一.设计要求
o 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大。输入音频线自备。
o 基本指标：
o 频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真；
o 电路输出功率大于8W；
o 输入阻抗：≥10kΩ；
o 放大倍数：≥40dB；
o 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；
o 所设计的电路具有一定的抗干扰能力；
o 具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。
二.实验原理
音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，组成框图如图1-1所示。
图1-1
三.设计思路及方案论证
设计思路：
首先根据输出功率的确定电源大小和整个系统的增益。
∵音频功率放大器的输出功率POM≥8W。
∴音频功率放大器的输出幅值
若输入信号为5mV时，整个放大系统的电压增益为：
，即67dB。
根据整个放大系统的电压增益，合理分配各级单元电路的增益。
功率放大器级（采用集成功放）电压放大倍数取30倍；
音调控制器放大器在中频（1KHz）处的电压放倍数取1；
前置放大器的电压放大倍数取80（考虑到实际电路中有衰减）。
方案选择：
1.前置放大器：
实验室可为我们提供NE5532运放，所以前置放大器将使用NE5532搭建电路。为了保证输入电阻足够大，我们选择同相组态，由于同相组态中Av=1+R2/R1,根据设计要求，取R1=910Ω， R2=22KΩ。具体电路图参见4-1
2.音调控制电路：
Rp1：高音调节电位器
Rp2：低音调节电位器
电容C：音频信号输入耦合电容
电容C1、C2：低音提升和衰减电容，一般选择C1=C2
电容C3：高音提升和衰减作用，要求C3的值远远小于C1。
各元件一般要满足的关系为：Rp1=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1。
通过仿真调试，选择合适的参数，参数见图4-5
3.功率放大器：
实验室可提供tda2030运放，通过网上查询资料，tda做成的运放电路形式一般有OTL、OCL、BTL三种。考虑到需要双电源供电，且第一次进行功放设计电路难度不宜过高，我们选择了OCL功放。
图3-1
图3-1为TDA2030的器件手册中的OCL功放电路，根据实际情况进行修改，实际电路图如图4-14
四.电路模拟仿真
前置放大器仿真部分
图4-1
前置放大器电路图
输入幅值为5mV 频率为1kHZ的信号时，前置放大器的输出信号为
图4-2
增益为AV1=83.3v/v
用波特测试仪测出的前置放大器的幅频特性和相频特性
图4-3
图4-4
测出前置放大器的fH=118.581kHZ BW=118.581kHZ
音调控制电路仿真部分
电路图
图4-5
输入频率等于1kHZ 幅值为1V的正弦信号，输出波形为
图4-6
测得增益Av=0.998V/V
幅频特性
RP1最左端 RP2在中间
图4-7
RP1最右端，RP2在中间：
图4-8
RP1在中间，RP2在最左端
图4-9
RP1在中间，RP2在最右端
图4-10
功率放大器仿真部分
电路图：
图4-11
以1kHZ的信号输入 调节输入信号幅值，最大不失真的输出电压为9.53V可得最大输出不失真功率P=11.35w
但是当输入为20kHZ时，最大不失真的输出电压为2.3V，使得输出功率达不到8w，且输入信号最大约为350mV,超过的话输出信号将会出现失真的情况。
解决方法：在第一级串联一个200k电位器减小输入电压，使得第三级功率放大器的输入信号幅值小于350mV， 以牺牲增益（输出功率）为代价确保信号在高频段不产生失真。
整机联调：
图4-12
当图中第一级的电位器位于50%时，可确保20kHZ的输入信号在5mV时不发生失真，此时用波特测试仪测出音频功率放大器的波特图
图4-13
fL=23.6Hz fH=23kHz BW=23kHz
相频图：
图4-14
在仿真时出现了问题： 如果输入信号为20kHz,5mV的输入信号，在不调整第二级放大器时并不会出现失真，但是当把高音控制调到最大12dB的增量时，输出波形出现失真。这是由于第三级的输入信号过大导致饱和失真引起的，解决的方法是继续降低放大器增益，此时可在第三级增加一个分压电阻达到减小第三级的输入信号幅值的目的。但同时这样将会牺牲更多增益，通过仿真测出此时的增益大概只有50dB,且最大输出功率约为0.567w 无法达到8w的额定功率。
更好的解决方法：前两级的放大器都没有问题，但是第三级会出现饱和失真，在仿真中通过调整参数并不能解决，可以改变电路结构或者使用其它功放。但是我并不会。
五.实际制作
根据仿真电路图可画出PCB版图
由于实验室提供的器材有限，我们决定选用实验室能提供的型号较多的贴片电阻电容。
输入频率为1kHZ 5mV的正弦信号，第一级的输出为402mV,增益为80.4V/V。第二级输出为430mV,增益为1.07V/V。第三级无输出。
第二篇：音频功率放大器设计实验报告
题目：音频功率放大器电路
音频功率放大器设计任务
1、基本要求
（1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。
（2）电压增益 >= 20dB。
（3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。
（4）功率放大电路部分使用分立元件设计。
Ø 发挥部分
（1）增加音调控制电路。
（2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20欧姆。
（3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。
（4）其他。
目录
1 引言·····························································
