音頻功率放大器設(shè)計報告

1、杭州電子科技大學音頻功率放大器設(shè)計報告 一. 設(shè)計要求o 設(shè)計并制作一個音頻功率放大電路（電路形式不限），負載為揚聲器，阻抗8。要求直流穩(wěn)壓電源供電，多級電壓、功率放大。輸入音頻線自備。 o 基本指標： o 頻帶寬度50Hz20kHz，輸出波形基本不失真；o 電路輸出功率大于8W；o 輸入阻抗：10k；o 放大倍數(shù)：40dB；o 具有音調(diào)控制功能：低音100Hz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍，高音10kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍；o 所設(shè)計的電路具有一定的抗干擾能力；o 具有合適頻響寬度、保真度要好、動態(tài)特性好。 二. 實驗原理 音頻功率放大器是一種應(yīng)用廣泛、實用性強的電子音響

2、設(shè)備，它主要應(yīng)用于對弱音頻信號的放大以及音頻信號的傳輸增強和處理。按其構(gòu)成可分為前置放大級、音調(diào)控制級和功率放大級三部分，組成框圖如圖1-1所示。 圖1-1三. 設(shè)計思路及方案論證 設(shè)計思路：首先根據(jù)輸出功率的確定電源大小和整個系統(tǒng)的增益。 音頻功率放大器的輸出功率POM8W。 音頻功率放大器的輸出幅值 若輸入信號為5mV時，整個放大系統(tǒng)的電壓增益為： ，即67dB。根據(jù)整個放大系統(tǒng)的電壓增益，合理分配各級單元電路的增益。功率放大器級（采用集成功放）電壓放大倍數(shù)取30倍；音調(diào)控制器放大器在中頻（1KHz）處的電壓放倍數(shù)取1；前置放大器的電壓放大倍數(shù)取80（考慮到實際電路中有衰減）。方案選擇：1

3、. 前置放大器：實驗室可為我們提供NE5532運放，所以前置放大器將使用NE5532搭建電路。為了保證輸入電阻足夠大，我們選擇同相組態(tài)，由于同相組態(tài)中Av=1+R2/R1,根據(jù)設(shè)計要求，取R1=910， R2=22K。具體電路圖參見4-12. 音調(diào)控制電路：Rp1：高音調(diào)節(jié)電位器 Rp2：低音調(diào)節(jié)電位器 電容C：音頻信號輸入耦合電容 電容C1、C2：低音提升和衰減電容，一般選擇C1=C2電容C3：高音提升和衰減作用，要求C3的值遠遠小于C1。 各元件一般要滿足的關(guān)系為：Rp1=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1。 通過仿真調(diào)試，選擇合適的參數(shù)，參數(shù)見圖4-53. 功率放大器：

4、實驗室可提供tda2030運放，通過網(wǎng)上查詢資料，tda做成的運放電路形式一般有OTL、OCL、BTL三種?？紤]到需要雙電源供電，且第一次進行功放設(shè)計電路難度不宜過高，我們選擇了OCL功放。 圖3-1圖3-1為TDA2030的器件手冊中的OCL功放電路，根據(jù)實際情況進行修改，實際電路圖如圖4-14四. 電路模擬仿真前置放大器仿真部分 圖4-1前置放大器電路圖 輸入幅值為5mV 頻率為1kHZ的信號時，前置放大器的輸出信號為 圖4-2增益為AV1=83.3v/v用波特測試儀測出的前置放大器的幅頻特性和相頻特性 圖4-3 圖4-4 測出前置放大器的fH=118.581kHZ BW=118.581k

5、HZ音調(diào)控制電路仿真部分 電路圖 圖4-5輸入頻率等于1kHZ 幅值為1V的正弦信號，輸出波形為 圖4-6測得增益Av=0.998V/V幅頻特性RP1最左端 RP2在中間 圖4-7RP1最右端，RP2在中間： 圖4-8RP1在中間，RP2在最左端 圖4-9RP1在中間，RP2在最右端 圖4-10功率放大器仿真部分電路圖： 圖4-11以1kHZ的信號輸入 調(diào)節(jié)輸入信號幅值，最大不失真的輸出電壓為9.53V可得最大輸出不失真功率P=11.35w 但是當輸入為20kHZ時，最大不失真的輸出電壓為2.3V，使得輸出功率達不到8w，且輸入信號最大約為350mV,超過的話輸出信號將會出現(xiàn)失真的情況。解決方

6、法：在第一級串聯(lián)一個200k電位器減小輸入電壓，使得第三級功率放大器的輸入信號幅值小于350mV， 以犧牲增益（輸出功率）為代價確保信號在高頻段不產(chǎn)生失真。 整機聯(lián)調(diào)： 圖4-12當圖中第一級的電位器位于50%時，可確保20kHZ的輸入信號在5mV時不發(fā)生失真，此時用波特測試儀測出音頻功率放大器的波特圖 圖4-13fL=23.6Hz fH=23kHz BW=23kHz相頻圖： 圖4-14在仿真時出現(xiàn)了問題： 如果輸入信號為20kHz,5mV的輸入信號，在不調(diào)整第二級放大器時并不會出現(xiàn)失真，但是當把高音控制調(diào)到最大12dB的增量時，輸出波形出現(xiàn)失真。這是由于第三級的輸入信號過大導致飽和失真引起的，解決的方法是繼續(xù)降低放大器增益，此時可在第三級增加一個分壓電阻達到減小第三級的輸入信號幅值的目的。但同時這樣將會犧牲更多增益，通過仿真測出此時的增益大概只有50dB,且最大輸出功率約為0.567w 無法達到8w的額定功率。更好的解決方法：前兩級的放大器都沒有問題，但是第三級會出現(xiàn)飽和失真，在仿真中通過調(diào)整參數(shù)并不能解決，可以改變電路結(jié)構(gòu)或者使用其它功放。但是我并不會。五. 實際制作根據(jù)仿真電路圖可畫出PCB版圖由于實驗室提