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高保真音频功率放大器的仿真设计与实现

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音频功率放大器毕业论文

音频功率放大器毕业论文

音频功率放大器毕业论文毕业论文：设计并实现一款高保真音频功率放大器摘要：本文设计并实现了一款高保真音频功率放大器，基于分立元器件构成，采用双极性晶体三极管作为功率输出器件，具有高传输速度、低失真、高带宽等特点。

本文首先对音频功率放大器的基本原理进行了介绍，然后对电路的设计方案进行了阐述。

通过仿真和实验验证了此音频功率放大器的性能表现。

结果表明，所设计的音频功率放大器具有良好的失真和信噪比，达到了高保真放大的要求。

关键词：音频功率放大器、高保真、双极性晶体三极管、失真、信噪比一、导言音频功率放大器是音频系统的核心组成部分之一。

其作用是为低电平信号提供必要的电流或功率增益，使信号能够在扬声器上正常发声。

因此，在音频系统中，音频功率放大器的好坏直接影响着音响的声音质量。

目前市场上流行的音频功率放大器多采用集成电路作为输出器，尽管其具有体积小、功耗低等优点，但是其音质表现却无法和分立元器件构成的功率放大器相媲美。

因此，本文采用分立元器件构成音频功率放大器，力图实现高保真的声音放大。

二、音频功率放大器的基本原理音频功率放大器负责将输入信号放大到足够的电平，以驱动扬声器发声。

音频功率放大器一般分为三级：前置放大器、驱动放大器和功率放大器。

其中，前置放大器将输入的低电平信号放大到足够的电平，驱动放大器将其转换为更大的电流信号，而功率放大器则将其进一步放大，使之达到足够的功率以驱动扬声器发声。

音频功率放大器的输出电路通常采用直流耦合方式，即将输出电路直接耦合到扬声器，使之能够输出正弦波。

此外，为了防止QT失稳，输出电路通常采用反相式。

为了提升性能，一般会对输出电路进行并联、图桥、毛细管等方式的设计。

三、电路设计方案1、前置放大器前置放大器的作用是将输入的信号放大到足够的电平，为后续放大器提供足够的电流。

此处采用了双差分放大器作为前置放大器，其电路如下图所示：（图1）其中，Q1、Q2为输入级，Q3、Q4为相容器，R1、R2为电流源，C1、C2、C3为耦合电容，R3、R4、R5、R6、R7为偏置电阻。

高保真音频功率放大器设计资料

高保真音频功率放大器设计资料

电子技术课程设计
方案二： LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、 电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波 失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电 源电压4--12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制 造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗 静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况 下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。
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电子技术课程设计
六、参考文献
[1] 付家才.电子实验与实践.北京：高等教育出版社， 2005.9 [2] 廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003.9 [3] 周泽义.电子技术实验.武汉：武汉理工大学出版社， 2001.5 [4] 谢自美.电子线路设计· 实验· 测试.第三版.武汉：华中科 技大学出版社，2006.8
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Chapter 4:
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电子技术课程设计
四、功率放大电路设计
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输 出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的 非线性失真尽可能地小，功率尽可能的高。
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电子技术课程设计 五、调试与测量
（1）通电观察。接通电源后，先不要急于测试，首先观察功放电 路是否有冒烟、发烫等现象。若有，应立即切断电源，重新检查电 路，排除故障。 （2）静态工作点的调试。将功率放大器的输入信号接地，测量输 出端对地的点位应为0V左右，电源提供的静电电流一般为几十mA 左右。若不符合要求，应仔细检查外围元件记接线是否有误；若无 误，可考虑更换集成功放器件。 （3）动态测试。在功率放大器的输出端接额定负载电阻RL条件 下，功率放大器输入端加入频率等于1KHz的正弦波信号，调节输入 信号大小，观察输出信号的波形观察输出信号的波形。若输出波形 变粗或带有毛刺，则说明电路发生自激振荡，应尝试改变外接电路 的分布参数，直至自激振荡消除。然后逐渐增大输入电压，观察测 量输出电压的失真及幅值，计算输出最大不失真功率。改变输入信 号的频率，测量功率放大器在额定输出功率下的频带宽度是否满足 设计要求。