2 总体设计方案·····················································
2.1 设计思路·······················································
2.2 总体设计框图···················································
3 设计原理分析·····················································
3.1设计总原理图
3.2设计的PCB电路图
···
1 引言
在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。
2 总体方案
根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路
一、电路工作原理
图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。
RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。
R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为（R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。
C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。
2．电流反馈
电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。
从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若输入回路中仍然存在反馈量，即，则为电流反馈；若输入回路中已不存在反馈，即则为电压反馈。
判断电压反馈和电流反馈更直观的方法是根据负载电阻与反馈网络的连接方式来区分电压反馈与电流反馈。将负载电阻与反馈网络看作双端网络（在反馈放大电路中其中一端通常为公共接地端），若负载电阻与反馈网络并联，则反馈量对输出电压采样，为电压反馈。否则，反馈量无法直接对输出电压进行采样，则只能对输出电流进行采样，即为电流反馈。
电压负反馈可以稳定输出电压；而电流负反馈则可以稳定输出电流。区分电压反馈与电流反馈只有在负载电阻RL变动时才有意义。如果RL固定不变，因输出电压与输出电流成正比，所以，在稳定输出电压的同时也必然稳定输出电流，反之亦然，二者效果相同。但是当负载电阻RL改变时，二者的效果则完全不同，电压负反馈在稳定输出电压时，输出电流将更不稳定；而电流负反馈在稳定输出电流时，输出电压将更不稳定
二、元器件的选择
集成功率放大器TDA2030。
RP为碳膜电位器。
C1、C2为电解电容器，耐压为16V，C3、C4、C5为瓷介电容。
R1、R2、R3为碳膜电阻，额定功率为1/8W。R4为碳膜电阻，额定功率为1/4W。VD1、VD2为IN4007小功率整流二极管。B为4Ω或8Ω、15W全频扬声器。
三、电路制作
图2是本电路印制电路板图及TDA2030管脚图。
由于TDA2030输出功率较大，因此需加散热器。而TDA2030的负电源引脚（3脚）与散热器相连，所以在装散热器时，要注意散热器不能与其他元器件相接触。
四、PCB设计中应注意的问题
1．布线方向：
从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。
2．各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。
3、设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。
4．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一 定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。
5．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。
6．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；
7．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。
五．焊盘应注意的常见问题
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
焊盘的开口：有些器件是在经过波峰焊后补焊的，但由于经过波峰焊后焊盘内孔被锡封住，使器件无法插下去，解决办法是在印制板加工时对该焊盘开一小口，这样波峰焊时内孔就不会被封住，而且也不会影响正常的焊接。
焊盘补泪滴：当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。
相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有桥接的危险，大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。
六、总结
此次设计是我们提高专业能力的重要一步。从最初的选题到制作直到完成论文。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改论文，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 通过这次实践，我了解了音频功率放大器用途及工作原理，熟悉了音频功率放大器的设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。
此次设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。由于时间有限，未能完成全部安装与调试工作，对设计结果没有作出最后的检验，也感到遗憾。
最后，感谢老师全程的悉心指导和同学们的帮助。