学号：课程设计题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程学院专业班级姓名指导教师年月日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。
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、仿真、装配与调试，并自制直流电源。
（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、2016年12月查阅资料，确定设计方案；2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等；3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改；4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告；5、2016年01月 11日完成答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)1引言 (1)2音频功率放大器的工作原理及组成 (2)2.1前置放大电路 (2)2.2功率放大电路 (2)3方案设计与选择 (4)3.1 功率放大器的选择 (4)3.1.1 OTL互补对称功率放大器 (4)3.1.2用集成器件TDA2030实现 (5)3.1.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放 (6)3.1.4 基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放 (6)3.1.5 比较与选择 (8)3.2 整体电路 (8)3.2.1 主要元件：TDA2030 (8)3.2.2 放大电路的基本设计 (9)3.3 各模块功能与设计 (10)3.3.1 放大模块 (10)3.3.2 输入模块 (11)4电路原理及分析 (13)4.1电路图 (13)4.2 波特图输出如图 (13)4.3 输入输出波形仿真 (14)4.3.1 仿真波形情况 (14)4.3.2 灵敏度测量 (15)5 实际测试 (16)6 主要元件介绍及参数 (17)6.1 TDA2030 (17)6.1.1 TDA2030参数 (17)6.1.2 TDA2030介绍 (18)6.2 1N4007G基本参数 (18)6.3 2N2222A基本参数 (18)7 电路仿真与调试 (19)7.1 Proteus仿真 (19)7.2 Multisim软件对直流稳压电源仿真 (20)8 实物展示 (21)9 元件清单 (22)10 心得体会 (23)参考文献 (25)摘要音响放大器的设计目的是为了更好的掌握集成功率放大器内部电路工作原理，学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。
本文主要介绍了基于TDA2030以及LM324的音响功放电路和前置放大电路。
其中前置放大电路基于2N2222型号的BJT共集放大电路，功放电路基于TDA2030芯片，功放电路采用单电源互补对称放大电路。
关键词TDA2030、射级跟随器输入级、单电源供电的TDA2030基本应用电路。
I1引言音频功率放大器是功率集成电路中的一个重要组成部分,并且广泛应用于消费类电子产品中。
我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地,音频功放的需求日益增加,因此研究音频功率放大器具有非常重要的意义。
本文中介绍的是有前置放大电路和第二级功放电路构成的印象放大电路，其中前置放大电路主要作用是将通过3.5mm音频插头传入的微弱音频信号进行放大，TDA2030基本应用电路的作用是将前置放大后的音频信号进行二次放大并带动扬声器发声。
TDA2030的输出功率大，失真小，有内部保护电路，最大输出功率能够达到35W左右，其静态电流小，带负载能力强，可带动4~16Ω的扬声器。
共集放大电路则具有以下特性：1、输入输入信号与输出信号同相；2、无电压放大作用，电压增益小于1且接近于1，因此共集电极电路又有“电压跟随器”之称；3、电流增益高，输入回路中的电流i B≪输出回路中的电流i E和i C；4、有功率放大作用；5、适用于作功率放大和阻抗匹配电路。
122音频功率放大器的工作原理及组成音频功率放大器最主要组成部分是音频放大器，用于对各种音源输出的音频信号进行加工处理和不失真的放大，使之达到一定功率，然后去推动扬声器发声。
音频功率放大器一般由两部分组成，第一部分是前置放大器，第二部分是功率放大器。
音频功率放大器的系统框图如图2.1。
图2.1 音响放大器的系统框图2.1前置放大电路日常生活中话筒的输出信号非常小，若直接通过功放电路输出则可能达不到功率要求，故应采用前置放大电路对输入信号进行第一次放大。
前置放大器是把音频信号放大，使放大后的信号在功率放大器的输入范围内。
音响放大器输入的声音差别很大，输出电压范围也很大。
前置放大器的主要作用有以下两个：第一是阻抗相匹配，第二是电压幅度和灵敏度相匹配。
前置放大器的要求一是功率管的噪声要很低，二是保证它的频带足够宽，这样才可以保证信号不失真的输出。
2.2功率放大电路功放应该具有向负载输出大信号功率的能力，即负载电阻上的信号电流、电压的幅度都要求较大。
