1.设计思路

   此次课程设计要求我们做一款音频功率放大器，通过在网上查找资料，我们发

现TDA203是一款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，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真

指标的仅有包括TDA2030在内的几种。

    TDA2030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TDA 2030

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35W。

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）。

    TDA2030集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。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，外型如同塑封大功率管，

这就给使用带来不少方便。

    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。 

12.电路选择

     通过学习模电，我们对OCL、OTL和BTL功率放大电路有的一定的认识，经过

比较，我们决定选择其一进行设计。下面是对三个功放电路的比较及介绍：

2.1 OCL电路简介：

 OCL电路称为无输出电容功放电路，是在OTL电路的基础上发展起来的。 主要特点：

   1采用双电源供电方式，输出端直流电位为零；由于没有输出电容，

低频特性很好扬声器一端接地，一端直接与放大器输出端连接，因

此须设置保护电路；

   2具有恒压输出特性；允许选择4Ω、8Ω或16Ω负载；

   3最大输出电压振幅为正负电源值，额定输出功率约为 /(2RL)

2.2 OTL电路简介：

   OTC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。

主要特点：1采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；

2输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；

3具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4Ω、8Ω、16Ω之中选择。

     2.3 BTL电路简介：

     BTL称为平衡桥式功放电路。它由两组对称的 OTL或OCL电路组成，扬声器接在

两组OTL或OCL电路输出端之间，即扬声器两端都不接地。

主要特点有：可采用单电源供电，两个输出端直流电位相等，无直流电流通过扬

声器，与OTL、OCL电路相比，在相同电源电压、相同负载情况下，BTL电路输

出电压可增大一倍，输出功率可增大四倍，这意味着在较低的电源电压时也可获

得较大的输功率，但是，扬声器没有接地端，给检修工作带来不便。

经过认真考虑，我们决定选择OTL电路图来进行制作。 

3.电路的分析

3.1 电路原理图

 图3.1 TDA2030电路

3.2 工作原理分析

 (1)电路放大部分

放大电路的输入信号：X

XXf...iid?=，基本放大电路的增益（开环增益）：A。=X

Xid

o.

.，反馈系数X

X

F.

o

.

f=，负反馈放大电路的增益（闭环增益）：X

X

Ai

o

F.

.

.

=。

由上述公式联立得：AF.=F

A

A。

。

。+

1，所以负反馈放大电路对信号的增益为A

K

X

X

A.

.

.

.F

s

o

。=

=VSF。式子表明引入负反馈后，放大电路的闭环增益AF.为无反武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计

3馈时的开环增益A。的F

A

A。

。

。+

1。FA。。+1越大闭环增益下降的越多，所以FA。。+1是衡量反馈程度的重要指标，负反馈放大电路所有性能的改善程度都与FA。。+1有关。图3.1所示电路中的R6(150 K?)与R5 (4.7K?)电阻决定放大

器闭环增益，R4电阻越小增益越大，但增益太大也容易导致信号失真。

(2)音量调节部分

可调电阻R2通过调节电阻大小来调节音量大小。 (3)电路保护部分

    两个二极管IN4001接在电源与输出端之间，是防止扬声器感性负载反冲而

影响音质。还可以防止电路短路时电流对放大器造成影响。电容C7滤掉了直流

成分，保证了交流负反馈。C6(0.1uF)电容与R6(1?)的电阻是对感性负载(喇叭)

进行相位补偿来消除自激。

(4)输出部分

大电容C6起到隔直通交的作用，滤除输出信号中的直流信号。 3.3 元件参数选择与计算 (1)根据闭环增益计算方法，选取R5和R6时应增大他们之间的比例，所以选R6

为150 K?，而R5太小会造成失真，所以选取4.7 K?。 (2)输出部分的滤波电容应尽量选择大电容以使输出中的直流分量尽可能多的被

滤除。这里选取2200Uf的电容。

(3)由于TDA2030的工作电压不超过22V，所以这里的二极管选取IN4001即可，

其反向击穿电压为50V，符合电路要求。

  