高保真音频功率放大器设计

高保真音频功率放大器设计

高保真音频功率放大器设计高保真音频功率放大器是一种能够放大电信号的设备，用于驱动扬声器或头戴耳机等音响设备。

它的设计目标是尽可能地保持输入信号的原始特性，同时输出高质量的音频信号。

本文将介绍高保真音频功率放大器的设计中的关键因素和步骤。

首先，设计一个高保真音频功率放大器的关键因素之一是选择合适的放大器拓扑结构。

通常使用AB类放大器作为高保真音频功率放大器的基本拓扑结构。

AB类放大器有两个工作状态，A类状态用于低功率操作，而B类状态用于高功率操作，这可以提供高效率和低失真的输出。

其次，使用线性化技术对放大器进行线性化处理也是关键因素之一、线性化技术的目的是减小失真并提高放大器的线性度。

常见的线性化技术包括负反馈、反噪音技术、温度补偿技术等。

负反馈是一种将输出信号与输入信号相比较的技术，通过调节放大器的增益和频率响应来减小失真。

反噪音技术通过消除输入信号中的噪音来提高放大器的信噪比。

温度补偿技术可以有效地消除温度对放大器性能的影响。

另外，选取合适的元件和电路参数也是设计高保真音频功率放大器的重要步骤之一、首先，选取合适的功率管要求其具有低失真、高带宽等特性。

其次，电源的设计也很关键。

音频功率放大器的电源设计需要保证输出信号的稳定性和供电的整洁性，以避免电源噪声对音频信号的干扰。

辅助电路、滤波器、阻抗匹配网络等也需要合理选取和设计。

最后，进行实际的电路实现和调试是设计过程的最后一步。

设计者需要通过仿真和实际测量来验证设计的性能和指标。

同时，还需要不断地调整电路参数和元件选择，以达到设计要求。

综上所述，设计高保真音频功率放大器需要考虑到拓扑结构的选择、线性化技术的应用、元件和电路参数的选取等关键因素。

通过合理设计和调试，可以实现高保真和低失真的音频放大效果。

高保真音频功率放大器设计书

高保真音频功率放大器设计书

高保真音频功率放大器设计书摘要本文介绍了采用集成功放芯片TDA2030A设计高保真音频功率放大器的原理与方法，主要是阐述如何使用集成功放TDA2030A设计并制作高保真音频功率放大电路。

阐述了音频的前置放大电路，集成芯片的结构分析以及比较选取，重点分析了TDA2030A功放电路的结构，以及其外围电路，利用两个对称正相、反相集成功放的平衡电路使得整个电路的输出功率更大，效率更高。

并且TDA2030A集成功放上升速率高、瞬态互调失真小、保护性能以较完善、电源接通时冲击噪声小、外围电路简单，使用方便。

同时在电路中加入了几个电位器实现对输出功率可调，使功放的实用性更好。

关键词：TDA2030A；高保真；失真小；输出功率大；效率高1、设计要求及技术指标1．1、设计题目：高保真音频功率放大器的设计与实现1．2、初始条件:可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；集成功放TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。

集成运算放大器uA741、NE5532。

电容、电阻、电位器若干；或自备元器件。

直流电源±12V，或自备电源。

可用仪器：函数信号发生器，示波器，万用表，毫伏表1．3、设计要求1、选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。

计算电路元件参数与元件选择、并画出体电路原理图。

根据技术指标和已知条件，。

2、选定元器件和参数，并设计好电路原理图，阐述基本原理；3、在万能板或面包板上完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试；4、实际电路性能指标测试结果，并与理论指标进行对比分析；5、撰写设计报告。

1．4、设计任务据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。

完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。

1．5、主要技术指标输出功率：10W/8Ω；频率响应：20~20KHz；效率：>60﹪；失真小。

毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器

毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器

毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器1. 引言在高保真音响设备中，音频放大器是一个至关重要的组件，它负责将信号放大，以驱动扬声器产生高质量的声音。

对于毕业设计的学生来说，设计一个适用于高保真音响设备的音频放大器是一个具有挑战性和实践意义的任务。

本文将详细介绍如何设计一个功能强大且高保真的音频放大器，并深入探讨其在高保真音响设备中的作用。

2. 音频放大器的基本原理音频放大器的基本原理是将输入的音频信号放大至足够的功率，以驱动扬声器产生声音。

其主要包括输入级、放大级和输出级。

•输入级：负责接收来自音频源的弱信号，并将其放大到适量的电压水平。

•放大级：负责对输入信号进行进一步放大，以增加功率。

•输出级：负责将放大后的信号通过输出装置（如扬声器）输出。

3. 设计要求在设计一个毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器时，需考虑以下几个方面的要求：3.1 高保真度高保真度是指音频放大器在放大过程中，能够尽量保持原始音频信号的准确性和纯净度。

