音频功率放大电路设计毕业设计.doc

29淮南师范学院2012届本科毕业论文毕业论文题 目： 音频功率放大电路设计 目 录摘要（1）前言（2）1绪论（2）1.1课题研究及发展现状（2）1.2论文结构综述（3）2音频功率放大电路的Multisim仿真与设计（4）2.1Multisim仿真软件介绍（4）2.2A类功放的特点及其Multisim的仿真分析（5）2.3B类功放的特点及其Multisim的仿真分析（7）2.4AB类功放的特点及其Multisim的仿真分析（9）2.5OTL功放的特点及其Multisim的仿真分析（10）2.6本章小结（12）3音频功放实物制作（13） 3.1Altium Designer 6.9简介（13）3.2电源的设计与选择（14）3.2.1线性电源方案（15） 3.2.2开关电源方案（16）3.3以TDA2005为核心的音频功放实物制作（17）3.3.1TDA2005简介（17）3.3.2TDA2005功放设计制作（17）3.4以LM386为核心的音频功放实物制作（20）3.4.1LM386简介（20）3.4.2LM386功放的Protues仿真及其实物制作（21）3.5扬声器的选择（22）3.6TDA2005功放系统实物图（22）4TDA2005功放系统的参数测试与分析（23）5总结（23）致谢（24）参考文献： （24） 音频功率放大电路设计摘 要：在本次设计中首先使用了Multisim 10.0电路仿真软件对常用音频功率放大电路进行仿真、分析、改进、设计，进而总结出各类音频功放的优缺点，加深对音频功放电路的学习和理解；然后以集成器件TDA2005为核心器件使用Altium Designer 6.9绘制电路原理图、PCB图、并通过刻板、焊接等一系列步骤设计制作出了一款便于携带、连接方便，有音量控制、高音控制、左右声道均衡控制的音频功放实物。通过不断改进，最终较好的完成了毕业设计的任务，达到了毕业设计的目的。关键词：音频功放；Multisim仿真；TDA2005；Altium Designer；雕刻机Audio power amplifier circuit designElectrical and Information Engineering Department, Huainan Normal UniversityAbstract: During this design, At First,I used Multisim 10.0 circuit simulation software to simulation, analysis, improvement, design the commonly used audio power amplifier circuit.Second,I summed up the advantages and disadvantages of various types of audio amplifier.So that I can deepen learning and understanding of the audio amplifier circuit.And then I used the integrated TDA2005 as the core component , I used Altium Designer 6.9 to draw the circuit diagram, PCB diagram, After rigiding, welding, and a series of steps designed.Finally I produced a portable, convenient connections, volume and treble control, balanced left and right channels control audio amplifier. Through continuous improvement,I completed the graduation design tasks and achieved the goal of the graduation design.Key words: Audio amplifier; Multisim; TDA2d005; Altium Designer; Engraving machine前言近年来，汽车电子高速发展，且随着人们对享受的要求越来越高，车载功放已经成为车载娱乐系统中不可缺少的一个功能模块并做为评价汽车舒适性的依据之一，其作用是对音频输入的信号进行功率放大，使电信号具有推动音箱的能力。