2010中南大学校内竞赛E题-音频功率放大器设计.doc

E题 音频功率放大器150分） 1．任务 基于TI的功率放大器芯片TPA3112D1，设计音频放大器，完成对台式麦克风音频信号进行放大，通过功率放大电路送喇叭输出。电路示意图如图1所示。 图1 电路示意图 2．要求 （1）设计并制作图1中所示的“拾音电路”和“功率放大电路”，构成一个基本的音频功率放大器。要求： （35分） a）在输入音频信号有效值为25mV时，功率放大器的最大不失真功率（仅考虑限幅失真）为5W，误差小于10％； b）在输入音频信号有效值为25mV时，可以程控设置功率放大器的输出功率，功率范围为30mW～5W； c）功率放大器的频率响应范围为300Hz ~ 12kHz。 （2）系统采用12V直流单电源供电，所需其他电源应自行制作。 （10分） （3）在功率放大器输出功率为5W时，电路整体效率≥80%。 （10分） （4）将台式麦克风与喇叭相隔1m背靠背放置，见图2（a），使用电脑播放音乐作为音频信号源。音频功率放大器能通过麦克风采集信号，经功率放大电路送喇叭输出，输出的音频信号清晰。 （5分） （5）设计报告 （40分） 项 目 主要内容 满分 方案论证 比较与选择，方案描述 6 理论分析与计算 系统相关参数设计 10 项 目 主要内容 满分 电路与程序设计 系统组成，原理框图与各部分的电路图， 10 测试方案与测试结果 测试结果完整性，测试结果分析 10 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性 4 总 分 40 3．说明 作品使用的麦克风应为台式全向麦克风，其灵敏度要大于 -45dBV/P，插头直径为3.5mm，输出阻抗为1k( ~ 2.2k(。关于麦克风灵敏度的定义是馈给1Pa（94dB）的声压时，麦克风输出端的电压（dBV）。有些麦克风给出的灵敏度单位为dB/Bar，注意之间的转换。 作品使用的喇叭应为组合纸盆方式的电动式喇叭，额定功率为5W，额定阻抗为8(。 麦克风和喇叭由组委会提供，在设计报告中必须附有麦克风和喇叭的产品说明书或性能参数。 作品要求拾音电路的输入接口，以及功率放大电路连接到喇叭的接口必须外露，可方便进行连接，以便测试时使用。 作品要求（1）、（2）和（3）的指标测试，使用音频信号源外加正弦信号和外加8(纯电阻负载的方式进行测试。要求TPA3112D1的功率放大电路带有LC滤波，输出的正弦信号无明显失真。 作品要求（4）的指标测试，使用电脑USB喇叭（功率不超过1W）播放音乐作为信号源，放置在距麦克风20cm的位置。具体测试的框图如图2所示。 图2 背靠背作品的测试 话筒 拾音电路 功率放大器 喇叭 电脑喇叭 20cm 100cm 功放喇叭