音频功率放大器电路设计及仿真分析

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。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信指导教师：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：年月日日月年系主任（或责任教师）签名：目录1 设计任务与要求……………………………………………………………………………..错误！未定义书签。

1.1设计任务…………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

1.2设计要求…………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

2 设计方案………………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

3 选择器件与参数运算………………………………………………………………………错误！未定义书签。

3.1运放NE5532介绍……………………………………………………………………..错误！未定义书签。

3.2 TDA 2030介绍………………………………………………………………………….43.3功率计算 (5)4 单元电路设计 (6)4.1主电源电路 (6)4.2调音电路 (6)4.3功率放大电路 (7)5 电路设计仿真 (9)5.1仿真电路图 (9).9…………………………………………………………仿真结果5.2．6 心得体会 (10)7 参考文献 (11)附表一：电路原理图………………………………………………………………………….错误！未定义书签。

音频功率放大器设计方案音频功率放大器是一种可以将低功率音频信号放大到较大功率的装置，用于驱动扬声器等音频设备。

设计一个音频功率放大器需要考虑众多因素，包括放大器的类型、放大电路的结构、电源的设计和保护电路等。

本文将详细介绍一个音频功率放大器的设计方案。

首先，我们需要选择适合的音频功率放大器类型。

常见的音频功率放大器类型有A类、B类、AB类、D类等。

A类功率放大器可以实现最好的音频质量，但是功率效率低，因此通常用于高要求音频品质的应用。

B类功率放大器功率效率高，但是存在较大的非线性失真。

AB类功率放大器在音频质量和功率效率之间取得了平衡。

D类功率放大器通过脉冲宽度调制技术实现高效率的功率放大，但是需要注意输出滤波电路的设计。

选择了功率放大器类型后，我们需要设计放大电路。

放大电路包括输入级、驱动级和输出级。

输入级负责将音频信号放大到适合驱动级的电平，驱动级将信号放大到足够驱动扬声器的电平，输出级将电压信号转化为电流信号驱动扬声器。

放大电路中的关键参数包括增益、带宽和失真等。

增益应根据实际需求进行设计，带宽应满足音频信号的要求，而失真应尽量降低。

接下来，我们需要设计电源。

音频功率放大器的电源是其正常工作的基础，电源的设计需要考虑稳压、低噪声和足够的电流输出能力等因素。

为了提高音频质量，我们可以考虑使用分立元件电源，避免共模噪声。

同时，应添加保护电路，如过流保护、过热保护和短路保护等，保证放大器在工作过程中的安全性和可靠性。

此外，还需要注意输入和输出接口的设计。

输入接口应该能够适应不同的音频信号源，如电视、音乐播放器等，同时应该具备常见的保护电路，如静音电路和防辐射电路。

输出接口应能够与扬声器匹配，保证音频信号的传输质量，以及具备短路保护电路，防止短路损坏扬声器。

最后，在设计方案完成后，我们需要进行模拟仿真和实际测试。

通过模拟仿真可以评估设计的性能指标，包括频率响应、相位响应和失真等。

实际测试可以验证设计方案的可行性和准确性，如测量电流、电压和功率等参数，并进行电磁兼容性和温度稳定性测试。

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)。

信息工程学院课程设计报告书题目: 基于Multisimde 音频功率放大器设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：2015 年 1 月 3 日信息工程学院课程设计任务书信息工程学院课程设计成绩评定表摘要TDA2030功率放大电路具有失真小、功率大、所需元件少、制作简单、效果良好等优点，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或MP4等小型功放再合适不过，本论文便是用TDA2030来制作音频功率放大器原件。

高效率的音频功率放大器不仅仅是在便携式设备中需要，在大功率的设备中也占有较大的比重。

随着人们居住条件的改善，高保真音响设备和高档的家庭影院也逐渐兴起。

音频功率放大器在这些设备中起到了很重要的作用。

关键字：TDA2030功率放大电路、音频功率放大器、高效率AbstractTDA2030 power amplifier circuit with small distortion, high power, which needs few components, simple fabrication, the advantages of good effect, can use it to make power computer amplifying part or MP4 small power is again appropriate however, this thesis is to make use of TDA2030 audio poweramplifier original. Audio power amplifier with high efficiency is not only the need in portable devices, also account for a large proportion in high power devices. With the development of people's living conditions improve, high fidelity audio equipment and high-end home theater also gradually on the rise. Audio poweramplifier plays a very important role in these devices.Keywords: TDA2030 power amplifier circuit, audio power amplifier, high efficiency目录1前言 (1)1.1音频放大器的发展 (1)1.2 音频放大器设计背景 (1)1.3 音频放大器设计意义 (1)2任务与条件 (3)2.1初始条件 (3)2.2要求完成的主要任务 (3)2.3设计方案 (3)3选择器件与参数运算 (4)3.1运放NE5532介绍 (4)3.2 TDA 2030介绍 (5)3.3功率计算 (6)4单元电路设计 (7)4.1主电源电路 (7)4.2调音电路 (7)4.3功率放大电路 (8)5电路设计仿真 (10)5.1仿真电路图 (10)5.2仿真结果 (10)总结 (12)参考文献 (13)1前言1.1音频放大器的发展上个世纪80 年代以前，输出功率仅几瓦的声频功率放大器都要采用分立元件来制作。

摘要：设计了一款OTL音频功率放大电路，主要由前级电路和功率放大电路两部分组成，前级电路用于音频信号的一级放大，功率放大电路用于音频信号的二级放大，保证信号有足够的功率可以从扬声器输出。

关键词：OTL功放；功放电路；音频信号0 前言音频功率放大器的作用是将微弱的声音电信号放大为功率或幅度足够大、且与原来信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。