为达到高保真度的要求，设计中需注意以下因素：•频率响应：放大器应具有平坦的频率响应特性，能够均匀地放大不同频率的信号。

•谐波失真：放大器应尽量减少谐波失真，保证音频信号的原始波形不被破坏。

•信噪比：放大器应具有较低的噪声水平，以保证音频信号的清晰度和细节表现。

3.2 功率输出能力高保真音响设备通常需要具备较大的功率输出能力，以满足各类音乐风格的要求和大场合的需求。

因此，在设计中要考虑放大器的功率输出特性，以保证其能够驱动扬声器产生足够的音量和动态范围。

3.3 低失真放大器的失真度直接影响音频信号的质量。

因此，设计中要注重降低失真，尤其是非线性失真的程度。

通过选择合适的电子元件和设计合理的电路结构，可有效降低失真水平，并提高音频信号的准确性和真实感。

4. 设计方法为实现一个功能强大且高保真的音频放大器，可以采用以下设计方法：4.1 选择合适的电子元件在设计中，选择合适的电子元件是至关重要的一步。

高保真音频功率放大电路的设计与分析

高保真音频功率放大电路的设计与分析

高保真音频放大器的设计及原理分析一、项目背景及特点电子技术飞速发展的今天，大多数功放都采用了集成电路的设计，对于电子爱好者来说，能够制作出一台分离元件搭建的高保真功放也是一项基本功。

本文介绍的功率放大器，在输入级和电压放大级采用两级非对称结构的差分电路，放大线性好、频响宽，对温漂和电源波动影响抑制力强。

二、电路原理简要分析如图1所示，为功率放大器的主放大电路图。

下面分块简介设计原理：由VT1、LED1、R4、R9及C2组成恒流源电路，用于差分电路的输入。

其中发光二极管LED1噪声小于稳压二极管，常用于功放电路，正常发光时其正负端电压差恒定在1.8V～2V 之间。

其正负端的1.9V左右电压差作用于VT1发射结回路。

那么晶体管VT1射-集电流恒定在(1.9V～0.6V)/680Ω≈1.9mA。

由VT2、VT3、RP2、R5、R6、R7和R8构成差分放大电路。

在VT2、VT3差分输入电路参数完全对称的情况下，流经VT2、VT3射-集的电流为1.9mA的一半，即0.95mA。

可变电阻RP2可以调整VT2、VT3发射极的反馈电阻阻值，使VT2、VT3的静态工作点发生正负对称变化，这样可以改变输出级中点的直流电位。

由VT7、VT8构成电压放大级电路。

R7、R8上的电压降正常情况下为2.2kΩ×0.95mA ≈2.1 V，作为电压放大级VT7、VT8差分电路的发射结偏置电压。

流经VT7、VT8集-射的电流为(2.1 V～0.6V)/R13≈4.5mA。

VT4、VT5构成VT7、VT8差分电压放大级的镜像电流源负载。

VT6接成共基状态，作为VT7的负载电阻。

VT9、R12及RP3构成推动级、输出级的偏置电路，同时起到对末级功率管温度反馈控制作用。

调节RP3可以改变VT9集-射之间的电压，进而改变推动级和输出级的静态偏置电流。

VT10、VT11构成推动级，VT10的发射极电阻R19、R20上的电压降能够作为功率输出级VT12、VT13的偏置电压，调节RP3能够引起VT10的静态偏置电流变化，进而改变VT12、VT13的静态输出电流。

电子CAD高保真音频功率放大器的设计与制作

电子CAD高保真音频功率放大器的设计与制作

课程名称：电子线路CAD题目：高保真音频功率放大器的设计与制作学生姓名：学号：系别：专业班级：指导教师：设计时间：高保真音频功率放大器的设计与制作设计者：指导教师：摘要：以TDA2030A型电路为核心器件构成高保真音频功率放大器的功率放大部分，推动扬声器系统放音，构成一种输出功率满足10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，失真小的有源音响。

关键词：带通滤波，功率放大，uA741，TDA2030A。

引言：使用模拟元器件构建成一种实用的模拟电子系统，难点不是功能电路的设计和分析，而是功能电路之间的匹配和协调。

高保真音频功率放大器是使用TDA2030A做后级放大，uA741做前级放大，构成一个完整的功率放大器。

1、设计目的1.1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握CAD电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

1.2、学会高保真功率放大器的设计方法。

1.3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

2、设计任务及要求2.1、制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小；2.2、利用集成运算放大器uA741做前级放大，利用TDA2030A做后级放大，利用实验箱现成电源或自己在实验箱上设计电源，构成一个完整的功率放大器。

最后利用随身听作信号源，利用实验箱自带扬声器，进行功能验证。

2.3、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数。

2.4、用CAD画出电路原理图，并生成印刷电路板。

3、方案设计与论证设计原理总框图如下所示：3.1、前置放大器起匹配作用，其输入阻抗高（不小于10kΩ），可以将前面的信号大部分吸收过去，输出阻抗低（几十Ω以下），可以将信号大部风传送出去。

同时，它本身又是一种电流放大器，将输入的电压信号转化成电流信号，并给予适当的放大。

前置放大电路还包括一个有源带通滤波器，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串连起来实现抑制低于20HZ和高于20KHZ的信号。

2高保真音频功率放大器的设计仿真与实现

2高保真音频功率放大器的设计仿真与实现

课程设计任务书
学生姓名：专业班级：
指导教师：工作单位：信息工程学院
题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现
初始条件：
可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。