本课题旨在设计一款适合驾驶员使用的便于携带、连接方面且具有音量控制、高音控制、左右声道均衡控制的车载功放设备，并且在研究过程中不断提高自身综合能力。本课题的研究呈现了目前车载功放的发展现状，找出目前市场上车载功放的优点和不足，扬长避短，提出较优的设计方案，经过可行性分析、理论设计、实物制作、论文写作等环节，最终形成了一款较为理想的车载功放类设备。在本次研究与设计过程中，通过对音频功率放大器进行原理设计、参数推导，仿真分析从而提高了自己的理论设计和计算能力；通过绘制原理图、PCB图，并刻板、焊接、调试、封装，提高了自己的实践和动手能力；通过检测、记录、分析数据提高了自己的分析和总结能力；通过论文的写作熟悉科学研究论文的规范化要求和写作技巧，为以后科学研究论文的写作打下坚实的基础。1 绪论1.1 课题研究及发展现状随着汽车电子技术的迅速发展和消费者对音频体验要求的提高，车载音频系统也在不断发展和升级。音频功放按其工作原理可分为A类(甲类)、B类（乙类）、AB类（甲乙类）和D类(丁类)，这几类功放在车载音频系统应用中有各自的优缺点。1 A类功放是一种完全的线性放大器。效率较低，通常只有20-30%，故A类功放在汽车音响的应用中较为少见，但A类功放几乎无失真（无交越失真和开关失真），听感质感好，尤其是当输入小信号时，因此深受音响发烧友青睐。2B类功放也是一种线性放大器，但是其工作原理与A类功放完全不同。当正负通道开启关闭时，常常会产生交越失真，尤其是在电平较低的情况下，因此B类功放并不是真正意义上的高保真功率放大器。但是由于其功放效率较高，目前在一部分汽车音响系统中仍保留对其的采用。 2AB类功放是同时具备A类与B类功放优势的一类功放。与前两类功放相比，AB类功放可以说在性能上的妥协。虽然AB类功放仍然会产生交越失真，但是在效率和保真度方面优于A类和B类功放，因此AB类功放成为了目前汽车音响设备中应用较为广泛采用的功率放大设计方案。34D类功放与A类，B类以及AB类放大器不同，其工作原理是基于开关晶体管的，可以在极短的时间内完全导通或截止。因此产生的热量很少。理论证明，这种类型的放大器效率非常高，在理想情况下可达100%，然而，迄今还没有找到理想的开关元件，难免会产生一部分功率损耗，但是不管怎样，它的放大效率还是达到90%以上。近几年的技术发展使D类功放的元件集成到一两块芯片中，并且价格也在不断下降。故目前此类功放已经被较广泛的使用于汽车音响设备中。5时至今日，模拟音频功率放大器已经经历了近百年的不断改进和完善，已达到其顶峰，再有突破性的进展很难。因此人们开始开发研究数字功放产品， 21世纪是数字化、信息化的时代，全新的技术体制将会引发全新的技术产业革命。从MPEG-1到MPEG-3，从数字杜比（AC-3）到DTS等。数字功放将会是国际上各大厂商关注的焦点。例如全球最大的视听设备制造商SONY公司和非常著名的日本汽车音响制造商Alpine都先后推出它们的数字功放产品。由此可见，数字功放的春天即将到来。6 TDA2005是一块非常实用的立体声音频放大芯片，具有输出功率大（最大可以达到20W+20W），工作电压范围广（8-18V），失真度小，外围元件少等特点。能够满足音量控制、高低音控制、左右声道均衡控制的课题研究要求。7 81.2 论文结构综述论文第二章首先从1.1节第二段中几类音频功放典型电路的仿真分析开始，逐步研究、改进，从而设计出了较优的音频功放电路。论文第三章主要是以TDA2005为核心器件，通过使用Altium Designer 6.9绘制电路原理图、PCB图，并通过使用雕刻机刻板，焊接等一系列步骤，最终设计制作出功放实物，另外第三章中还研究了集成功放LM386的用法，并且也制作了出实物。论文第四章对本次设计进行了全面的总结，找出设计存在的不足之处，以便在今后的学习生活中改进，争取做得更好。论文最后向对我进行精心指导的沈晓波老师以及向我提供帮助的组织和个人进行致谢。2 音频功率放大电路的Multisim仿真与设计2.1 Multisim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。通过Multisim和虚拟仪器技术，我们可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim推出了许多版本，本次设计使用了Multisim 10.0进行音频功放电路仿真设计，其界面如图1所示。