课程设计任务书
初始条件：
可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；集成功放
TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。电容、电阻、电位器若干；或自备元器件。直流电源±12V，或自备电源。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表
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。完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。
（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。计算电路元件参数与元件选择、并画出总
体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真） ③ 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
时间安排：
1、 2007 年1月12日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程
设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2、 2007 年1月13日 至2007年1月19日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程
设计报告撰写。
3、 2007 年1月19日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书
1 绪论
1.1功率放大器简介
利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。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。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。
1.2常用集成功率放大器认识
集成功率放大器不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少、安装调试简单、使用方便等等优点、而且在性能上也优于分立元件，广泛应用于收录机、电视机、开关功率电路、伺服放大电路中，输出功率为几百毫瓦到几十瓦。
集成功率放大器是在集成运算放大器的基础上发展起来的，其内部电路与集成运算放大器相似。但是，由于功放在安全性、转换效率、输出功率和保真度方面有特殊的要求，它与集成运算放大器又有很大的不同，电路内部通常引入的是深度负反馈，并有过热、过电流、过电压等保护电路。
2 设计内容及要求
2.1设计的目的及主要任务
2.1.1设计的目的
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。完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。
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2.1.2 设计任务及主要技术指标
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。计算电路元件参数与元件选择、
并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）
③ 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
2.2初始条件
可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；
集成功放TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。电容、电阻、电位器若干；或自备元器件。直流电
源±12V，或自备电源。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表
3 设计思路
3.1 TDA2030官方资料
3.1.1 TDA性能参数
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。如图1所示，按引脚的形状引可分为H型和V型。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。意大利SGS公司、美国RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同类产品生产，虽然其内部电路略有差异，但引出脚位置及功能均相同，可以互换。3.2.2 译码显示模块。
电路特点：
[1].外接元件非常少。
[2].输出功率大，Po=18W(RL=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。
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[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（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。
TDA2030极限参数
参数名称 极限值 单位 电源电压(Vs) 输入电压(Vin) 差分输入电压(Vdi) 峰值输出电流(Io) 耗散功率(Ptot)(Vdi) 工作结温(Tj) 存储结温(Tstg)
3.1.2引脚介绍
±18 Vs ±15 3.5 20 -40-+150 -40-+150 V V V A W ℃ ℃
1脚是正向输入端
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。
3.1.3注意事项
TDA2030具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V的话，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。 热保护：限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载（甚至是长时间的），或者环境温度超过时均起保护作用。
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与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所损害，如果发生这种情况，Po=（当然还有Ptot）和Io就被减少。 印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流通过。
装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过260℃，12秒。
虽然TDA2030所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。
3.2 TDA2030应用电路
3.2.1三大类功率放大电路
1OCL（Output Condensert Less）电路：它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相连，因此必须设置保护电路。具有恒压输出特性。允许选择4欧、8欧或16欧负载。最大输出电压振幅为正负电源值。
2OTL（Output Transformer Less）电路：它是一种输入级与扬声器之间采○
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。
3BTL（Balanced Transformer Less）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。BTL电路的主要特点有：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
基于以上三种功放的介绍，为了达到最佳的效果，设计选择BTL电路
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3.2.2 应用电路
上图所示的数据为官方提供的，那么我们可以根据设计的需要适当改变某些元器件的参数，特别是负反馈的电阻值，所以在安装时可以用电位器来替代起反馈作用的电阻用于调试时的调整。 3.2.3参数的确定
C1、C4、C5越大低频特性越好，但是越大的电容隔直性能越小、电路稳定性差。
R3和R5起负反馈作用，稳定输出功率，由于电路中存在非线性元件所以即使输入的是正弦信号也不可避免的出现输出是真的现象，而引入了负反馈后可以减小非线性失真，还能拓宽同频带。
通过调节R3、R5、R7来实现对输出幅度的调节从而控制输出功率。
根据课本提供的公式 ，而我们现在用的是双TDA2030所以计算的功率是单个TDA2030的四倍即：，因为P=10W P= 所以=V 对于单个放大器输出电压u、有 而 可以取V, 计算可得 根据对称性都取，鉴于22电阻较容易购买可改为22
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4仿真及分析
4.1仿真软件介绍
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
4.2调试过程及结果
首先放置好如图所示元器件
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1使输入信号为300mvp 20Hz时，输出为： ○
2使输入信号为300mvp 20KHz时，输出为： ○
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在仿真的过程中逐渐改变输入信号的幅值可以发现当输入600mvp时刚好失真，所以电路失真率可以符合设计要求。频率响应范围也符合设计要求。
5 硬件调试
认真仔细搭好实物图如下：
将实物带入实验室，在输入端加不同参数的正弦信号，用双踪示波器观察输入与输出信号的失真度，并随时调节电位器的阻值使电路的性能更加完善。经调试设计的各项指标均达到预期仿真的结果。
6 心得体会
本次课程设计至此已经接近尾声，两周的时间虽然很短暂，但在这两个星期的设计过程中收获颇丰。设计的核心内容就是分析功率放大器的各项性能指标的实现和仿真软件的使用。整个设计过程中首先对模拟电路这门课程有了更深的了解，因为课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对模拟电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；平时的实验只是针对某一个小的
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功能设计，而此次得功放课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计；其次，在电路仿真的过程中总会出现一些问题，需要我们细心解决，所以这两周下来，我对电路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通过此次课程设计，我对设计所用到的软件有了更加深刻地了解，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。
感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们的动手能力。通过这次课设让我明白了理论和实际操作之间差距，而且也让我很明确得意识到自己在数电上有很多的知识漏洞，以后应该多钻研一下。同时也感谢指导老师在设计过程中的辅导以及同学的帮助。
参考文献
[1]吴友宇．模拟电子技术基础．北京：清华大学出版社，2009． [2]刘岚，叶庆云．电路分析基础．北京：高等教育出版社，2010．
[3]尹勇，李林凌．Multisim电路仿真入门与进阶．北京：科学出版社，2005． [4] :童诗白,华成英．模拟电子技术基础(第4版)．北京：高等教育出版社,1980．
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