直流电源±12V，或自选电源。

可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。

要求完成的主要任务:
（1）设计任务
根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。

完成对音频功率放大器的设计、装配与调试。

（2）设计要求
错误!未找到引用源。

输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理
并仿真实现系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：
1、第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日。

高保真音频功率放大器设计

高保真音频功率放大器设计

高保真音频功率放大器设计(总12页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器上海大学机自学院自动化系自动化姓名:吴青耘学号:指导老师: 李智华2018年6月29日一、项目名称高传真音频功率放大器二、用途家庭、音乐中心装置中作主放大器三、主要技术指标1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8)＜10W ( Po＞5W )2. 电源消耗功率PE3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W )4. 输入电阻 Ri＞10k ( f=1kHz )=8，Po＞5W)5. 频率响应 BW=50Hz～10kHz ( RL四、设计步骤1．电路形式电路特点分析：较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。

功率输出级由互补对称电路组成。

推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

2.设计计算：设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。

（1） 电源电压的确定输出功率 W P 50> )(228588.01V V cc =⨯⨯= （2） 输出级（功率级）的计算WP P V Vcc V ARL V I MM C ce cc CM 12.01121375.18/112/0=======功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β耦合电容：uF R f C LL 200021)5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取~1欧姆。

高保真音频功率放大器的设计与制作

高保真音频功率放大器的设计与制作
电信0801
一、题目简介：
现代人对听觉的水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多。高保真音响能够如实的反映出声音信号的音色，音高和音强等音质状况本来面貌的能力。本题目来源于工程需要，目的是通过设计，使学生熟悉和掌握电路设计的相关知识，获得本专业工程应用开发的锻炼，为将来在专业领域从事研究与开发工作打下基础。
2、基本要求
（1）查阅毕业设计相关领域的资料；
（2）记录保存设计过程中产生和实验中的实测数据或波形，以作为设计报告的依据；
（3）预先制定设计计划，提前一周提出需要的仪器设备；
（4）要求简洁有条理，设计目标、设计思路、数据计算过程正确，数据来自于实验；
（5）要做出实物。
四、计划进度：
第1-4周（2011.12.1-2011.12.29）；根据任务书的要求，查询相关资料，完成毕业设计开题报告；
二、主要任务：
设计一个高保真音频功率放大电路，要做出实物。
三、主要内容与基本要求：
1、主要内容
要求选择合适的电路，设计一个高保真音频功率放大电路。
（1）双声道音频功率放大；
（2）额定输出功率大于10W，负载阻抗8 ；
（3）失真度小于3%；
（4）放大器所需的直流稳压电源为 V；
（5）频率响应20～20KHz。
第5-9周（2012.2.27-2012.3.31）：整理、消化相关资料，进一步明确设计任务及思路；熟悉音频功率放大电路的相关知识，提出设计方案，完成电路设计及调试工作；对学生毕业论文中期工作进行检查;
第10-11周（2012.4.1-2012.4.15）：分析实验结果，得出结论，提交毕业论文初稿；指导教师审阅论文初稿，并提出修改意见；
年 月 日
教研室意见：

音频功率放大器电路设计及仿真分析

音频功率放大器电路设计及仿真分析

音频功率放大器电路设计及仿真分析任课老师：院系：专业：年级：姓名：学号：一、实验内容和目的本实验的内容是设计和制备一个可以供多媒体音箱使用的音频功率放大电路，从而了解音频功率放大电路的基本结构和工作原理，同时也进一步加深对模拟电路中所学知识的掌握和认识，并通过单元电路的分析，了解电路系统设计的步骤和组合方法。

实验中重点要求复习和掌握运算放大器的使用方法，即运放同相比例放大器和反相比例放大器的结构、计算和运用。

同时也要求复习和掌握有源滤波电路的基本结构和原理。

在电路设计中和实验中也需要了解对元器件的选择标准，掌握一些常用元件的性能。

另外，在本实验中还增加了直流稳压电源的内容，要求通过实验掌握直流稳压电源的基本结构、工作原理以及三端稳压器的使用方法，同时复习和加深对桥式整流电路理解。

熟悉Proteus软件的使用方法，掌握该软件的仿真分析方法,同时学会应用Proteus软件分析其他电路，为以后更好的学习电子电路准备条件。

二、实验电路的结构分析本实验的内容是设计和制备一个可以供多媒体音箱使用的音频功率放大电路，整体功能框图如下图所示：可以分为音频放大和直流电源两大部分。

其中音频放大电路的功能是将其他电子设备的音源信号进行放大，然后再经过功率放大，最后去推动扬声器输出，简单来说，就是一个扩音器。

直流电源部分则负责将220V的交流电源转换为低压直流电供放大电路使用，同时，为了减小电源波动引起的噪声对放大电路的影响，电源部分采用线性直流稳压电源。

三、直流稳压电源的分析和设计为了提高直流电源的稳定性，本实验的设计中专门增加线性稳压电路，由三端稳压器7915和7815构成，7915为负三端稳压，7815为正三端稳压。

