湖北民族学院信息工程学院课程设计报告题目: 音频功率放大器课程：电子线路课程设计专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：2016年 11 月 15 日信息工程学院课程设计任务书2016 年 11月15 日信息工程学院课程设计成绩评定表摘要本文介绍了音响的构成、功能、及工作原理，它由TDA2030芯片所组成的功放电路，本身具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。

而TDA2030一款输出功率大，最大功率到达35W左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

本设计的功能是将输入音频信号进行放大，可普遍用于家庭音响系统中，便于携带，适用性强。

关键词：音频功放、TDA2030、输出功率、模拟电路目录1 任务提出与方案论证............................... 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。

1.3 方案设计与论证............................... 错误！未定义书签。

2 总体设计......................................... 错误！未定义书签。

2.1 设计原理..................................... 错误！未定义书签。

2.2 元器件功能说明............................... 错误！未定义书签。

3 详细设计及仿真................................... 错误！未定义书签。

3.1电路原理及Multisim仿真...................... 错误！未定义书签。

3.2 PCB制作..................................... 错误！未定义书签。

3.3 硬件调试..................................... 错误！未定义书签。

4 总结............................................. 错误！未定义书签。

参考文献........................................... 错误！未定义书签。

附录一：元件清单 (16)附录二：实物图 (17)1 任务提出与方案论证1.1 设计任务应用TDA2030设计一个简易音频功率放大器。

1.2 设计要求音频功率放大器满足如下要求：1、最大输出不失真功率P OM≥1W。

2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。

3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。

4、输入阻抗R i≥100kΩ。

5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz处有±12dB 的调节范围。

1.3 方案设计与论证采用集成功放设计功率放大器不仅设计简单，工作稳定，而且组装、调试方便，成本低廉，所以本设计选用集成功放实现。

目前常用的集成功放型号非常多，本设计选取SGS公司生产的TDA2030/2030A集成功放，该器件具有输出功率大、谐波失真小、内部设有过热保护，外围电路简单。

TDA2030A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TDA2030A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50W左右。

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TDA2030A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）。

因而证明了利用TDA2030设计功率放大器的可行性。

2 总体设计2.1 设计原理由TDA2030/2030A 构成的OCL 功率放大器电路如图2-1所示。

该电路由TDA2030组成的负反馈电路，其交流电压放大倍数3368.0221121≈+=+=R R A Vf （倍），满足设计要求。

二极管D 1、D 2起保护作用，一是限制输入信号过大，二是防止电源极性接反。

R 4、C 2组成输出相移校正网络，使负载接近纯电阻。

电容C 1是输入耦合电容，其大小决定功率放大器的下限频率。

电容C 3、C 6是低频旁路电容，电容C 5、C 4是高频旁路电容。

电位器R P 是音量调节电位器。

电路原理图如下：图2-1 TDA2030组成的功率放大电路2.2 元器件功能说明1、集成功放TDA2030TDA2030A在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14W功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18W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。

TDA2030A内部原理结构图，如下图2-2所示:图2-2 TDA2030A内部原理结构图TDA2030A实物接线引脚图，如下图2-3所示：图2-3 TDA2030A实物接线引脚图引脚情况(如图2-3):1脚是正相输入端2脚是反向输入端3脚是负电源输入端4脚是功率输出端5脚是正电源输入端。

2、扬声器扬声器是本电路中重要的元器件之一。

它是一种能将电信号转换为声音或将声音转换为电信号的换能器件，这种器件能完成电能和声能的相互转换。

扬声器种类繁多，但最常用的是动圈式扬声器（又称电动式）。

而动圈式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，所以本款音频功率放大器选用外磁式的扬声器，内阻为8Ω。

3、电位器通过调节接入电路中的电阻的大小进而调节音频信号电流的大小，从而控制音量，简单、方便、快捷。

所选方案电路中选用的是100K的电位器。

3 详细设计及仿真3.1电路原理与Mulsitin仿真TDA2030/2030A的外引线如图2-3所示。

1脚为同相输入端，2脚为反相输入端，4脚为输出端，3脚接负电源，5脚接正电源。

电路特点是引脚和外接元件少。

其主要特点为：电源电压范围为6V ~ 18V，静态电流小于60μA，频响为10Hz ~ 140kHz，谐波失真小于0.5V CC= ±14V，R L=4Ω时，输出功率为14W。