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44.电路调试与运行 焊接：在焊接电路之前，先检查各个元件的好坏，并及时更换不合格的元件。

再由孔距确定元件的安装方式，电阻器采用卧式安装，涤纶电容、电解电容采用

立式安装，并都要求津贴电路板。插装TDA2030芯片时务必小心，脚全部插进去

后再焊接，并注意与散热片的孔位吻合。各焊点加热时间及用锡量要适当。防止

虚焊、假焊及短路。焊后要剪去多余的引脚并检查所有的焊点。确认无误后才可

以通电测试。同时还要注意电源变压器初次级与开关及电路板的接线不得有误。

芯片要用自攻螺丝与散热片相连。

测试：通电测试全部器件及插件焊接完后经过认真仔细检查后方可通电测试。

组装：分别焊接完电路放大部分、音量调节部分、电路保护部分和输出部分后，

进行各部分之间的连接。

  

 

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55.电源部分设计 5.1 电源设计图

5.2 电源设计图原理 (1)首先利用变压器将220V交流电压变为12V交流电压。

(2)较低交流电压经过由四个二极管IN4001直流电压。

(3)利用2200Uf的大电容进行滤波，随后可得到直流电压。

(4)在负载R上可得到直流稳定电压。

 

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66.元件清单 集成运放：TDA2030

可调电阻：50?    ×1 电阻：    1?     ×1           4.7K?  ×1           100K?  ×3           150K?  ×1 极性电容：1u      ×1           10u     ×1           22u     ×2           2200u   ×1 无极性电容：0.1u  ×1 二极管：IN4001    ×2 

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77.电路制作过程中遇到的问题 1、第一次接通电路时，芯片发热因发热过高而烧毁，经检查电路无连接故障，

所以可以认定是散热片过小的原因，更换散热片后接通电路则电路正常运行。

2、调节电位器发现音量增大或减小到一定程度时便不再增大或减小，这与电位

器的阻值有关，使得调节至一定范围后效果不够显著。

3、开始焊接电路时使用了普通变阻器，结果发现由于其他原件的存在使得变阻

器的调节十分麻烦，后来改用音频变阻器，使得调节变得简单。

4、在电路运行过程中，有时会听到声音忽大忽小，经检查是由于输入及输出端

接触不良造成的，处理后让输入输出端稳定即可消除以上情况。 

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88．心得体会 通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过

程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选

择。这个方案总使用了TDA2030

在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以

行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，

平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，

所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中

的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能就，通过动手实践让我们对各个

元件映象深刻。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

制作PCB时，我发现只有细心才能做到完美，首先是线的布局上既要美观又要

实用和走线简单，还有电路板的大小，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则

只是一纸空话。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，

必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。课程

设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的

错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的

保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是

远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才

能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的

过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种

各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识

理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

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9参考文献 [1] 胡宴如．模拟电子技术．北京：高等教育出版社，2000

[2] 胡宴如．高频电子线路．北京：高等教育出版社，1998

[3] 汪建宇．电类专业英语．北京：机械工业出版社，2005

[4] 杨志亮．Protel 99 SE原理图设计．西安：工业大学出版社，2002

[5] 方建中．高频电子实验.浙江：浙江大学出版社，2001

[6] 张庆双．电子元件的选用与检测.北京：机械工业出版社，2002

第二篇：模电课程设计报告--带前置放大的音频功放电路

课 程 设 计 报 告

课程名称： 模拟电子技术基础 设计名称： 带前置放大的音频功率放大器 姓 名： 学 号: 班 级： 日 期：

摘要

本电路设计采用前置放大电路和音频功率放大电路相结合的放大模式，前者采用有“运放之皇”的NE5532对电压进行放大，后者采用性能优良的LM386对电压和电流放大，给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。在前置放大和功放之间加上一个滑动变阻，就保证了音量可调，在滑动变阻器之前再加上一足够大电阻，这样保证了信号不失真。除此之外，加上相应的旁路电容又使得电路具有杂音小，有电源退偶，无自激等优点。根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用multisim10软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。