直流稳压电源的设计图如下：由上图可知直流稳压电源可输出±15V的电压1、全桥整流电路从图中可以看到，220V的交流电源经变压器降压后，由全桥整流电路输出直流，再由稳压电路输出稳定的直流，提供给放大电路使用。

高保真音频功率放大器课程设计

高保真音频功率放大器课程设计

模拟电子技术课程设计报告设计题目：高保真音频功率放大器的仿真设计与实现一要求及思路1.1 题目：高保真音频功率放大器的仿真设计与实现1.2 设计任务：根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或 BTL 电路，完成对高保真音频功率放大器的设计、调试与装配。

鼓励自制稳压电源。

1.3 设计要求：①输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

1.4 设计思路：1.4.1 功放电路，我们决定在 OCL、OTL 和 BTL 电路中选择其一进行设计。

图表1 OTL电路图表2 OCL 电路OTL(Output Transformer Less)电路：称为无输出变压器功放电路。

是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输出变压器的功放电路，它是高保真功率放大器的基本电路之一，但输出端的耦合电容对频响也有一定影响。

OTL 电路的主要特点有：采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地，具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4Ω、8Ω、16Ω 之中选择，最大输出电压的振幅为电源电压的一半，即 1/2 V CC，额定输出功率约为 1/(8RL)。

OCL(Output Capacitor Less)电路：称为无输出电容功放电路，是在OTL 电路的基础上发展起来的。

OCL 电路的主要特点有：采用双电源供电方式，输出端直流电位为零；由于没有输出电容，低频特性很好；扬声器一端接地，一端直接与放大器输出端连接，因此须设置保护电路；具有恒压输出特性；允许选择4Ω、8Ω 或16Ω 负载；最大输出电压振幅为正负电源值，额定输出功率约为1 /(2RL)。

课程设计-高保真音频功率放大器的原理和设计、制作

课程设计-高保真音频功率放大器的原理和设计、制作

课程设计（论文）总结报告摘要本文介绍了采用分立元件设计和制作高保真音频功率放大器的原理和设计、制作方法，阐述了功率放大三极管对管2SC5200和2SA1943及其前级支持电路的机构，记录了其各项性能指标。

该功放的设计采用了分立元件组合电路，具有布线简单，输出信号失真小，放大倍数高的优点。

关键词：功率放大器；2SC5200；2SA1943；高保真AbstractThis article introduces the design and manufacture components division high-fidelity audio power amplifier and principle of design, production method, this paper expounds the power amplifier for 2SC5200 tube and 2SA1943 transistor circuits and support the former, record its various performance indicators. The design has adopted the amplifier circuit components, separation, the output signal muting simple distortion, the advantages of high magnification.Key Words: power amplifier, 2SC5200, 2SA1943, High fidelity一、设计题目功率放大器的设计与制作二、设计目的（1）根据设计要求，完成对高保真音频功率放大器的设计。

（2）进一步加强对Protel99SE软件的应用和对模拟电子技术知识的理解和实际应用能力。

（3）掌握音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的安装调试技术三、主要指标和要求根据技术指标和老师提供的技术资料（参考原理图、元器件）以及自己查阅相关资料，设计合适的功放电路，如：OCL、OTL 或BTL电路。