其基本特点如下：通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路 通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为 借助高级电路分析, 理解基本设计特征 通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试 通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间9图 1 Multisim 10.0界面2.2 A类功放的特点及其Multisim的仿真分析A类功放又称为甲类功放，其输出级中的两组晶体管始终处于导电状态，也就是说不管有没有信号输入它们都存在传导电流，并且这两个电流等于交流电压的峰值，这样交流在最大信号情况下流入负载。当没有信号时，两个晶体管中具有相同的电流，由于在输出中心点上电流或电压处于平衡，因此无电流输入扬声器。当信号趋向正极时，电路上方的输出晶体管允许流入较多的电流，而流经下方的输出晶体管的电流则相对减少，由于电流的不平衡，使得电流流入扬声器从而推动扬声器发声。 A类功放在所有功放方案中具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大信号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不使用负反馈电路，它的开环失真仍十分低，因此A类功放被称为是声音最理想的放大电路路设计。但同时这种设计也存在弊端，A类功放最大的缺点是效率低，因为无信号输入时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当信号电平增加时，有些功率可进入负载，但仍有许多电能转变为热量，由此可见，A 类功率放大电路的效率较低，最高也只能达到 50%，尤其是当功率放大的输出管的发热量很大，其中有用的音频信号仅为20% 左右，其余 80% 的无用功率都将通过巨型散热器以热能形式散发出去。故甲类功放不仅非常耗电，且功率特低。甲类功放缺点虽多，但多年来一直以失真最小（无开关失真和交越失真）、保真度高、音色最棒而著称。仅从失真的角度来看，它是一种优质的线性放大电路，其声音表现是相当不错的。由于较小的非线性失真，使得A 类功率放大器一般都用在较高档次的音响系统中。210总而言之，A类功放是高保真功放的最理想选择，它能够提供非常平滑的音质，低音浑圆，高音透明开阔，这些优点在用户体验上可以补偿它的缺点。不过由于A类功率放大器的发热量较大，为了较有效的处理其散热，A类功放必须采用大型的散热器。同时由于它的效率较低，使得其供电电源一定要能够提供较充足的电流。例如一部25W的A类功放器的供电电源的能力至少能够供一部100W的AB类功放器使用。因此A类功放的体积和重量都比AB类要大，这就使得其制造成本增加，同时其售价也随之增加。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。11A 类功率放大器的典型电路的Multisim仿真如图2所示。图 2 A类功率放大典型电路 图2所示的电路图对应的输入、输出波形及其相应参数如图3所示。图 3 A类功率放大典型电路输入、输出波形图2.3 B类功放的特点及其Multisim的仿真分析B类功放又称为乙类功放，这种功放的工作方式是当无信号输入时，输出级晶体管不导电，因此不消耗功率。当有信号输入时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波的放大，因此在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，从而形成了非线性。故纯B类功放产品较少，因为在输入信号非常低时失真会十分严重，并且交越失真使得声音变得粗糙。乙类功放的效率平均约为75%，产生的热量比甲类机低得多，可以使用较小的散热器。27图4所示的为简化的B类功放。为理论分析方便，用的是双电源供电的OCL电路，与单电源供电的OTL电路本质上是一样的。图中，在输入信号U1是正半周时，Q1导通，Q2截止，RL上也得到接近相同幅度的正半周信号；负半周情形相反。于是负载RL上的电压为： （2-1） 功放管Q2导通时的瞬时管耗为： （2-1）因为Q2只有半周处于导通，故其平均管耗为： （2-2）当时， （2-3）由于输出最大功率，因此管耗最大值为： （2-4）而电源总功耗为： （2-5）故B类功放的功率为： （2-6）当=时，B类功放的效率达到最大，其效率为： （2-7）图 4 简化的B类功放仿真图图4所示B类放大电路中会由于功放管Q1和Q2的导通电压造成的交越失真，其输出波形如图5所示。