关键词： NE5532 LM386 性能优良 音量可调 杂音小

目 录

一、设计的目的及任务

1.1设计的目的

1.2 设计的任务及要求

二、电路设计总方案及原理框图

2.1原理框图

2.2电路设计方案

三、各组成部分的工作原理

3.1.1弱信号前置放大级电路图

3.1.2前置放大电路图工作原理

3.2.1音频功率放大电路图

3.2.2音频功率放大电路的工作原理

四、电路仿真

4.1 设计的总电路图

4.2应用Multisim 11进行的仿真结果

五、电路的安装及调试

六、电路的实验结果

七、实验总结

八、仪器仪表明细清单 参考文献

一、设计的目的及任务

1.1设计的目的

1，了解音频放大电路的形成和用途。

2，掌握音频放大电路的一种实现方法。

3，提高独立设计电路和验证试验的能力。

4，熟悉运用Multisim 11软件进行仿真，学会焊接技术。

1.2 设计的任务及要求

前置放大器的放大倍数为10 倍，使用单电源低噪声集成运放NE5534、OP-27A， 功率放大采用LA4100、或LM386、或其他型号。音量可调，杂音小，有电源退耦， 无自激。

二、电路设计总方案及原理框图

2.1原理框图

图1系统原理框图

2.2电路设计方案

根据推任务要求，设计总电路需要弱信号前置放大级电路和功率放大电路两个基本电路，其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；功率放大级则实现对信号的电压和电流放大任务。

2.2.1弱信号前置放大级

弱信号前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成电路构成。符合上述条件的集成电路有：M5212、LM5213、LLM1875、TDA1514、NE5532、NE5534等。本系统设计选用NE5532，因为同众多的运放相比, NE5532具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能, 被称为“ 运放之皇” 。这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能, 较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均能不失真输出, 使电路的整体指标大大提高。

图2 5532引脚图

2.2.2功率放大级

根据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。许多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、LM386等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求是没有问题的。另外集成运放还有性价比高的特点。本电路中LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音

机和收音机之中。静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电。 其特点是工作电压范围宽，4-12V 或者 5-18V， 外围元件少， 电压增益可调，20-200，低失真度，符合本电路的设计要求。

图3 LM386引脚图

三、各组成部分的工作原理

3.1.1弱信号前置放大级电路图

图4 前置放大电路图

3.1.2前置放大电路图工作原理

采用NE5532构成的前置放大器如上图所示。采用固定增益加输出衰减模式,要求当各输出不衰减,输入

UI,P?P?700mV

UI,P?P?5mV

时， 输出 UO,P?P?2.53V。要求杂信号最强时,输出不失真,即在

V。所以 A1?UOM/UP?11/0.7?15.7 ,取A1?15。当输入信号最 时,输出UOM?11

小,即UI,P?P=10mV 而输出不衰减时UO1,P?P=A1×UI,P?P=15×10=150 mV。所以电压放大倍数为10倍，在总电路设计中，采用稳压电源对NE5532提供+15V和-15V的工作电压。

3.1.3 NE5532极限参数表

表1 NE5532极限参数表

3.2.1音频功率放大电路图

图5 LM386 应用电路

3.2.2音频功率放大电路的工作原理

用LM386组成的OTL功放电路如上图所示，信号从3脚同相输入端输入，从5脚经耦合电容(220μF)输出。图中，5脚所接容量为20μF 的电容为去耦滤波电容。1脚与8脚所接电容、电阻是用于调节电路的闭环电压增益，电容取值为10μF，电阻R在0～20kΩ范围内取值；改变电阻值，可使集成功放的电压放大倍数在20～200之间变化，R 值越小，电压增益越大。当需要高增益时，可取R=1，只将一只10μF电容接在4脚与7脚之间即可。输出端5脚所接10Ω电阻和0.1μF电容组成容性校正网络，以抵消负载中的感抗分量，防止电路自激，有时也可省去不用。该电路如用作音频的功放电路，输入端接前置放大电路。