OCL音频功率放大电路的仿真分析

OCL音频功率放大电路的仿真分析

Ｉ Ｅ ＝ （ １／ ．＝ Ｉｍ— Ｖ ｌ ； Ｅ ＝（ １／ ＝ Ｏ８ ＵＲ ３０５ Ｖ ｏ Ｏ５）ｌ ／ Ｑ９ ＵＲ ３０５ 我 们 对 该 电路作 如 下 ４点 仿 真 ： 调 输 出 零 电位 ： 调 电 阻 Ｒ 和 Ｒ 微 ５ ６的 阻 值 ， 输 出 点 保 持 ｌ －Ｖ ｌ ． 使 Ｖ ｏ ｎ ０５） ／ 当 Ｒ ＝ ｋ 时 ， 表 １中 第＠ 行 各 点 的 数 值 ， 们 计 算 得 ９ １８ ， 从 我 零 电位 。
Ｐｏｅ ９ Ｅ就 是 这 类 常 用 的 Ｅ Ａ 软 件 之 一 。 ｒｒｌ ９Ｓ Ｄ 仿 真 电 路 的原 型 来 自 《 线 电 与 电视 》 ９ ８年 第 ２期 第 １ 无 １７ Ｏ 页 上 的 “ Ｃ功 率 放 大 电路 ” 我 们 对 该 电 路作 了一 点 改 动 ： 末级 Ｄ 。 将 的 准互 补 管 换 为 互 补 管 ： 除 了稳 定 输 出 管 静 态 电流 的 热 敏 电阻 去 Ｒ 和 消振 电容 Ｃ ； 调 整输 出 管工 作 点 的微 调 电 阻 Ｒ 为 固 定 电 ｔ 变 Ｂ 阻 Ｒ 电源 电压 提高 到 ３ Ｖ。改 动 后 的 电路如 图 １所 示 。图 中设 ９： ０ 置 检 测 点 有 ： 入 点 Ｖ ， 出 点 Ｖ ， 间 点 ．ａ Ｖ 、 ｃ Ｖ 、 ｆ 输 ｉ输 ｏ中 Ｖ 、 ｂＶ 、 ｄ Ｖ 、
Ｖｇ Ｖ 、 ｋ Ｖｍ、 。 、 ｊＶ 、 Ｖｎ
④ 输 入 信 号 幅 度 对 输 出波 形 的 影 响 ： 入 频 率 为 １ Ｈ 的 正 接 ｚ ｋ 弦 电压 信 号 源 Ｖ ， 度 从 １ ｍＶ～０５ ｓ幅 ０ ．Ｖ变 化 ， 察 输 出 Ｖ 观 ｏ受 Ｖ ｓ 影响情况。 １ ．静 态 工 作 点 的 调 整 输 出 零 电位 和 输 出 管 静 态 工 作 电流 的调 整 ， 我们 使 用 Ｐｏｅ ｒｔｌ ９ Ｅ仿 真 功 能 的 ：Ｏｐ ｒｔ ｇＰ ｉｔ ｎ ｌｓ （ 作 点 分 析 ） ９Ｓ 中 “ ｅａｉ ｏｎ ａ ｉ 工 ｎ Ａ ｙｓ ” 进 行 。其 中关 注 的检 测 点 是 ：ｏ Ｖ、 ｍ、 ｎ Ｖ 、ｉ Ｖ Ｖ。 １１ 整输 出零 电位 调 首 先 我们 采 用 图 １电路 中 Ｒ ５和 Ｒ ６所 标 的 元 件 数 值 进 行 ， 仿真 结 果 中点 电位 Ｖ ｏ为 ３ ３ ９２ ｍＹ， 乎 接 近 ０ 几 Ｖ要 求。 了观察 为 仿真效 果， 们还是对 Ｒ 我 ６作 点 改 变 。 从 仿 真 结 果 中看 到其 输 入 端 Ｖ 的 电位 是 １５ ６ ｉ ．０ ｍＹ， 以可 以减 小 Ｒ 所 ６的值 ， 整 到 ２ ｋ 调 ７ 再 进行 仿 真 ， 时 输 出 中点 电位 为 一 ４９ ｍＶ。 与 此 类似 ， 大 Ｒ 此 ４ ．９ 增 ５ 的值 也 能 使 输 出 中 点 电位 接 近 Ｏ Ｖ。 当 Ｒ ＝ ３ 、 ６ ３ ｋ时 ， ５ ３ ｋＲ ＝ ０ Ｖ ＝ ３ ．２ ｏ 一 ２３ ｍＶ。 由仿 真 结 果 可 以看 出 ， 变 电 阻 Ｒ 改 ５或 Ｒ ６的值 来 调 整输 出 零 电位 ， 一 定 的效 果 ， 终 取 Ｒ ＝ ２ 、 ６ ３ ｋ 各 有 最 ５ ３ ｋＲ ＝ ０ ， 点 电压 见 表 １ ～ 。 ＠ １ ． 阻Ｒ ２电 ９对输 出管 静 态 工 作 电流 的影 响 输 出管 静 态 电流 是 通 过 图 １中 电 阻 Ｒ ３ Ｒ ４来 测 量 的 ， １、１ 当 我 们 知 道 了 电 阻 Ｒ ３ Ｒ ４两 端 的 电压 Ｕ １ 、 １ １、 １ Ｒ ３ ＵＲ ４后 就 能 得 出 流 过 输 出 管 Ｑ８ Ｑ９的 电流 ： 、

高保真音频功率放大器的仿真设计

高保真音频功率放大器的仿真设计

电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器的仿真设计一、用途供家庭音乐中心装置中作主放大器用二、主要技术指标及要求1、正弦波不失真功率：大于5W，在频率1KH Z、负载电阻8Ω、示波器观察不出明显失真的条件下考核，相当于输出电压有效值6.325V。

