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 物理与电气工程学院 专业班级_电气工程及其自动化 学 号 131103051 学生姓名 邢起林
2014年12月20日
前言
摘要：
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本文设计的是一个 OTL 功率放大器，该放大器采用TDA2030音频放大器芯片，TDA2030音频放大器电路是最常用到的音频功率放大电路，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,输出功率大于10W,频率响应为10~1400Hz,输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠。采用正输出单电源供电。
关键词：TDA2030 音频放大器电路 OTL 功率放大器 非线形失真
一、课程设计题目
音频功率放大电路
二、设计任务和要求
1、要求：设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8?。
2、基本指标：频带宽50HZ～20kHZ，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、原理电路设计及元件参数
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。如下图所示。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、NEC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。如LM1875。 电路特点：
? 外接元件非常少。
? 输出功率大，
Po=18W(RL=4Ω)。 ? 采用超小型封装
（TO-220）,可提高组装密度。
? 开机冲击极小。
? 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
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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。
（1）方案比较与确定：
1 OCL电路简介： ○
OCL电路称为无输出电容攻放电路，是在OCL电路的基础上发展起来的。
主要特点：
1.采用双电源供电方式，输出端直流电位为零；由于没有输出
电容，低频特性很好扬声器一段接地，一端直接与放大器输出端连接，因此须设置保护电路。
2.具有恒压输出特性：允许选择4欧、8欧或16欧负载； 3.最大输出电压振幅为正负电源值。额定输出功率约为/(2RL) 2 OTL电路简介： ○
OTL电路称为无输出变压器功放电路，是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而唔输出变压器的功放电路，它是工报真功率放大器的基本电路之一，但输出端得耦合电容对频响也有一定的影响。 主要特点：
1.采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半； 2.输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地； 3.据有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4欧、8欧、16欧负载； 经过查阅资料、认真比较和考虑后，决定选择OTL电路来进行设计。
（2）整体电路框图的确定：
输入信号 输入级 推动级 输出级 输入信号
图1 电路基本框图
采用集成运算放大器设计基本放大电路
输入级 中间级 输出级 输出调节 TDA2030集成运算放大器 负载扬声器 短路保护 过热保护
图2 电路结构框图
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（3）单元电路设计及元件选择：
1.根据闭环增益计算方法，选择R5和R6时应增大他们之间的比例，所以选择R6为150千欧，而R5太小会失真，所以选择4.7千欧。
2.输出部分的滤波电容应尽量选择大电容以使输出中的直流分量尽可能的被滤除。这里选择2200uf的电容。
3.由于TDA2030的工作电压不能超过22V，所以这里的二极管选取IN4001即可，其反向击穿电压为50V,符合电路要求。
图3 电路基本原理图
VCC12VVCCR8100kΩC3100uF0C4100nFD2515R1222kΩ50%Key=AC11uF3U141N4001C62.2mF3V12100mVpk 1kHz 0° R28TDA20309100kΩ6R5150kΩD11R71Ω4R48ΩR6C274.7kΩR3100kΩ22uF1N4001C5C702.2uF200nF
图4 multisim电路图
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四、元件清单
元件 电阻 R=100k? R=66k? R=3.3k? R=1.5? R=1? R=8?（扬声器） 滑动变阻器22 k? R=4.7? R=150k? 电容 C=100nF C=200nF C=200uF C=2.2uF C=10uF C=2.2mF 运算放大器TDA2030 二极管1N4001 数量 3 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2
五、电路调试过程与结果：
（1）理论数据
放大倍数：
1当输入100mV、1kHz时 ○
输入Ui 输出Uo
2当输入50mV、1kHz时 ○
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输入Ui 输出Uo
TDA2030集成运算放大器静态工作点分析
静态工作点1 静态工作点2
静态工作点3 静态工作点4
通频带分析：
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下限频率fL=630.9573Hz 上限频率fH=17.4532KHz fH - fL=（17.4532 -0.6309573）KHz =16.822427KHz
频带宽50HZ～20kHZ （符合设计要求）
波形图：
输出正弦波波形基本不失真 （符合设计要求）
（2）实测数据
放大倍数： 信号源（1KHZ） 100mV 50mV
Ui 32.9mV 17.1mV - 6 -
Uo 1.076V 0.561V 放大倍数 32.705 32.807 从波形图与交流毫伏表看到，经计算实测放大倍数（约32.705倍）与理论值（30.88倍）有一定的差异。这是由于音频集成放大芯片发热量比较大，比较容易受周围环境温度的影响，从而也导致了一定的误差
波形频率：1.002KHz 周期：1.002ms RMS1.08V 输出峰-峰值 (1)100mV: 3.16V (2) 50mV: 1.66V 输入阻抗
满足设计要求，输入阻抗大于47k?
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