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題目2：音頻功率放大電路
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三、原理電路設(shè)計：
（1）方案比較與確定；
功率放大器的常見電路有OTL電路和OCL電路。
音頻放大器芯片應(yīng)采用最常使用的音頻放大器電路芯片TDA2030，外圍元件少，實驗容易成功。
TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，輸出功率大于10W,頻率響應(yīng)為10~1400Hz,輸出電流峰值最高可達(dá)到3.5A。其內(nèi)部電路包含輸入級、中間級和輸出級，且有短路保護(hù)和過熱保護(hù)，安全性高，采用正輸出單電源供電。
經(jīng)過多方面資料的查閱，認(rèn)真思考后，決定采用引入負(fù)反饋改進(jìn)型OTL電路設(shè)計。
（2）整體電路框圖的確定；
圖1、整體電路框圖
（3）單元電路設(shè)計及元件選擇；
圖2、Multisim電路圖
如圖2所示：
C1為耦合電容，R1,R2,R3有分壓作用，電容和電阻為了穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點。信號從運(yùn)算放大TDA2030的同相輸出端輸入，而電路又引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。兩個三極管工作在放大區(qū)，與運(yùn)算放大器的輸出串聯(lián)相接，更好地使輸出電流放大，從而增大信號的電壓和電流，達(dá)到功率放大的目的。
理論設(shè)計數(shù)據(jù)
輸出電壓：Uo=Ui*(R7+R4)/R4
電壓放大倍數(shù)：Au=Uo/Ui=R4/(R4+R7)=21
輸出功率：P=Io*Uo
實測數(shù)據(jù)
（1）當(dāng)輸入信號Ui=100Mv,輸出頻率f=1kHz,直流電源電壓為30/2=15V，負(fù)載電阻為8歐姆時，有Multisim仿真軟件測試得:
輸入交流電壓值Ui
輸出電壓交流值Uo
輸出電流值Io
由上可知：電壓放大倍數(shù)Au= Uo/Ui =1.484*1000/70.711=20.98
輸出功率Po=Uo*Io=1.484*12.846=19.06w
輸出功率大于8w,電壓放大倍數(shù)十分接近理論值，因此該電路基本上符合設(shè)計要求。
(2)由波特圖示儀得出電路頻帶寬的實測數(shù)值如圖
頻帶寬F=13.112kHz-10.589Hz=13.101kHz符合電路設(shè)計要求
（3）由示波器實測得如圖
由圖可知，電壓放大倍數(shù)接近理論值21，不過仍然存在誤差，原因可能是因為運(yùn)算放大電路芯片發(fā)熱量大，受溫度影響，造成一定的誤差。
（4）輸入阻抗實測數(shù)值
（5） 仿真電路失真率
綜上所述，該電路是符合設(shè)計要求的。
原件清單
原件 | 數(shù)量 |
電阻 R=100kΩ R=66KΩ R=3.3KΩ R=1.5Ω R=1Ω R=1Ω 揚(yáng)聲器 R=8Ω | 3 1 1 2 1 1 1 |
三極管 TIP31C(NPN) TIP32C(PNP) | 1 1 |
運(yùn)算放大器 TDA2030 | 1 |
二極管 1N4001 | 2 |
電容 C=100nF C=220nF C=220uF C=2.2uF C=10uF C=2000F | 1 2 1 1 1 1 |
該電路使用的原件類型少，電路連接簡單，實現(xiàn)電路要求也較為簡單。但是最初經(jīng)測試后，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果不是很理想，失真較為嚴(yán)重。經(jīng)過反復(fù)推敲，改變了一下電路，終于達(dá)到了比較好的效果。整體實驗中收獲頗多：自己查閱資料，從書籍中整理出需要的知識，再自己推敲設(shè)計電路，再去測試等等都是自己一手做出來的，雖然中間出現(xiàn)了一些錯誤的思路和操作，但是經(jīng)過思考和向老師同學(xué)尋求幫助，及時發(fā)現(xiàn)并改正，才能出來比較滿意的成果，順利的完成實驗，收獲了知識，彌補(bǔ)了以前學(xué)習(xí)中的知識漏洞，還能從整體去分析電路功能。
模電課程設(shè)計.docx
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