2、电源消耗功率：不大于10W，在上述输出功率条件下考核。

3、输入信号幅度：当输出功率为5W时，要求输入电压的有效值在200mV到400mV之间。

在频率1KH Z，负载电阻8Ω条件下考核，相当于电压放大倍数30倍到15倍之间。

4、输入电阻：大于10KΩ，在频率1KH Z的条件下考核。

5、频率响应：50H Z到1KH Z。

在功率5W，负载电阻8Ω的条件下考核，并要求在频率响应范围内的所有频率点上，放大器都输出5W的功率而观察不到明显的失真。

6、温度稳定性：维持5W输出半小时，电源消耗功率应保持在10W以内。

7、放大器应该稳定可靠地工作，在测试时或当输入线、输出线、电源线移动时放大器不产生寄生振荡。

三、元器件选择范围1、二极管2CP12以及以下各种三极管或稳压管改作二极管用。

2、稳压管2CW1、2CW5、2CW11、2DW73、三极管9013,3DX201（β>80）,3DG8(β>50), 3DG130(β>80),3CG23(500Mv,β≈50)，3AD30(β>50)，2Z730C(fβ>5KH Z,β>50), 3DD15(β>60)，D73-50(β>50).4、场效应管3DJ6F5、运算放大器μA7416、电介电容器2200μf/25V，470μf/16V，100μf/25V，100μf/15V，10μf/15V。

7、金属膜电容器0.47μf，0.1μf，0.047μf，0.01μf8、云母电容器470Pf，200Pf，100Pf8、瓷解电容器4700pf，2200pf，1000pf9、电位器470Ω，4.7KΩ，10KΩ，47KΩ，100KΩ，470KΩ。

#高保真音频功率放大器设计

#高保真音频功率放大器设计

辽宁工业大学电子技术基础课程设计（论文）题目：高保真音频功率放大器设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电子技术教研室学号学生姓名专业班级课程设计高保真音频功率放大器的设计与制作（论文）题目课程设计（论文）任务设计参数：1. 采用全部或部分分立元件设计一种音频功率放大器。

2. 额定输出功率W P 100≥3. 负载阻抗Ω=8L R 。

4. 失真度%3≤γ5. 设计放大器所需的直流稳压电源。

设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。

必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。

2 .确定合理的总体方案。

对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。

3 .设计各单元电路。

总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。

4.组成系统。

在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。

进度计划1、了解任务，查阅资料，理解掌握电路的设计要求。

（1天）2、设计积分电路，单稳态触发器。

（2天）6、撰写、打印设计论文（1天） 4、确定各个原件参数。

（2天）5、对个单元电路以及整体电路进行软件仿真。

（2天） 3、设计电子开关，恒流源电路。

（2天）教师评语及成成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大、音频信号的传输增强，与输音器、放大器、音频转换器等配接使用，其品质的优劣影响到音频传输效果的好坏。

本设计较严谨地处理了各个环节的技术衔接和设计，能较好地达到音频传输效果，利用分立元件和集成元件设计电路有其使用价值和研究价值。

关键词：音频功率放大器；信号；输出级；前置放大级目录第一章 绪论 ............................................................................................................................................ 4 第二章 设计思路与方案 . (5)2.1 设计思路 (5)2.2 设计方案 (5)2.2.1 甲类放大器 (5)2.2.2 乙类双电源互补 (6)2.2.3 BTL集成功 (7)第三章单元电路的设计与选择 (8)3.1 电源电路 (8)3.2 降压整流电路 (8)3.3 功率放大电路 (9)3.4 元件的选择 (9)第四章安装与调试 (11)4.1 安装 (11)4.2 调试 (11)第五章总结........................................................................................................................13参考文献.. (14)附录............................ (15)第一章绪论功率放大器，简称“功放”。

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民族学院科技学院信息工程系课程设计报告书题目: 高保真音频功率放大器的仿真设计与实现课程：电子线路课程设计专业：电气工程及自动化班级： K0312416学号： K031241619学生：吴松祥指导教师：庆2015年 1 月 5 日信息工程系课程设计任务书2015年 1 月 5 日信息工程学院系设计成绩评定表目录1设计要求及思路 (2)1.1 题目 (2)1.2 设计任务 (2)1.3 设计要求 (2)1.4 设计思路 (2)2仿真软件介绍 (5)2.1 仿真软件概况 (5)2.2 仿真软件优点及应用围 (5)2.3 仿真软件版本 (5)3 电路原理图 (6)3.1 工作原理论述 (8)3.2 理论分析 (8)4 仿真部分 (9)4.1 仿真曲线分析 (10)4.2 仿真曲线结论 (13)5 实物 (14)5.1 元件清单 (14)5.2 实物展示 (14)6 心得体会 (15)7 参考文献 (16)1 设计要求及思路1.1 题目：高保真音频功率放大器的仿真设计与实现1.2 设计任务：根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL、或BTL电路。