音频功率放大器应用最广的是音响技术领域，用于扬声器的发声，是音响设计与制作中必不可少的一部分。

本设计根据这种原理对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。

前级放大主要完成对小信号的放大，使用一个由电阻和电容组成的电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需的输入。

后一级主要是对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。

1 设计方法1．1 设计思路本文设计的是一种音频小信号功率放大器，设计中采用了OTL功放作为主要组成部分，通过前级放大电路与音频功率放大电路的结合，利用两次放大，从而实现音频信号的输出。

前级放大主要完成对小信号的放大，使用一个由电阻和电容组成的电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。

后一级主要是对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。

本设计用到了两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。

组成互补对称式射极输出器。

还用到了OTL功率放大器，这些是本设计的核心部分。

1．2 整体框图系统整体设计框图如图1所示。

1．3 实施方案采用一些电阻、晶体管和电容构成的音频功率放大器，电路图如图2所示。

本电路图主要有前置放大电路和功率放大电路两部分组成。

前置放大电路由一些电容、电阻、滑动变阻器、晶体管等元件构成。

前置放大电路主要应用了负反馈。

负反馈具有提高电路及其增益的稳定性、减少非线性失真、扩展通频带、改变输入电阻和输出电阻等功能。

OTL电路具有线路简单、效率高等特点，但要采用双电源供电，给使用和维修带来不便。

课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：成绩：__________________实验名称：音频功率放大电路的设计类型：___________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.了解复杂电子电路的设计方法。

2了解集成功率放大器的基本特点。

3了解放大电路的频率特性及音调控制原理。

4.学习复杂电子电路的分模块调试方法。

5. 学习扩音机电路的特性参数的测试方法。

二、实验内容和原理1. 整机电路设计整机电路主要分为：前置电路、音调电路、功放电路、音量调节、退耦电路、电路负载、电源保护电路几部分。

其中主要部分为前置放大电路、音量调节电路、功率放大电路。

2.前置放大电路前置放大级的主要功能是：进行功率放大，同时消除自激震荡。

为了减小噪声，前置级通常选用低噪声的运放。

由A1组成的前置放大级是一个同相比例放大器，具有较高的输入电阻。

前置放大级的放大倍数：输入电阻Rif=R1，输出电阻Rof=03.音调控制级电路音调控制级的主要功能是：分别对高音和低音的信号进行调节，来满足不同声音的要求。

音调控制级通过不同的负反馈网络和输入网络，使得放大器的Af随信号频率的不同而改变，从而达到音调控制的目的。

音调控制级由音调控制网络和运算放大器A2组成，为电压并联型负反馈电路。

调节RP1和RP2可以改变放大器的Af，达到音调控制的效果。

（1）低音部分在低频区，C6、R7支路可视为开路，反馈网络主要由上半部分电路起作用，R5的影响可忽略；低音时上半部分电路实质上是一个一阶有源低通滤波器。

①RP1活动端移至A点转折频率为：②RP1活动端移至B点时转折频率为：（2）高音部分高音时，下半部分电路实质上是一个一阶有源高通滤波器。

①RP2活动端移至C点转折频率为：②RP2活动端移至D点转折频率为：4.功率放大级功率放大级的主要功能：主要进行功率放大。

功率放⼤器实验报告（终）南昌⼤学实验报告学⽣姓名：王晟尧学号： 6102215054 专业班级：通信152班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验⽇期：实验成绩：⾳频功率放⼤电路设计⼀、设计任务设计⼀⼩功率⾳频放⼤电路并进⾏仿真。

⼆、设计要求已知条件：电源9±V 或12±V ；输⼊⾳频电压峰值为5mV ；8Ω/0.5W 扬声器；集成运算放⼤器（TL084）；三极管（9012、9013）；⼆极管（IN4148）；电阻、电容若⼲基本性能指标：P o ≥200mW （输出信号基本不失真）；负载阻抗R L ＝8Ω；截⽌频率f L ＝300Hz ，f H ＝3400Hz扩展性能指标：P o ≥1W （功率管⾃选）三、设计⽅案⾳频功率放⼤电路基本组成框图如下：⾳频功放组成框图由于话筒的输出信号⼀般只有5mV 左右，通过话⾳放⼤器不失真地放⼤声⾳信号，其输⼊阻抗应远⼤于话筒的输出阻抗；滤波器⽤来滤除语⾳频带以外的⼲扰信号；功率放⼤器在输出信号失真尽可能⼩的前提下，给负载R L （扬声器）提供⼀定的输出功率。

应根据设计要求，合理分配各级电路的增益，功率计算应采⽤有效值。

基于运放TL084构建话⾳放⼤器与宽带滤波器，频率要求详见基本性能指标。

功率放⼤器可采⽤使⽤最⼴泛的OTL （Output Transformerless ）功率放⼤电路和OCL （Output Capacitorless ）功率放⼤电路，两者均采⽤甲⼄类互补对称电路，这种功放电路在具有较⾼效率的同时，⼜兼顾交越失真⼩，输出波形好，在实际电路中得到了⼴泛的应⽤。

对于负载来说，OTL 电路和OCL 电路都是射极跟随器，且为双向跟随，它们利⽤射极跟随器的优点——低输出阻抗，提⾼了功放电路的带负载能⼒，这也正是输出级所必需的。

由于射极跟随器的电压增益接近且⼩于1，所以，在OTL电路和OCL电路的输⼊端必须设有推动级，且为甲类⼯作状态，要求其能够送出完整的输出电压；⼜因为射极跟随器的电流增益很⼤，所以，它的功率增益也很⼤，这就同时要求推动级能够送出⼀定的电流。