学院。专业班级。学生姓名。
指导教师。完成时间。
成绩。高保真音频功率放大器设计报告。
一、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、并画出电路原理图；
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、在电路板上完成对高保真音频功率放大器的设计、装配和调试；
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。
二、设计的目的。
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。
为了获得足够大的输出功率，功放管的电压和电流变化范围应很大。功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区，造成输出波形的非线性失真，因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。
三、设计的具体实现。
1.系统概述。
集成功率放大电路大多工作在音频范围，除具有可靠性高、使用方便、性能好、重量轻、造价低等集成电路的一般特点外，还具有功耗小、非线性失真小和温度稳定性好等优点。
从电路结构来看，集成功放是由集成运放发展而来的，和集成运算放大器相似，包括前置级、驱动级和功率输出级，以及偏置电路、稳压、过流过压保护等附属电路。 除此以外，基于功率放大器输出功率大的特点，在内部电路的设计上还要满足一些特殊的要求。
集成功率放大器品种繁多，输出功率从几十毫瓦至几百瓦的都有，有些集成功放既可以双电源供电，又可以单电源供电。
2.单元电路设计与分析。
1.电源。tda2030的额定输入电压为±6v~±18v，为了达到输出功率为10w的额定值，并且减少tda2030的散热，我采用±12v供电。
为此我们选用了市面上比较普遍的±12v变压器，进而将220v交流电压转换成电路需要的稳定的±12v电压。
介绍。tda2030是许多电脑有源音箱所采用的hi-fi功放集成块。它接法简单，**实惠。
额定功率为14w。电源电压为±6～±18v。输出电流大，谐波失真和交越失真小（±14v/4欧姆，thd=0.
5%）。具有优良的短路和过热保护电路。其引脚图如下所示：
管脚功能。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。
tda2030各脚电压：5脚24v正常，4脚12v输出脚正常，2脚12v正常，1脚信号输入脚12v正常。
4.采用tda2030的原因。
tda2030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，我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，是该集成功放的一个重要优点。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
tda2030集成电路的另一特点是输出功率大，保护性能较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大不超过20w，而tda2030的输出功率却能达到18w，若使用btl电路，输出功率可增至35w。另一方面，大功率集成块由于电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。
然而在tda2030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，集成块能自动减流或栽止，使自己得到保护。
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，在焊接电路板的时候tda2030a的管脚的分布对于焊接的时候很重要的，如果管脚的区分有错，直接会导致的功率放大器烧掉。通过查阅资料知道他的管脚分布为：
汉字对着人，从左往右数为。其中1为同相输入端，2为反相输入端，3为功率放大器的接地端，4为功率放大器额的输出端，5为功率放大器的电源线的接入端。
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。
5.音频输入的设计。
6.前置放大电路的设计。
为了使音频信号较小时仍然能够输出较大的电压和功率，我选择了在输入级前加入了一个音频前置放大电路。并选择了通用集成运放ua741连接成负反馈电路，具体电路模块如图5所示：
7.滤波电路的设计。
音频信号输入有干扰信号，输出信号夹杂有无用信号，会对电路产生干扰，是输出收到影响，难以达到预想效果。因此，设计电路时需要考虑滤波，讲干扰信号滤去。滤波电路如图6所示：
8.外围元件的选取。
6.4.1音频输入端滤波电容的选取。
同相输入端的电阻r1、r2是用作直流平衡电阻，一般去数十千欧，跟负反馈的电阻有关，在此选取r1=r2=22kω，c1为耦合电容，用以滤去输入信号中的低频信号，与r1构成高通低频响应电路。
9.反馈电路电阻电容的选取。
为使反馈电路对称，且输出功率内容能够在负载为8ω时能够达到10w且频率范围为20~20khz，失真小，通过调试，在反馈电容为22μf，反馈电阻r3=r4=r7=r8=22kω，r2=r6=680ω，效果较好。
10.输出电容的选取。
由于输出端接的是喇叭，为感性，为防止其发生自己振荡，同时更好的滤波保证输出信号更好，在输出端分别接上一个电容（陶瓷电容0.22μf）和一个电阻（1ω）串联接地。
3.电路的安装与调试。
1.焊接。焊接工具：电烙铁、万用表、尖嘴钳、螺丝刀、焊锡丝等。
焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊电容，再焊整流管，再焊接电位器，最后焊tda2030。焊接tda2030前须先把tda2030用螺丝固定在散热片上，否则在最后装散热片是螺丝很难打进去，焊接时要注意到焊接质量。
2.调试。1、电路板焊好电子元件后，要仔细检查电路板有无焊错的地方，特别要注意有极性的电子元件，如电解电容，桥式整流堆，一旦焊反就有烧毁元器件的风险，请特别注意。
2、接上变压器，先检查tda2030是否有电源供给，就是测tda2030的第五引脚是否为正电压，第三脚是否为负电压，要注意电路是否有短路的情况。
3、为防止烧掉扬声器，放大器的输出端（out）先不接扬声器，而是接万用表，测输出端的直流电位。万用表置于dc*2档，功放板上电注意万用表的读数，在正常情况下，读数应在30mv以内，否则应立即断电检查电路板。若电表的读数在正常范围内，则表明该功放板功能基本正常，最后接上音箱，输入**信号，上电试机，旋转音量电位器，音量大小应该有变化，旋转高低音旋钮，音箱的音调有变化。
3.检修。在测试中，电路工作不正常，需对电路进行检查修理。由于前面已检查，元件安装是正确的，则现故障可能是出自于虚焊或元件损坏。常见故障如下：
1）源电压不正常。如：
输出电压低，功放集成电路发热严重，功放集成电路损坏。
输出电压时有时无。滤波电容引脚氧化，造成虚焊。
输出直流电压。电路板上电源两根跳线未焊。
2）量调节不正常。如：
一个声道不能调节音量。该声电位器坏。
一个声道无信号输出。该声道r5或c5虚焊。
四、心得体会。
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