完成对高保真音频功率放大器的设计、装备与调试。

1.3设计要求：在8Ω扬声器的负载下，达到10W的输出功率,频率响应20-20KHz,效率>60%,失真小。

1.4设计思路：1.4.1 功放电路，我们决定在OCL、OTL和BTL电路中选择其一进行设计。

图表 1OTL电路图图表2OCL电路OTL(Output Transformer Less)电路：称为无输出变压器功放电路。

是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输出变压器的功放电路，它是高保真功率放大器的基本电路之一，但输出端的耦合电容对频响也有一定影响。

OTL电路的主要特点有：采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4Ω、8Ω、16Ω之中选择，最大输出电压的振幅为电源电压的一半，即1/2 VCC，额定输出功率约为 /(8RL)。

OCL(Output Condensert Less)电路：称为无输出电容功放电路，是在OTL电路的基础上发展起来的。

OCL电路的主要特点有：采用双电源供电方式，输出端直流电位为零；由于没有输出电容，低频特性很好；扬声器一端接地，一端直接与放大器输出端连接，因此须设置保护电路；具有恒压输出特性；允许选择4Ω、8Ω或16Ω负载；最大输出电压振幅为正负电源值，额定输出功率约为 /(2RL)。

需要指出，若正负电源值取OTL电路单电源值的一半，则两种电路的额定输出功率相同，都是/(8RL)。

BTL（Balanced Transformer Less）电路：称为平衡桥式功放电路。

它由两组对称的OTL或OCL电路组成，扬声器接在两组OTL 或OCL电路输出端之间，即扬声器两端都不接地。

BTL电路的主要特点有：可采用单电源供电，两个输出端直流电位相等，无直流电流通过扬声器，与OTL、OCL电路相比，在相同电源电压、相同负载情况下，BTL电路输出电压可增大一倍，输出功率可增大四倍，这意味着在较低的电源电压时也可获得较大的输功率，但是，扬声器没有接地端，给检修工作带来不便。

经过筛选，为了得到更大的电压增益放大，以及更大的功率放大，我们决定选择BTL电路图。

1.4.2 芯片选择。

我们选取的芯片为TDA2030A芯片TDA2030A芯片：TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在的几种。

我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。

TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。

根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。

另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。

然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。

TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。

在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。

TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。

该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。

该电路可供低频课程设计选用。

最终，我们选择的原理图为，tda2030aBTL功放电路图。

2 仿真软件介绍2.1仿真软件概况Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

2.2 仿真软件的优点及应用围●通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路●通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为●借助高级电路分析, 理解基本设计特征●通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试●通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。

借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。

与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。

2.3 仿真软件版本multisim 103 电路原理图图13.1 工作原理论述工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号Vin通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为KVC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。

R3 同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。

TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01 经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益KVC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。

由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的，即： U01≈Uin·R3 / R2U02≈－U01·R9 / R5∵ R9＝R5∴ U02 ＝－U01因此在扬声器上得到的交流电压应为：êUYç＝ U01 -（ -U02）＝ 2U01 ＝ 2U02扬声器得到的功率 PY 按下式计算：PY ＝＝＝４=4pmono3.2 理论分析R11为变阻器，用来控制扬声器上的端电压。

C1起到隔直传交的作用。

C3，C3和C2，C6分别是用来作为退耦电容。

C8,R8和C9,R9是作为消除喇叭网络和TDA网络之间的影响的。

R3,R4,C4和R5,R6,C5是分别为TDA2030A（1）（2）的反馈网络。

R1，R2是起到对称作用。

4 仿真部分当输入电压为0.3V，1KHZ时：上图为接入交流电源后的测试图形，偏置电源用±12伏。

4.1仿真曲线分析4.2 仿真分析结论从仿真可以看出，该电路图的设计是成功的，达到了设计要求，输入交流电压为0.3伏时，可以是功率最大达到24W。

5 实物我们采用的是拉锡走线的焊接方式。

5.1 元件清单：该电路的元件清单为：极性电容：2.2UF X122UF X2100UF X2无极性电容：0.1UF X20.22UF X2电阻：1Ω X2680ΩX222KΩX5可变电阻：50KΩX1扬声器：8ΩX16 心得体会7 参考文献参考文献[1] 胡宴如．模拟电子技术[M]．高等教育，2000，8.[2] 胡宴如．高频电子线路[M]．高等教育，1998， 5.[3] 关键．电子CAD技术[M]．：电子工业，2004.[4] 汪建宇．电类专业英语[M]．：机械工业，2005.[5] 志亮．Protel 99 SE原理图设计[M]．：工业大学，2002.[6] [美]divid Comer，Douald Comer．电子电路线路[M]．：电子科技大学，2004.[7] 方建中．高频电子实验[M].大学，2001， 1 .[8] 庆双．电子元件的选用与检测[M].机械工业，2002，8.。

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