TDA2030的OTL音頻功率放大電路實驗報告

/課程設(shè)計課程名稱______________________題目名稱______________________學(xué)生學(xué)院______________________專業(yè)班級______________________學(xué)號______________________學(xué)生姓名______________________指導(dǎo)教師______________________年月日目錄設(shè)計任務(wù)與要求和目的。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。設(shè)計的思想。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。設(shè)計原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。仿真檢查。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。五、實物制作與改善。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。六、元器件清單。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。七、心得體會。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。八、參考文獻。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。一、設(shè)計任務(wù)與要求和目的課程設(shè)計目的本課程是在前導(dǎo)驗證性實驗基礎(chǔ)上,進行更高層次命題的課程設(shè)計,是在教師指導(dǎo)下獨立查閱資料、設(shè)計、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。對于提高學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實驗?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾?是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生模擬電子電路知識,解決模擬電子技術(shù)方面常見實際問題的能力,促使學(xué)生積累實際電子制作經(jīng)驗,準備走向更復(fù)雜更實用的應(yīng)用領(lǐng)域,是參加"全國大學(xué)生電子競賽"前的技能培訓(xùn)課程之一。目的在于鞏固基礎(chǔ)、注重設(shè)計、訓(xùn)練技能、追求創(chuàng)新、走向?qū)嵱?。課程設(shè)計要求1、根據(jù)下面所給出的幾個題目自行選擇一個完成設(shè)計；2、學(xué)生自行查找與設(shè)計題目有關(guān)的參考資料；3、提出設(shè)計方案,寫出設(shè)計步驟,并進行理論設(shè)計；4、熟悉用計算機軟件進行輔助電路設(shè)計方法,并對所設(shè)計的電路進行仿真；5、購買元器件并進行電路的焊接、組裝；6、熟悉常用電子儀器操作使用和測試方法；7、學(xué)習電子電路的調(diào)試和測試技術(shù),完善作品功能。8、撰寫設(shè)計報告；任務(wù)選擇題目二：音頻功率放大電路要求：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?；局笜耍侯l帶寬50HZ～20kHZ,輸出波形基本不失真；電路輸出功率大于8W；輸入靈敏度為100mV,輸入阻抗不低于47K。二：設(shè)計思想本次設(shè)計首先在眾多集成功率放大器中選出符合設(shè)計要求且工作性能最佳,優(yōu)越性強的集成芯片。而整個設(shè)計的核心部分就在功放模塊電路的設(shè)計,該模塊完成的功能主要包括放大輸入音頻以及調(diào)節(jié)輸出音頻。隨后運用Multisim軟件中的仿真功能對其予以仿真,從仿真的結(jié)果中分析程序的正確性。待所有模塊的功能正確之后,運用原理圖搭建頂層電路并進行整體仿真直至達到最初的設(shè)計要求。TDA2030A：TDA2030是一塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路,其主要特點是上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小,在目前流行的數(shù)十種功率放大集成電路中,規(guī)定瞬態(tài)互調(diào)失真指標的僅有包括TDA2030在內(nèi)的幾種。我們知道,瞬態(tài)互調(diào)失真是決定放大器品質(zhì)的重要因素,該集成功放的一個重要優(yōu)點。

TDA2030集成電路的另一特點是輸出功率大,而保護性能以較完善。根據(jù)掌握的資料,在各國生產(chǎn)的單片集成電路中,輸出功率最大的不過20W,而TDA2030的輸出功率卻能達18W,若使用兩塊電路組成BTL電路,輸出功率可增至35W。另一方面,大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大,在使用中稍有不慎往往致使損壞。然而在TDA2030集成電路中,設(shè)計了較為完善的保護電路,一旦輸出電流過大或管殼過熱,集成塊能自動地減流或截止,使自己得到保護〔當然這保護是有條件的,我們決不能因為有保護功能而不適當?shù)剡M行使用。

TDA2030在±19V、8Ω阻抗時能夠輸出16W的有效功率,THD≤0.1%。無疑,用它來做電腦有源音箱的功率放大部分或小型功放再合適不過了。該電路由于價廉質(zhì)優(yōu),使用方便,并正在越來越廣泛地應(yīng)用于各種款式收錄機和高保真立體聲設(shè)備中。該電路可供低頻課程設(shè)計選用。TDA2030A主要參數(shù)：

