功率放大器(共16页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上四川航天职业技术学院电子工程系课程设计专业名称： 课程名称： 课题名称： 设计人员： 指导教师： 年 月 日专心-专注-专业课程设计报告书评阅页课题名称：班 级：姓 名： 200 年 月 日指导教师评语：考核成绩： 指导教师签名：200 年 月 日 功率放大电路 课程设计 任务书一、课题名称：功率放大电路二、技术指标：1输出功率:1020W（额定功率）；2频率响应：20HZ100KHZ（3dB）；3谐波失真： 1%（10W，30HZ20KHZ）4输出阻抗：0.165输出灵敏度：600mV（1000HZ，额定输出）。三、要求：1写出设计过程，画出逻辑图，简要说明电路的工

2、作原理；2自拟测试调整步骤和选用电子测量仪表；3画出原理图，生成PCB图和封装图。指导教师：王艳学 生：电子工程系2013 年 12 月 9 日课程设计格式要求1 用纸规格：A4；2 正文要求：正文字体为小四号宋体，章节标题为四号黑体；正文内容字数为3000-5000字。3 摘要及关键词（中文）：标题为三号黑体，内容为小四号楷体；摘要内容字数在200-300字，关键词在3-5个；4 行间距： 1.5倍行距；5 封面、任务书、评阅页：按系里下发统一格式要求；6 目录：内容用小四号仿宋，1.5倍行间距，标明页码；7 参考文献：标题四号黑体，内容为五号宋体，不少于5个；8 图纸要求：三图齐全（软件绘

3、制），A4纸张。9 装订顺序：封面-评阅页-任务书-摘要-目录正文-附录-参考文献。 电子工程系 2009年5月20日摘要在现代音频普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，对相同电气指标的音频设备得出不同的评价。所以，就高效率音频功率放大器而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。音频放大器的发展已经有快要一个世纪的历史了，从最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器。然而直到现在为止，它还在不断的更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要一种，也是最基本的一种。为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断的加以改进。音频功率放大器是音频系统中最重要

4、的组成部分，它的作用是对各种音源设备送来的微弱音频信号进行放大，并进行控制、加工和处理,使其达到一定的功率，去推动扬声器音箱发出声音。而音频功率放大器一般由前置放大器、推动级、功率输出级组成，也简称功放。在设计中采用了TDA2030功放芯片，使电路的可靠性提高。本文介绍了家用功放的基本结构及工作原理，设计了一款具有音调控制，适用于家用的简易音频放大器，并介绍了主要性能参数的测试方法。关键词：低音控制；高音控制；音频功率放大器目录第1章 设计任务及要求 功率放大电路 课程设计 任务书一、课题名称：功率放大电路二、技术指标：1输出功率:1020W（额定功率）；2频率响应：20HZ100KHZ（3d

5、B）；3谐波失真： 1%（10W，30HZ20KHZ）4输出阻抗：0.165输出灵敏度：600mV（1000HZ，额定输出）。三、要求：1写出设计过程，画出逻辑图，简要说明电路的工作原理；2自拟测试调整步骤和选用电子测量仪表；3画出原理图，生成PCB图和封装图。课程设计格式要求1 用纸规格：A4；2 正文要求：正文字体为小四号宋体，章节标题为四号黑体；正文内容字数为3000-5000字。3 摘要及关键词（中文）：标题为三号黑体，内容为小四号楷体；摘要内容字数在200-300字，关键词在3-5个；4 行间距： 1.5倍行距；5 封面、任务书、评阅页：按系里下发统一格式要求；6 目录：内容用小四号

6、仿宋，1.5倍行间距，标明页码；7 参考文献：标题四号黑体，内容为五号宋体，不少于5个；8 图纸要求：三图齐全（软件绘制），A4纸张。9 装订顺序：封面-评阅页-任务书-摘要-目录正文-附录-参考文献。第二章 方案选择2.1 系统框图（见附录）2.2. 方案比较2.2.1 方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这几种放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区中，它按输入音频信号的大小控制着输出信号，但自身也在消耗电能。A类功率放大器的特点是线性好、失真小且失真成分以偶次谐波为主，通常需要偏置电压才能工作，能量转换效率很低，输出功率一般较小并且理论效率只有50%，所以不行。B类功率放大器虽

7、然不需要偏置电压，靠信号本身来导通放大管，理论效率可达78.5%，但电路在小信号时失真严重。通常，在电路中略加一点偏置形成AB类功率放大器，虽然效率略有下降，但保真度高、小信号时失真减弱。传统的模拟音频功放保真度高，但效率低、能耗大，且要求有良好的散热设备。以性价比较高、音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的集成功放TDA2030为核心设计相关硬件。2.2.2 方案二：集成运放的种类很多，而且每块集成电路根据引脚的数量不同而集成的运放的个数不同，有单片集成电路集成四个运放的。集成运放可以用来组成对模拟量进行各种数学运算功能的电路，例如比例、加减、积分和微分、对数和指数、乘除等运算电路。