功率放大器的主要任务是向额定的负载输出额定的“不失真”信号功率。
功率放大器是整个放大器系统的主体部分。
它的设计制作水平对整个系统的音质起着十分重要的作用。
功率放大电路的性能指标有以下几个：（1） 输出功率：输出功率是指功率放大器负载上所能获得的功率。
直接决定了功率放大电路的放大效果，是评定功放电路的主要性能指标。
本次课程设计所要求的输出功率为8W 。
（2） 频率响应：当频率超出放大电路的通频带时输出信号会有明显的衰减，所以音频信号输入前置放大（对输入的音频信号进行处理）功放电路(对音频信号进一步放大并推动扬声器发声)在设计中应该尽可能的是功放电路的通频带包含20Hz~20kHz的人可以听见的频率范围（本次课程设计要求20Hz~20kHz），功放电路的频率响应特性决定了音响电路对不同频率的音频信号的输出效果。
（3）输入阻抗：输入阻抗越大则其索取信号能力越强，所以较高的输入电阻可以减少信号的损失。
33方案设计与选择音频功率放大器电路设计已经比较成熟，前置放大器主要是对信号进行初步放大原理基本相同，效果相差不大故在此采用较为实用的基本共集电极放大电路。
功率放大电路采用基于TDA2030的放大电路，在此对几种普遍使用的功放电路进行介绍并对其主要特性进行比较。
3.1 功率放大器的选择3.1.1 OTL互补对称功率放大器OTL电路通常由两个对称的异型管构成，因此又称为互补对称电路，图 3-1 为单电源OTL互补对称功率放大电路。
电路中T1是推动级（电压放大，也叫激励级），其中R b1、R b2是T1的基极偏置电阻，R e为T1发射极电阻，R b为T1集电极负载电阻，它们共同构成T1的稳定静态工作点；T2、T3组成互补对称功率放大电路的输出级，且T2、T3工作在乙类状态；C2为输出耦合电容。
功率放大器采用射极输出器，提高了输入电阻和带负载的能力。
图3.1 单电源OTL互补对称功率放大电路性能分析：乙类互补推挽功放(OTL)的输出功率的计算公式如下：输出功率：P o=U o I o=U o2/R l（3.1）输出最大功率：P om=U o I o=U o2÷R l=U om2÷2R l=V c c2÷(8R l)显然Pom与电源电压及负载有关4当输入功率为8W，阻抗8W时，有：P om=V c c2÷(8R)（3.2）另V cc=8×8×8≈22.6V则电路所需的电源为22.6V。
3.1.2用集成器件TDA2030实现TDA2030简介：TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。
该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。
并具有内部保护电路。
电路特点：[1].外接元件非常少。
（基本应用电路图3.2）[2].输出功率大，P o=18W(R l=4Ω)。
[3].采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。
[4].开机冲击极小。
[5].内含各种保护电路，因此工作安全可靠。
主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（V s max=12V）以及负载泄放电压反冲等。
[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。
用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。
图3.2 使用单电源供电的TDA2030基本应用电路53.1.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放图3.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放3.1.4 基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放67图3.4 双电源桥式推挽功放电路桥式推挽功放电路利用双电源供电，最大效率可达78.5%，并且使用使用双电源由计算公式：P v =2V cc V om ÷(πR L ) （3.3）知使用双电源时V cc 为单电源的2倍，可以获得更大的输出功率。
如图5为双电源互补对称放大电路的图解。
图3.5 双电源互补对称放大电路图解VceOVcesVcesAOQicVcomic3.1.5 比较与选择通过比较，使用分立元件需要的元件较多，且必须考虑三级管的各种性能上的差异，和保护电路，并且该电路所需要的电源要求较高，功耗也比较大，输出效率比较低。
使用集成电路，外围电路简单，容易实现各项功能。
运用集成芯片TDA2030完成音频功率放大电路的设计，能够更好地达到设计任务和要求。
而桥式推挽功放在相同的条件下，电源利用率（理想情况下）是100%，比OTL或OCL电路提高了50%，TL输出功率是OCL或OTL的四倍但电路形式更为复杂，使用不方便。
综上本次课程设计，单电源互补对称放大电路只需要一个电源，并且要求的输出功率为0.5W，单电源互补对称放大电路和桥式推挽功放两种电路均可以满足，故采用单电源互补放大电路。
3.2 整体电路3.2.1 主要元件：TDA2030TDA2030A的外形和引脚图如图3.1所示。
1-同相输入端，2-反相输入端，3-负电源端，4-输出端，5-正电源端。