R6=1,C4=220f，防止4脚的直流零电位漂移，加入电容C3，其参数选择为22uf。由于实验室提供的元件有限，没有22uf的电容所以选用两个10uf的电容并联替代,在功放的正负电源与输出之间分别加入型号为EN4007的二极管用于整流，比较EN4001，EN4007用于该电路中，整流的效果会差一点。2.4 Multisim仿真、数据分析图2.5前置放大电路仿真图图2.6功率放大电路仿真图2.7信号过大失真电路图2.5实物焊接及其波形图2.8最大不失真电压图2.9输出削波失真波形第3章 课程设计总结本次课程设计是作为第一个课设，对我们来说

17、是一个极大的挑战，本次设计的主要内容是能在一定频段实现语音放大的电路，该电路由前置放大以及功率放大两个单元组成，通过仿真确立了最终得方案，经过实践已完成实物的焊接，得到了符合要求的语音放大器。此次课设，极大的考验了我们理论结合实际的能力，也锻炼了我们查阅资料的能力，通过查阅大量的资料、翻阅书籍，最终确立方案，通过Multisim仿真软件，验证了方案的可执行性，在不断地修改参数后，得到了无失真的放大电路，今年我们被要求焊接出实物，这锻炼了我们的动手能力，通过焊接我发现仿真软件得到的波形，与实验得到的有所差距，通过这次焊接，让我亲身体验到，理论和实际总是有一定的差距，我们不能只是纸上谈兵，只有通过

18、实践才能发现其不足，在焊接过程中，我也忽略了很多问题，由于该设计的输出功率较大，为了保护芯片以及板子能正常工作，因此需要让板子散热，所以也需要留出足够的空间加散热器，第一次焊接是用万用板搭成的电路，由于位置安排的不合理，没有位置加散热装置，连接电源虽然能够达到理论值，但是无法持续波形，时间略久，电压略大，竟然导致前置放大所用运放烧毁，通过实践证明，没有加散热器的后果就是TDA2030A热保护，得到输出波形发生变化，也会导致其它元件因温度过大而烧毁，由于万用板的性能不是很好，选用刻制铜板电路，在这个过程中应当注意，刻出的板子与插件面是镜像的，我们应该仔细检查电路防止刻反，PCB版图与刻板也是镜像的，由于忽略了这个问题，我刻反了一个板子，这也告诉我在试验的过程中，应该谨慎小心，我们应该提高将书本结合到实践的能力，将知识真正学