工作電壓：±6～22V

靜態(tài)電流：<50mA

輸出功率：18W,當V=±16V,RL=4Ω時

諧波失真：0.05%,當f=15kHz,RL=8Ω時

閉環(huán)增益：26dB,當f=1kHz時

開環(huán)增益：80dB,當f=1kHz時

頻響范圍：40～14000Hz電路特點：

[1].外接元件非常少。[2].輸出功率大。[3].采用超小型封裝,可提高組裝密度。[4].開機沖擊極小。[5].內(nèi)含各種保護電路,因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路、過熱、地線偶然開路、電源極性反接〔Vsmax=12V、負載泄放電壓反沖等。方案選擇功率放大器的常見電路形式有單電源供電的OTL電路和正負雙電源供電的OCL電路還有雙聲道BTL。有集成運放和晶體管組成的功率放大器,也有專用集成電路功率放大器芯片。根據(jù)設(shè)計指標求,以及單電源供電的OTL電路的優(yōu)越性:該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設(shè)備,具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內(nèi)部保護電路。TDA2030是許多電腦有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成塊。它接法簡單,價格實惠。額定功率為14W。電源電壓為±6～±18V。輸出電流大,諧波失真和交越失真小〔±14V/4歐姆,THD=0.5%。具有優(yōu)良的短路和過熱保護電路。所以我選擇OTL接法。如圖三、設(shè)計原理功放設(shè)計本次試驗采用TDA2030單電源OTL功率放大電路。如圖所示電路為音頻功率放大器原理圖,其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,輸出功率大于10W,頻率響應(yīng)為10~1400Hz,輸出電流峰值最大可達3.5A。其內(nèi)部電路包含輸入級、中間級和輸出級,且有短路保護和過熱保護,可確保電路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外圍所需元器少,一般不需要調(diào)試即可成功。R6是音量調(diào)節(jié)電位器,OTL功放的形式:采用單電源,有輸出耦合電容。如圖所示電路中的R3<150kΩ>與R5<4.7kΩ>電阻決定放大器閉環(huán)增益,R5電阻越小增益越大,但增益太大也容易導(dǎo)致信號失真。兩個二極管D1,D2接在電源與輸出端之間,是防止揚聲器感性負載反沖而影響音質(zhì)同時防止輸出電壓峰值損壞集成塊TDA2030。C7<220nF>電容與R8<1Ω>的電阻是對感性負載<喇叭>進行相位補償來消除自激。電源設(shè)計該次設(shè)計的TDA2030采用單電源供電,采用單電源輸入,可采用一個變壓器,通過變壓把220V常用電壓,變?yōu)檎?2V作為電源輸入。我采用電協(xié)課程教的可調(diào)電源作為本次試驗的單電源。如圖所示四、仿真檢查運用Mulitisim仿真通道A：峰-峰值100mV,1kHz的輸入,通道B：負載喇叭處的輸出?？梢姺糯笮Чs為15倍。輸入為1kHz,失真率為0,不失真輸入為10kHz,失真率為0.083%,基本不失真輸入為20kHz,失真率為0.208%,基本不失真標線標在50Hz標線標在20KHz利用仿真的波特圖示儀,可得出寬頻帶在50Hz-20KHz可以顯示五、實物制作與改善仿真數(shù)據(jù)基本符合實驗要求,所以我經(jīng)過仔細認真的制作,嚴格按照電路圖焊接,做出了基本實物。同時實測數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果基本一致。實物做出來后,效果很好,沒有什么特殊問題,我盡量排版面積少,在焊接過程中需要謹慎小心。期間我為了不要借同學(xué)電源,自己也去做了個可調(diào)電源供電,最后我還找到一個小透明盒子為外觀設(shè)計改善,將其放進其中,經(jīng)過自己改造,算是比較美觀,加上我外接音頻口,用音頻線接即可,電源線用包線,方便可調(diào)電源連接,開關(guān)也在盒子外部加上一個,總體效果不錯。