课程设计高保真音频功率放大器介绍.doc

题目名称：高保真音频功率放大器 姓 名： 朱** 班 级： 测控112 学 号： 日 期： 2013年*月*日 模拟电子电路课程设计任务书 适用专业：测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化 设计周期：一周 一、设计题目：高保真音频功率放大器的设计与调试 二、设计目的 音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。音频频率范围约为20 Hz～20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。 音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。非线性失真尽可能小。 三、设计要求及主要电路指标 设计要求：设计并仿真高保真音频功率放大器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要电路指标 输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率60﹪，失真小。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、BJT 三极管3、滑线变阻器 4、电阻器、电容器等 五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。 1、 对所测结果进行全面分析，总结消除交越失真的办法。 2、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、 给出完整的电路仿真图 。 4、 体会与收获。 一、方案论证与比较 1.1 方案提出 方案一： 甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。 甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。 方案二： OCL互补对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。 驱动级应用运算放大器μA741来驱动互补输出级功放电路。 功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。 为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路，以使输出级工作于甲乙类状态。 为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。 具体实现： 驱动级电路的一般实现 驱动级由运算放大器组成，并引入电压串联负反馈，带负反馈的驱动级的一般实现图如下： 图 1 驱动及电路 在实际电路中加入R1、R2 和电位器Rp1来改变电路的放大倍数。 复合管准互补推挽电路的一般实现电路 由于大功率的NPN和PNP管不容易做到良好的对称性，为了提高功放电路的性能。在实际应用中广泛采用复合功率管。 如图2为复合管准互补对称功放电路 图 2 复合管准互补推挽电路 输出保护电路的一般实现 输出保护电路如图3所示是一个三极管式正、负向直流电压检测电路。对其原理作简要说明。 图 3 输出保护电路 方案二： 该方案用两块TDA2030组成如图4所示的BTL功放电路，TDA 2030（上）为同相放大器，输入信号Vin通过2.2uF交流耦合电容馈入同相输入端1脚; TAD 2030（下）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（上）输出端的 01 U 经22k、680Ω分压器衰减后取得的，并经22uF电容后馈给反相输入端 2脚。两个功放管的输出信号相位相反，使输出电压加倍。 在输入信号比较小的情况下，利用集成功率放大电器对信号的放大作用对信号进行处理，集成功率放大器性能稳定，特别是TDA2030A，它是最常用的音频集成功放，性能十分优良，输出功率大，为了达到设计要求（输出功率10W），使用两块TDA2030A组成BTL电路，它的功率要比OTL电路增大2~3倍，TDA2030A属于经济型集成，使用方便。电路设计采用阻容耦合方式，体积小，重量轻，频率响应好，各级静态工作点独立。 TDA2030A集成电路的特点是输出功率大，而且保护性能比较完善，当输出电流过大或管壳过热，集成块能自动的减少电流或转为截止，实现自我保护，使电路更加完善。 图 4 BTL功放电路 1.2设计方案的论证和选择 对于方案一，甲类放大器通常需要偏置电压才能工作，放大输出的电压幅度不能超出偏置范围，所以能量转换效率很低，理论上最高不超过50%； 对于方案二，电路较复杂，设计所需要的原件种类多，这样使设计过程中存在诸多变化因素，致使所做出来的电路音频放大效果不好，而且在选电路前用multisim进行仿真模拟也出现较大的问题。 对于方案三，比较简练，一目了然，思路清晰，并