图 5 B类功放输出波形（存在交越失真）2.4 AB类功放的特点及其Multisim的仿真分析AB类功放又称为甲乙类功放，与前两类功放相比，AB类功放可以说在性能上的妥协。AB类功放通常有两个偏压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。它在小信号时采用A类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某一电平时自动转为B类工作模式从而获得较高的效率。一般来说10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量，是一种颇为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏压调得甚高，使其在更宽的功率范围内以A类模式工作，这样一来声音接近纯A类机，但同时产生的热量也相对增加。1112将图4中V1和V2的电压都改为0.75V，分别为Q1和Q2提供导通电压，这时后交越失真已被消除，输出功率也变大了，但是同时电源电流也同时增大了，可见效率比B类功放要低，一般可达到50%-60%。AB类功放典型电路如图6所示。图 6 AB类功放典型电路图AB类功放输出波形如图7所示。图 7 AB类功放输出波形图（交越失真已消除）2.5 OTL功放的特点及其Multisim的仿真分析OTL为Output Transformer Less的缩写，由此可知OTL功放为单端推挽式无输出变压器功率放大电路。它通常采用单电源供电，从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。 以前大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是过去的这种电路由于体积大、笨重、频率特性不好等缺点，现在已经很少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前较常见的一种功率放大电路。它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。7 总而言之，OTL电路的优点是只需采用一组电源供电。缺点是需要能把一组电源变成了两组对称正、负电源的大容量电容，同时低频特性较差。其仿真电路如图8所示。仿真图中增加了多种测试仪表以方便调节和测试，并且在实验中对供电电压的选择做了优化调整，调试RW1。保证Q1和Q3的E极电压为等VCC的一半，即10V，再适当调节RW2和RW3。使Q1和Q3两个功放管的基极间压差为15V。该仿真电路的仿真结果如图9和图10所示，由输出波形可见该电路消除了交越失真，并且在较小的总谐波失真度的情况下输出了1W以上的功率。此电路还可以完成在总谐波失真度11的情况下，输出4W的功率，这时的效率可达61，可见此类功放性能较好。7图 8 OTL功率放大电路图 9 OTL功率放大电路输入、输出波形图 10 OTL功率放大电路输出功率等参数2.6 本章小结本章主要对各类功放电路进行了较详细的仿真、分析、设计，通过仿真使我了解了各类功放的主要优缺点，其主要特点如表1所示。13表 1 各类功放电路特点比较放大器种类A类B类AB类OTL主要优缺点高保真，效率低，发热量大效率高，但存在交越失真A、B类功放的折中方案失真度小，效率高，是一种较优的音频功率放大方案导通角度=360=180180360180360失真度失真最小失真度略高于AB类，有交越失真可消除交越失真 失真度小，谐波失真较小效率效率最低，在50%以下效率约为50%至78.5%效率略低于B类 效率较高，可达60%以上主要用途失真度低的小功率放大产品大功率放大产品一般的音频放大产品近几年广泛应用于各类音频放大产品中3 音频功放实物制作3.1 Altium Designer 6.9简介在本次设计的实物制作中使用到了Altium Designer 6.9进行电路原理图和PCB图的绘制。Altium Designer 6.9是原Protel 99 SE 等多个版本的升级版。