在8Ω负载上的输出功率为9W。

电路原理图如下：图3-1 TDA2030A组成功放电路Multisim仿真功放电路Multisim仿真波形如下：图3-2 功放电路Multisim仿真波形图3.2 PCB制作1、PCB的印制运行Altium Desinger软件，首先新建工程并保存，新建一个原理图文件并保存，在Altium Desinger中再选择相应的元件，进行布局、连线，修改它所对应的封装（注意我们所选的封装类型一定要和我们选购的元器件型号相同），再导入原理图中，检查原理图无误后，生成网络表。

为该工程新建一个PCB文件并保存，导入前一步中生成的网络表，排查其中的错误直到能够成功导入。

对于导入的元件进行布局，尽量使电路板看起来紧凑美观一些，同时尽量不要线与线之间的交叉，减少不必要的跳线，使用手动布线之后再对照原理图检查多遍是否正确，然后去打印店打印PCB。

创新中心有印版的机器，在印制电路板前首先用砂纸将铜板打磨光滑方便印制和腐蚀，在印版时将电路板和打印的PCB纸紧密相贴，双手送入机器当中，反印两次之后就基本成功了，之后检查是否存在有断线，用油性笔将有断线的地方即使连接起来。

之后配置腐蚀液，将印制好的电路板放入其中，用手晃动盛有腐蚀液的容器可以加快反应速度。

在反应完后取出电路板，用清水清洗之后就可以开始打孔了，打孔的时候要对准，不然在之后插元件尤其是多管脚的芯片时会很困难，也不要磨针，不然很容易就会断。

在打完孔之后，用砂纸打磨一遍，再涂上松香防止腐蚀，就可以开始对电路板进行元件的焊接了，焊接时应注意要焊稳，防止虚焊的产生。

在Altium Desinger中生成PCB图如下：图3-3 功放PCB图图3-4 功放电路三维模型2、焊接时注意事项良好的焊接是实验成功的重要保证；反过来说，焊接不良，往往会使实验失败，甚至损毁元器件。

虽然焊接技术并不复杂，但如果认为它操作简单而掉以轻心，也会造成种种不良后果。

所以应注意以下几点：（1）电烙铁焊接TDA2030A的时候，一定要等电烙铁加热后，拔掉电源插头，用电烙铁的余热焊。

否则，温度过高的焊接，会烫坏TDA2030A。

（2）焊接扬声器的时候，一定要将连接电源正、负极的导线分别焊接在扬声器标有“＋”、“—”符号的一端。

扬声器的下方还有两个类似焊点的地方，如果错将导线焊在那儿，扬声器就会损坏，不能使用了。

（3）烙铁使用日久后，烙铁头容易被“烧死”，即在表面出现一层黑色氧化物，而且变得凹凸不平。

“烧死”的烙铁头很难熔化和沾取焊锡，需用锉刀将它重新挫亮。

尽量使用市场上出售的空心焊锡丝，它是将焊锡做成直径2～4毫米的细管状，在管内装进松香粉。

使用这种焊锡丝，能保护烙铁头不易被“烧死”。

（4）使用电烙铁一定要注意安全，使用前用万用表测一下电烙铁电源插头两端的电阻是否为正常值。

正常时20w烙铁的电阻约2000Ω，45Ω的为1000Ω，75w的为600Ω，100w 的约500Ω。

电源插头与电烙铁外壳、烙铁头之间的电阻应接近无穷大，否则说明这把电烙铁漏电，不能使用。

3.3 硬件调试1、功率放大器测试：（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，应迅速切断电源，重新检查电路，排除故障。

（2）静态测试。

将功率放大器的输入信号接地，测量输出端对地的电位应为0V左右，电源提供的静态电流一般为几十mA左右。

若不符合要求，应仔细检查外围元件及接线是否有误；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R L(代替扬声器)条件下，功率放大器输入端加入频率等于1kHz的正弦波信号，调节输入信号的大小，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。