模電課程設(shè)計(jì)音頻功率放大電路

• 課程設(shè)計(jì)題目
• 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求
• 原理電路設(shè)計(jì)
• 電路調(diào)試過程與結(jié)果
• 總結(jié)
  

• 課程設(shè)計(jì)題目
  

題目2：音頻功率放大電路

• 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求
  

• 要求：設(shè)計(jì)并制作一個音頻功率放大電路（電路形式不限），負(fù)載為揚(yáng)聲器，阻抗8。
• 基本指標(biāo)：頻帶寬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。
  

三、原理電路設(shè)計(jì)：

（1）方案比較與確定；

功率放大器的常見電路有OTL電路和OCL電路。

音頻放大器芯片應(yīng)采用最常使用的音頻放大器電路芯片TDA2030，外圍元件少，實(shí)驗(yàn)容易成功。

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,輸出電流峰值最高可達(dá)到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(hù)和過熱保護(hù)，安全性高，采用正輸出單電源供電。

• OCL電路（無輸出電容功放電路）
  

• 采用雙電源供電方式，輸出端直流電位為0；由于沒有輸出電容，低頻特性較好，揚(yáng)聲器一段可接地，保護(hù)電路。
• 具有恒壓輸出特性；
• 最大輸出電壓為正負(fù)電源值。
  

• OTL電路（無輸出變壓器功放電路）
  

• OTL電路是一種輸出級和揚(yáng)聲器之間采用電容耦合而輸出變壓器的功放電路，但輸出端耦合電容對頻響有一定影響。
• 單電源供電方式，輸出端直流電位為電源電壓的一半；
• 輸入端和負(fù)載采用大容量電容耦合，揚(yáng)聲器一端接地；
• 具有恒壓輸出特性，允許揚(yáng)聲器阻抗8歐姆負(fù)載。
  

經(jīng)過多方面資料的查閱，認(rèn)真思考后，決定采用引入負(fù)反饋改進(jìn)型OTL電路設(shè)計(jì)。

（2）整體電路框圖的確定；

圖1、整體電路框圖

（3）單元電路設(shè)計(jì)及元件選擇；

圖2、Multisim電路圖

如圖2所示：

C1為耦合電容，R1,R2,R3有分壓作用，電容和電阻為了穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。信號從運(yùn)算放大TDA2030的同相輸出端輸入，而電路又引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。兩個三極管工作在放大區(qū)，與運(yùn)算放大器的輸出串聯(lián)相接，更好地使輸出電流放大，從而增大信號的電壓和電流，達(dá)到功率放大的目的。

• 電路調(diào)試過程與結(jié)果：
  

理論設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

輸出電壓：Uo=Ui*(R7+R4)/R4

電壓放大倍數(shù)：Au=Uo/Ui=R4/(R4+R7)=21

輸出功率：P=Io*Uo

實(shí)測數(shù)據(jù)

（1）當(dāng)輸入信號Ui=100Mv,輸出頻率f=1kHz,直流電源電壓為30/2=15V，負(fù)載電阻為8歐姆時(shí)，有Multisim仿真軟件測試得:

輸入交流電壓值Ui

輸出電壓交流值Uo

輸出電流值Io

由上可知：電壓放大倍數(shù)Au= Uo/Ui =1.484*1000/70.711=20.98

輸出功率Po=Uo*Io=1.484*12.846=19.06w

輸出功率大于8w,電壓放大倍數(shù)十分接近理論值，因此該電路基本上符合設(shè)計(jì)要求。

(2)由波特圖示儀得出電路頻帶寬的實(shí)測數(shù)值如圖

頻帶寬F=13.112kHz-10.589Hz=13.101kHz符合電路設(shè)計(jì)要求

（3）由示波器實(shí)測得如圖

由圖可知，電壓放大倍數(shù)接近理論值21，不過仍然存在誤差，原因可能是因?yàn)檫\(yùn)算放大電路芯片發(fā)熱量大，受溫度影響，造成一定的誤差。

（4）輸入阻抗實(shí)測數(shù)值

（5） 仿真電路失真率

綜上所述，該電路是符合設(shè)計(jì)要求的。

原件清單

• 總結(jié)
  

該電路使用的原件類型少，電路連接簡單，實(shí)現(xiàn)電路要求也較為簡單。但是最初經(jīng)測試后，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果不是很理想，失真較為嚴(yán)重。經(jīng)過反復(fù)推敲，改變了一下電路，終于達(dá)到了比較好的效果。整體實(shí)驗(yàn)中收獲頗多：自己查閱資料，從書籍中整理出需要的知識，再自己推敲設(shè)計(jì)電路，再去測試等等都是自己一手做出來的，雖然中間出現(xiàn)了一些錯誤的思路和操作，但是經(jīng)過思考和向老師同學(xué)尋求幫助，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正，才能出來比較滿意的成果，順利的完成實(shí)驗(yàn)，收獲了知識，彌補(bǔ)了以前學(xué)習(xí)中的知識漏洞，還能從整體去分析電路功能。

• 參考文獻(xiàn)
  

• 康華光《電子技術(shù)基礎(chǔ)》
• 童詩白，華成英《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》
• 彭瑞《電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》
  

模電課程設(shè)計(jì).docx (230.04 KB, 下載次數(shù): 64)

2017-12-21 15:54 上傳

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