其组件功能及其特点如下:Foundation：电子产品设计前端，包含了原理图输入、电路仿真和验证和PCB及CAM文档资料浏览功能；Board Implementation：传统板级电路设计、验证及CAM文档编辑功能；Embedded Intelligence Implementation：基于大规模可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）的数字电路设计、片上可编程嵌入式系统软件开发和数字电路实时验证功能；一种同时进行PCB和FPGA设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能；强大的前端将多层次、多通道的原理图输入、混合信号仿真、VHDL开发和功能仿真及布线前信号完整性分析结合起来；引入了以FPGA为目标的虚拟仪器，当其与Live Designeable硬件平Nano Board 结合时，用户可以快速、交互地实现和调试基于FPGA的设计；PCB和FPGA之间的全面集成，从而实现了自动引脚优化和非凡的布线效果；交互式编辑、出错；全面的项目管理，设计团队和版本控制功能包括原理图SCH到PCB和PCB到FPGA双向同步功能；设计库具有81000多种元件，包括针对FPGA设计的拿来即用、预先合成的IP元件；支持高速电路设计，具有成熟的布线后信号完整性分析工具；Orcad、PADS、AutoCAD和其它软件的文件导入和导出功能；完整的ODB+/ Gerber CAM-系统使得用户可以重新设计较早版本的设计，弥补设计和制造之间的差异,全面的向下兼容特性。Altium Designer 6.9显示主界面包含了DXP系统菜单、查看导航、工作面板、主设计窗口、面板控制栏等，其工作界面如图11所示。Altium Designer 6.9还具有元器件报表、信号完整性分析图、扫描各种参数、给出合适的参考值、串扰分析、自动引脚优化等很多功能。14图 11 Altium Designer 6.9工作界面3.2 电源的设计与选择对于高楼大厦来说，地基最为重要，而对于音响设备来说，良好的供电系统是至关重要的，它是评价音响系统性能的主要指标。在音频信号放大等处理技术领域，有一部分设计人员往往忽略了电源的重要性。实际上电源电压的高低变化并不只是使功放的输出功率作出相应变化而已，受到其影响的是几乎所有的听音特性。对于音频功放的输出功率而言，电源电压的波动，使输出功率也随之相应变动，尤其是当播放大动态音乐信号的情况下，假如电流的供应跟不上音乐大动态频繁的变化，那么供电电压就会随着音乐大动态高峰的来临而降低，其结果造成了输出波形削峰失真，当情况严重时音乐信号波形会被削切成方波从而出现破音。不仅如此，如果电源的内阻过大也会导致较大的谐波失真（THD），尤其是奇次谐波失真,它会导致功放的声音表现为粗糙，生硬、甚至刺耳。因此这也是困扰着所有音频功率放大器设计人员的最大难题，再加之由于整流二极管的开关速度不够快而产生的瞬间尖峰脉冲干扰，使得音频功率放大器的电源系统的处理更趋复杂。由此可见，对电源系统进行科学的处理(选件、元件布局、电路布线等)，是高品质音频功率放大器设计成功的关键因素。3.2.1 线性电源方案线性电源即是所谓的“变压器+大水塘”，学名就是（环形）电源变压器加大电解电容滤波。由于TDA2005工作电压为8-18V，最大输出功率可达双20W，因此我选用了输入为220V，输出电压为 12V，输出功率可达50W的变压器作为电源变压器。以提供较充足的电能。为了减弱电源谐波对音频放大器性能的影响，我采取了增加专用的滤波通路，即在使用大的滤波电容的同时，增加了小的滤波电容，为多次谐波提供专用通路，从而减弱电源谐波信号的干扰。鉴于LM386的工作电压为4-18V，输出功率为1W左右，因此我在电源模块中还使用三端稳压器LM7012和LM7805提供12V和5V电压输出，为小功率的放大器提供电源。78XX系列三端稳压器较常用，故其特点在此不予赘述。线性电源电路原理图如图12所示。图 12 线性电源电路原理图线性电源各输出电压端子实测电压如表2所示。其实物图如图13所示。表 2 线性电源电压输出端电压实测值输出端子整流滤波后电压端子12V端子5V端子实际输出电压16.8V11.9V4.9V图 13 线性电源实物图由于本次设计功放的输出功率不是很大，因此线性电源方案能够满足系统供电的需求。1,7,153.2.2 开关电源方案由于线性电源在功放输出功率加大的时候功率因数较低，输出工作电压恒压特性较差。当功放输出功率越大的时候，大容量滤波电容上（大水塘）的电压就变得越低，理想上当输出电流较大的时候，希望滤波电容上的电压能够带更大的负载，但是这种方案恰恰相反，从而出现了以下矛盾。当功放输出的功率变大的时候，大容量滤波电容上的电压反而急剧降低，严重的时候使得变压器磁饱和根本送不出电能。