模电课程设计仿真 音频放大电路

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1、电子科技大学《模拟电路基础》电子线路应用设计报告设计题目:功率放大电路学生姓名:学号:教师姓名:日期:2016.12.271、设计任务设计要求: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RL=8Ω。性能指标:频率:20Hz~20kHz输出功率:≥8W放大倍数:30dB失真:≤10%2、电路原理2.1电路整体方案2.1.1方案的确定及论证一、OCL互补对称功率放大器如图所示放大电路是由两个射极输出器组成的,T1和T2分别为NPN型管和PNP型管,两管的材料和参数相同(即特性对称),且电源由对称的双电源+VCC和-

2、VCC提供。图中,两管基极没有偏置电流,静态损耗为0,电路工作在乙类状态,信号从基极输人,从射极输出,RL为负载,输出端没有耦合电容。所以,把图4-35所示的电路称为无输出电容的功率放大电路,简称OCL电路。图2.1.11OCL电路静态时,UEQ=UBQ=0输入电压的正半周:+VCC→T1→RL→地 输入电压的负半周:地→RL→T2→-VCCOCL电路的输出功率的计算公式如下:最大输出功率:转换效率:二、用集成器件实现TDA2030集成功放芯片: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。该集成电路广泛应用

3、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。图2.1.1-2TDA2030芯片TDA2030管脚功能:1脚是正相输入端;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。图2.1.1-3TDA2030芯片图2.1.1-4TDA2030典型参数TDA2030特点:1.开机冲击极小。2.外接元件非常少。3.TDA2030输出功率大,Po=18W(RL=4Ω)。4.采用超小型封装(TO-220),可提高组装密度。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

4、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、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率,THD≤0.1%。运用集成芯片TDA2030完成音频功率放大电路的设计,能够更好地达到设计任务和要求。2.1.2整体电路整体电路设计:使用TDA2030加少量外围元件,输入端使用高通滤波。图2.1.2-1音频功放电路2.2各部分电路原理一、输入部分图2.2-1输入部分电路R3是直流平衡电阻,同时与C3构成高通响应,用以滤除低频信号。二、放大部分图2.2-2放

5、大部分电路R1、R2和C2构成负反馈电路,决定电路的电压增益及低端截止频率。Au=R1/R2三、输出部分输出部分负载为扬声器,阻抗RL=8Ω。四、保护部分图2.2-3保护部分电路R4和C7可以稳定频率,防止电路自激。 D1、D2用以保护集成块2.3电路参数选择依据阐述电路整体方案、各部分电路原理和电路参数选择依据3、电路仿真和结果根据要求,仿真软件选用multisim,在软件中连接电路如图4.1所示:图3-1电路仿真图一、波特图输出图3-2波特图由图可以看出,其仿真的结果,在20Hz-20kHz内中后段的波形放大能力基本保持不变化,且放大倍数约

6、为30dB。符合题目要求。二、输出功率图3-3输出回路上探针数据图3-4输出功率图输出功率为8.662W,≥8W,满足要求。三、失真分析图3-5失真分析图失真为0.014%,≤10%。满足要求。选择的器件及其参数给出部分和整体电路仿真截图,给出仿真结果及结论。4、电路加工及测试(可选)阐述制作电路(画图、焊接)的过程及注意事项,给出PCB版图、实物图。阐明所用的测试仪表、测试方法,给出测试结果。在最后,针对这次DIY,也有些收获和感悟。其中最重要的一点就是功放单点接地的问题!一定得慎之慎之处理处理不好功放会有底噪。 图中R1、R2是输入落地电阻

7、,C2是直流反馈电容,接地点是小信号地,标记为蓝色,;C3、C4、C6、C7是退耦电容,接地端标记为红色,属电源地。正确的接地方式为:三个小信号接地点可混合在一条地线上,四个电源地汇集为另一条地线,电源地与小信号地在总接地点处汇合,除总接地点外,两种地不得有其他连通点。5、问题解答1、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路?共射主要用于放大电压信号,其输出功率和效率都很低;而功放不仅需要有放大的电压信号,还需要有放大的电流信号,只有电压信号和电流信号都足够大,才能满足功放的要求,所以共射放大不宜用作功率放大电路。2、TDA2030使用时对电路有

8、什么要求?TD2030使用时类似于集成运放,需要用负反馈电路。3、如何实现电路的实物制作?根据电路图绘制PCB→将PCB文件导出为PDF文档格式,采用

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