单声道OTL功率放大器

PAGEPAGE8琼州学院电子信息工程学院课程设计报告课程名称：模拟电子技术课程设计设计题目：单声道OTL功率放大器专业：通信工程班级：2011级（1）班学生姓名：李东学号：11216003起止日期：2013年4月-2013年6月指导教师：郝昕（助理实验师）指导教师评语：最终成绩：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩1、设计过程中的学习态度0.22、课程设计的质量及答辩0.53、设计报告书规范程度0.34、总成绩单声道OTL功率放大器摘要:本次课程设计是用TDA2030A制作OTL功率放大器，该放大器使用一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。关键词:OCL线路功率放大器TDA2030设计要求本次课程设计要求设计一个OTL功率放大器，该放大器的功能要求如下：采用全部或部分分立元件电路设计一种OTL音频功率放大器。额定输出功率PO≥10W.负载阻抗RL＝8Ω。失真度γ≤3％题目分析本课程设计主要采用全部或部分分立元件电路设计一种OCL音频功率放大器。本电路额定输出功率PO≥10W.负载阻抗RL＝8Ω。失真度γ≤3％。功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率，当RL一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。由于OCL电路采用直接耦合方式。为了保证电路工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。因此，性能良好的OCL功率放大器应由输入级、推动级和输出级等部分组成。单元电路设计与分析OTL功率放大器组成部分输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作低失真、低噪声放大。为此，采用带恒流源的、由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。推动级：主要作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可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。输出级：主要作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用由复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。此外，还应考虑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，在波形不失真的情况下，使输出功率最大。动态测试时，要注意消振和接好保险丝，以防损坏元器件。集成功率放大器：本课程设计采用集成功率放大器TDA2030A，TDA2030A是SGS公司生产的单声道功放IC，该IC体积小巧，输出功率大，静态电流小（50mA以下）；动态电流大（能承受3.5A的电流）；负载能力强，既可带动4-16Ω的扬声器，某些场合又可带动2Ω甚至1.6Ω的低阻负载；音色中规中举，无明显个性，特别适合制作输出功率中等的高保真功放。这种集成电路是一种性价比较高的单声道音频功放，它具有较小的体积，较高的额定输出功率(单15W)，因此它对散热器的要求相当高。一般认为其散热器的总面积不小于15cm×15cm。TDA2030的工作TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。TDA2030A可以单电源或双电源工作，本功放板采用单电源供电。此芯片的主要参数为：工作电压：±6～22V静态电流：<50mA输出功率：18W，当V=±16V，RL=4Ω时谐波失真：0.05%，当f=15kHz，RL=8Ω时闭环增益：26dB，当f=1kHz时开环增益：80dB，当f=1kHz时频响范围：40～14000Hz电路图及原理电路原理图（图3）(图3)电路图设计原理

图上所示电路为本作品—单电源供电OTL音频功率放大器（单声道）原理图，本作品自带电源电路，简单实用。OTL功放的形式:采用单电源，有输出耦合电容。如上图所示电路中的R5与R4电阻决定放大器闭环增益，R4电阻越小增益越大，但增益太大也容易导致信号失真。两个二极管接在电源与输出端之间，是防止扬声器感性负载反冲而影响音质。C7独石电容与R6的电阻是对感性负载(喇叭)进行相位补偿来消除自激，该电路采用12V单电源，输出功率约18W。电路中D1、D2为保护二极管，C5为滤波电容，C6为高频退耦电容；RP为音量调节电位器；IC是功放集成电路；R1、R2、R3、C2为功放IC输入端的偏置电路，由于本电路为单电源供电，功放IC输入端直流电压为1/2电源电压时电路才能正常工作；R4、R5、C3构成负反馈回路，改变R4的大小可以改变反馈系数。C1是输入耦合电容，C4是输出耦合电容；在电路接有感性负载扬声器时，R6、C7可确保高频稳定性。PCB(本次课程设计已提供PCB.图4)(图4)仿真图（图5）（图5）仪器清单：TLW-30220V30W电烙铁DT-830B型数字万用表原件清单（图6）（图6）电路的安装与调试安装所有的电子元器件在安装前要全部测试一遍，使得在电路测试中，减少错误检查的难度，有极性的电子元器件安装时其标志最好方向一致，以便于检查和更换。集成电路的方向要保持一致，以便正确布线和查线；布线要按照信号的流向有序连接，连线要做到横平竖直，避免导线与插孔的接触不良。根据电路图，按照元器件大小，按从小到大顺序依次把元器件摆放到电路板上，在过程中，要分清电解电容和晶体二极管的正负极性，不要装错位置。确定没有装错位置后，再把各元器件焊接到电路板上。准备焊接：焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊电容，再焊整流管，再焊电位器，最后焊TDA2030A，焊接TDA2030前须先把TDA2030A用螺丝固定在散热片上，否则在最后装散热片时螺丝很难打进去。TDA2030A与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂，以利散热。焊接时必须注意焊接质量，开始时，可先在废旧的电路板上多练习几次，然后再正式焊接。在焊接时，要确保所焊接到焊盘上的锡适量，不要太多，避免与其他引脚短路，也不要造成虚焊。调试调试前的检查：电路安装完毕后，不要急于通电，首先要根据电路原理图认真检查电路接线是否正确。主要直观检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，连县有无接触不良，元器件有无漏焊，二极管、三极管、电解电容极性有无错误。查线时最好用指针式万用表“Ω×1”档，或用数字万用表的“Ω”挡的蜂鸣器来测量。调试：=1\*GB2⑴通电观察。焊接完成后，确定线路、元件正确后，可接通电源进行调试，电源接通后不要先急于测量数据，而应首先观察有无异常现象，如有无冒烟，是否闻到异常气味，手摸元器件是否发烫，电源是否有短路现象等。如有异常，应立即关断电源，待故障排除后方可重新通电。=2\*GB2⑵分块调试。把电路按功能分成不同的模块，分别对各模块进行调试。放大器参数测试及分析参数测试（1）输出阻抗：8Ω;（2）空载检测：最大不失真输入信号0.7V，输出信号23.15V，放大倍数33.07倍，输出功率为8.4W（3）8欧负载检测：最大不失真输入信号0.56V，输出信号18.53V，放大倍数33倍，输出功率为5.36W。结果分析由检测结果分析可知，空载和带负载的放大倍数基本一样。放大倍数基本不变，这跟反馈有关，因为反馈没变所以放大倍数基本上不变。空载的输出功率明显比带负载的要大。实验心得体会经过近20天的努力，基本上完成了课程设计，在焊接方面还做的比较出色。当然这些都离不开老师平时的细心辅导。在完成课题的过程中，我的实践能力增强了许多，许多以前不会，不懂的知识，在短短的二十天里，增长了许多，而且在理论