下面展示一下實物圖音頻線〔左TDA2030的OTL音頻功放電路小音箱〔中可調(diào)電源〔右TDA2030的OTL音頻功放電路小音箱〔整體圖TDA2030的OTL音頻功放電路小音箱〔內(nèi)部圖六、元件清單TDA2030的OTL音頻功放電路序號名稱型號規(guī)格位號數(shù)量1集成電路TDA2030U112整流二極管1N4001D1,D223電位器20KΩR614電阻器100KΩR1,R2,R735電阻器150KΩR316電阻器4.7KΩR517瓷片電容器0.1μFC118瓷片電容器220nFC719電解電容器100μFC2110電解電容器2200μFC3111電解電容器1μFC4112電解電容器22μFC5113電解電容器2.2ΜF(xiàn)C6114撥動開關(guān)J1115負載喇叭8ΩR4116音頻接口1可調(diào)電源序號名稱型號規(guī)格位號數(shù)量1集成芯片LM317U112整流二極管1N4001D1,D223電源變壓器14電位器20KΩRP15電阻器150ΩR116電解電容器10μFC317瓷片電容器103〔0.01μFC118瓷片電容器104〔0.1μFC21七、心得體會時間總是過得很快,在匆忙中課程設(shè)計結(jié)束了,我自己能制作一個音頻功率放大器,調(diào)試效果還不錯,還改造成小音箱。這其中的興奮是無法用言語表達的,同時也是受益匪淺。制作過程的這段時間也是我比較忙的日子,剛開始我的腦子里還是一片空白,對著這個模電課程任務(wù)書里的任務(wù)更是讓我昏了頭,一直我都是無從下手。剛接到模電的課程設(shè)計的任務(wù),越想月是頭痛,想著著是個不可能完成的任務(wù)。拼命的問同學(xué),問師兄,在請教過程中得知道音頻功率放大是比較容易做出來的,可是我還是在猶豫當中,感覺電源也蠻有用,在以后日子里可能用到。時間在一天天過去,設(shè)計還是沒有一點頭緒。自己的知識畢竟有限,最后想到了平日接觸最多的Internet。時間緊急打開百度輸入大家包括師兄們都說簡單的"音頻功率放大器",很快就出現(xiàn)了很多專業(yè)的網(wǎng)站,也有一寫發(fā)燒友自己的網(wǎng)站。我仿佛發(fā)現(xiàn)了寶藏,里面都是我感興趣的東西。最后我根據(jù)這次設(shè)計的要求確定了我這次設(shè)計的課題——TDA2030的OTL音頻功率放大器。在多個網(wǎng)站上以及百度文庫中,我總結(jié)找到了一個功率放大器的詳細制作方法,也就是我這次制作的TDA2030音頻功放。找到了它的電路應(yīng)用電路圖仔細看了一下似懂非懂,清點了所需的元器件,到小賽格電子小商場叫老板照單拿貨。買了元件離成功就近了一步?；貋碚J真對照電路圖,仔細排版,盡量排版面積少,之后就忙著焊接,由于用的是萬能板焊起來比較需要技術(shù),而我有時一個新手,同時也沒有用想大家一樣用到PCB板制作,不夠美觀。這也可能是我的產(chǎn)品不夠完美的原因之一。在焊接過程中,我還是不夠技術(shù)還有點求快,有時不是不夠錫就是太多錫,導(dǎo)致有時焊錯點。讓我懂得了電子制作是個精細的活,要求不許出錯,急也是做不好的,這回影響效果,甚至會導(dǎo)致失敗。線路連接一定要清晰,不然出錯后就很難找到是哪個地方。同時我還買少零件,又想到自己沒有電源,就問大家怎么測試自己的用不用得了,原來好多都是以前參加過電協(xié),只做過可調(diào)電源。所以我就找到以前參加過電協(xié)的同學(xué)要了本書,去小賽格電子小商場買原料,自己按照書做了個可調(diào)電源,最后我也要可以用自己的電源測試了?？傮w來說是不錯,實際效果很好?？墒侵挥幸粔K板,喇叭又晃來晃去,好容易弄斷線,也不美觀,不方便。最后我想到了為讓作品更加完美,我還對音頻功率放大電路做了外觀設(shè)計,找來一個透明小盒子,為它做開關(guān),做音頻口,電源線口,還為喇叭對應(yīng)盒子面挖孔方便聲音傳播。雖然是一個比較粗糙的作品,可是完完全全自己做出來的小音箱,真的很有成就感,也對電子設(shè)計操作生出濃厚興趣,以后我會多加努力,提高自己的各項能力,做出更好的作品。這個課程設(shè)計,盡管現(xiàn)在只是初步學(xué)會了音頻功率放大器設(shè)計,離真正掌握還有一定距離,但學(xué)習的這段日子確實令我收益匪淺,讓我又多掌握了一門新的技術(shù),提高自己動手的能力,收獲總是令人快樂的。在以后的學(xué)習中我會更多的注重實踐,讓自己的知識更加豐富,更加全面。而且這次計過程中的發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學(xué)習、工作和生活中。設(shè)計過程,好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程,常有一些不如意,但畢竟這是第一次做,難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,缺乏實際動手能力。但是我學(xué)會通過查閱大量有關(guān)資料,遇到實在不明白的問題就會及時請教別人,使自己從