3.2.3 LM386极限参数

掌握LM386的极限参数有利于对其他元器件的筛选，所加电源加的电压也要在极限范围内。

四、电路仿真

4.1 设计的总电路图

根据设计要求，将前置放大电路和音频功放连接在一起，在multisim10软件中进行电路仿真，用波形发生器的输出正弦信号作为整个电路的输入信号，经NE5532放大后的信号作为音频功放LM386的输入信号，最后把功率放大后的输出信号输入到示波器中，并将信号发生器中的正弦信号同样输入到示波器中，示波器中的仿真结果如下图所示。

图6 带前置放大的音频功率放大电路

4.2应用Multisim 11进行的仿真结果

下图中纵坐标代表振幅，即信号的强弱，横坐标代表相位，从图中可看出，信号是放大的，不失真，相位差非常小，调节滑动变阻器的阻值大小，输出波形纵坐标发生变化，即音量大小变化，但相位差不变。

图7 Multisim 11的仿真结果

五、电路的安装及调试

实践证明，新安装的电路板往往难以达到预期的效果，这是因为我们在设计的时候不可能周全地考虑元件的误差、器件参数的分散性、寄生参数等各种各样的客观因素。此外，电路板的安装中仍存在有可能没有查出来的错误。通过电路板整体测试与调整，可发现和纠正设计方案中的不足，并查出电路安装中的错误然后采取措施加以改进和纠正，就可以使之达到预定的技术要求。

本次设计采用的是较为复杂电路，步骤繁琐，流程较为复杂。所以在电路调整与测试的应注意的问题较多，电路安装完毕后，必须在不通电的情况下，对电路板进行认真细致的检查，以便纠正安装错误。检查应特别注意：

1.元器件引脚之间有无短路，尤其在焊接时，要严格按照焊接规则焊接，否则容易短路。

2.电源的正负、负极性有没有接反，正、负极之间有没有短路现象，电源线、地线是否接触

良好。关于电源正、负极问题主要是在本次设计中的单电源供电的导线插在功放电路的插座上，在此应特别注意在测试极性的时候，应注意红、黑表笔不要弄反。红表笔接正极，黑表笔接负极。不但满足制图制板的要求，而且使其极性区分明显。 3.集成电路的型号及安插方向对不对，引脚连接处有无接触不良等。在安装的时候我们查阅相关资料，在网上找出各个引脚的标号及参数。

六、电路的实验结果

将焊接好的电路加上+15V和-15V的直流稳压工作电源，输入信号为10mv正弦交流信号，在示波器上产生的输出信号与仿真结果相同。 七、实验总结

为期一个星期的课程设计已经结束，在这一星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。

其次，这次课程设计提高了我的团队合作水平，使我们配合更加默契，体会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦。

在实验过程中，我们遇到了不少的问题。比如：波形失真，甚至不出波形这样的问题。在老师和同学的帮助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啊。实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，老师们不厌其烦地为我们调整波形，讲解知识点，实在令我感动。

还有就是在实验中，好多同学被电烙铁烫伤了，这不得不让我想起安全问题，所以在以后的实验中我们应该注意安全，让不必要的伤害减至最少。

还有值得我们自豪的一点就是我们的线路连得横竖分明，简直就是艺术啊，最后用一句话来结束吧。

八、仪器仪表明细清单

参考文献

[1] 华成英、童诗白 模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [2]蒋黎红 模电数电基础实验及multisim7仿真 浙江大学出版社，2007