8、由于放大电路只限于放大音频输入信号，且放大倍数也不高，因此采用单片集成电路集成四个运放的LM324较为合适。2.2.3 方案三：首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前逐级计算。基于模拟功放TDA2030的音频放大器如图2-1所示，主要由电源模块、前置放大模块、音量控制模块及功率放大模块和扬声器组成。 音 频 信 号前 置 发 大 模 块音 量 控 制 模 块功 率 放 大 模 块扬 声 器电 源 模 块图2-1 基本组成框图各部分的基本功能如下：1.前置放大模块前置放大模块是把音频信号放大至功率放大器所能接受的输入范围

9、。它具有两个功能：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。其基本组成由音源选择、输入放大和音质控制等电路。2.音量控制模块音量控制模块是将前置放大后的信号通过电位器来控制TDA2030A芯片的输入信号的大小，用来控制整个音量的大小。3.功率放大模块给音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能大。2.3 方案选定根据方案规划及任务指标设计基本组成框图，如图2-2所示。左音频输入前置放大模 块音量控制模块功率放大模 块右音频输入前置放大模 块音量控制模块功率放大模 块扬声器

10、扬声器电 源 模 块图2-2音频放大器的基本组成框图首先电源模块经整流滤波后，为前置放大器LM324和功率放大器TDA2030提供17.5V的双电源，将音频信号分别输入到左右输入端，信号经前置放大器对电压和电流进行放大，同时对信号进行高低音的提升或衰减控制，输出信号经音量控制电位器对功率放大器的输入信号进行大小调节，最后信号经功率放大器输出合适后幅度的音频信号，驱动扬声器工作。第3章单元模块设计3.1 前置放大模块设计前置放大模块基本组成是有输入放大和音质控制等电路。其作用一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。这里的前置电路是由集成运放和外围元件组成

11、的。3.1.1 集成运放集成运放的应用十分广泛，包括模拟信号的产生、放大、滤波以及进行各种线性和非线性的处理。集成运放的种类很多，而且每块集成电路根据引脚的数量不同而集成的运放的个数不同，有单片集成电路集成四个运放的，如LM324、TLC27M4、UPC324C、LF347N、LM2902N等，也有单片集成电路集成一个运放的，如UA741、UA709、LM301、LM308、TD07、LF356、OP07、OP37、MAX427等。集成运放可以用来组成对模拟量进行各种数学运算功能的电路，例如比例、加减、积分和微分、对数和指数、乘除等运算电路。由于放大电路只限于放大音频输入信号，且放大倍数也不高

12、，因此采用单片集成电路集成四个运放的LM324较为合适。3.1.2 LM324简介LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装，其引脚图和实物图如图3-1和引脚功能如表3-1所示。 a) 引脚图 b) 实物图图3-1 LM324的引脚图和实物图表3-1 LM324引脚功能表引脚功能引脚功能1输出18输出32反向输入19反向输入33正向输入110正向输入34电源11接地5正向输入212正向输入46反向输入213反向输入47输出214输出4LM324内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，LM324工作电压范围宽，可用正电源330V，或正负双电源1.5V15V工作。它的输入电

13、压可低到地电位，而输出电压范围为OVcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM124、LM224和LM324引脚功能及内部电路完全一致。LM124是军品，LM224为工业品，而LM324为民品。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，

14、可单电源使用，价格低廉等特点，因此它被非常广泛的应用在各种电路中。3.1.3 输入放大电路1.电路原理图前置放大电路可以用晶体管也可采用集成运放来完成。本文中采用集成运放并采用双电源供电，电路原理图如图3-2所示。2.参数计算与元件选择放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻R12、R11决定：Av=- R11/R12。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图3-2中所给数值，Av=-2。此电路输入电阻为R12。一般情况下先取R12与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数再选定R11 。C16和C12为级间耦合电容。集成运放交流放大器只放大交流信号，输出信号受运放本身的失调影响较小，因此不需要调零。

15、没有必要加接调零电路。图3-2 同相输入放大电路元件的选择：R12取10K，由Av=-R11/R12可知R11取100K，R13为平衡电阻，根据平衡电阻的概念，R13=R12/R11=1K的电阻，C16一般取几微法，本文中取4.7F/25V的电解电容。综上所述,四个前置放大器都用运放来完成，因此可用一个单片集成电路集成四个运放的集成运放，这类型的常用四运放也很多，如UPC324C、TLC27M4、LF347N、LM324等，本文中就选取LM324作为前置放大器。3.1.4 音调控制电路负反馈式高低音调节的音调控制电路比较简单，图中只画出了一个声道的电路,如图3-3所示。不同电容量在低音、中音、

16、高音时的容抗值如表3-1所示。所谓音调控制就是人为地改变信号里高、低频成分的比重，以满足听者的爱好、渲染某种气氛、达到某种效果或补偿扬声器系统及放音场所的音频不足。音调控制电路用以改变放大器的频率特性，补偿整个放音系统频率特性的偏差，也用来满足听从对音色的不同需要。音调处理电路的基础是各种形式的滤波器。正是这些滤波器构成了音频电路中的音调控制器。音频器件中无论是简单的单调处理电路还是复杂的均衡器，均由各种有源或无源滤波器组成。利用这些滤波电路，可以组成各种高通、低通滤波器和带通滤波器，以抑制电路中不需要的频率并通过所选择的频率。音调控制电路用来对音频信号各频段内的信号进行提升或衰减，调节输入信号的低频、中频、高频成分的比例，改变前置放大器的频率特性，以补偿音频系统各环节的频率失真，或满足听者对音色的爱好和需求。