另外变压器的输出电压还受到电网电压变化的影响，电网电压降低，输出电压也随之降低，反之增高。并且变压器+整流桥+大容量电容的滤波电容使得线性电源的体积和质量较大，给人以笨重的感觉。相反，开关电源具有功率因数高，重量轻效率高，最重要的是开关电源的输出工作电压恒压特性非常好，并且目前开关电源的技术也日趋成熟。鉴于以上分析，我尝试了使用输出电压12V输出功率80W的开关电源给系统供电，其实物图如图14所示。由于本系统输出功率并不是很大，因此两种电源方案效果相差不大。但是当涉及到大功率音频功放时，开关电源方案将会优于线性电源方案。6,12图 14 开关电源实物图3.3 以TDA2005为核心的音频功放实物制作3.3.1 TDA2005简介TDA2005是一块非常实用的立体声音频放大芯片，具有输出功率大（最大可以达到20W+20W），工作电压范围广（8-18V），失真度小，外围元件少等特点。能够满足音量控制、高音控制、低音控制、左右声道均衡控制的课题研究要求。图15为TDA2005引脚图。7图 15 TDA2005引脚图3.3.2 TDA2005功放设计制作本次设计使用了Altium Designer 6.9绘制电路原理图、生成PCB图，经过雕刻机雕刻，然后焊接调试，最终制作出了具有音量控制，高低音控制，左右平衡控制的功放实物。以TDA2005为核心的功放设计原理图如图16所示。为了便于多种场合使用，功放板设置了交直流两种电源输入，交流通路采用快速开关二极管作为整流二极管以减小因二极管开关速度较慢造成的失真。如图，四个双联滑动变阻器分别用于音量调节、高音调节、低音调节和左右平衡调节。2,7图 16 TDA2005功放板原理图在PCB的绘制过程中，我注意并优化了元器件和线路的排布，并且用GND覆铜，对不同路信号进行隔离以降低干扰。TDA2005功放板PCB图如图17所示。图 17 TDA2005功放板PCB图经过焊接、调试，最终达到了预期目标。在调试过程中，为了便于观察功放板性能，我使用了Protues7.0仿真软件中的SINE元件和其的虚拟元件库中的Speaker进行仿真，从而驱动笔记本电脑的声卡发生，从而产生正弦波。其连接方式见图18所示。图 18 使用Protues仿真驱动电脑产生正弦波的电路TDA2005功放板实物图如图19所示。其右声道输入、输出波形如图20所示。波形图中幅值较小的为输入波形，幅值较大的为输出波形。实验证明调节图中对应音量调节旋钮可以改变输出信号的幅值，由此可见，功放板音量调节功能正常。其左声道输入、输出波形与右声道大体相同，鉴于篇幅有限，在此不予展示。15图 19 TDA2005功放板实物图图 20 TDA2005功放板右声道输入、输出波形功放板左右平衡调节效果如图21所示。当左右声道输入波形相同时，调节前左声道输出波形幅值小于右声道输出波形幅值，调节后左声道输出波形幅值大于右声道输出波形幅值。可见左右平衡调节功能正常。图 21 左右平衡调节效果显示经过实际试验证明，功放板高低音调节功能也正常。至此以TDA2005为核心器件具有音量调节，高低音调节，左右平衡调节的音频功放板实物制作完成了，基本满足了毕业设计开题报告中的要求。3.4 以LM386为核心的音频功放实物制作3.4.1 LM386简介LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类音频功放产品。其具有功耗低，工作范围宽（4-18V），外围元件少，低失真度，电压增益可调等优点。它的内置电压增益为20。但当在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，最大可至 200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。其内部电路原理图和其引脚图如图22所示。31617图 22 LM386内部原理图及其引脚图3.4.2 LM386功放的Protues仿真及其实物制作本次设计我使用了LM386制作了具有最大200dB增益的音频功放，其Protues仿真图以及其仿真输入、输出波形如图23所示，波形图中幅值较小的为输入波形，幅值较大的为输出波形。图 23 LM386功放电路的Protues 仿真仿真之后我用实际器件搭建了电路，发现实物效果与仿真结果基本一致。LM386实物图与其输入、输出波形如图24所示。波形图中幅值较小的为输入波形，幅值较大的为输出波形。通过实验证明，通过改变1脚和8脚之间的电容和电阻值可以改变LM386的增益。3图 24 LM386功放实物及其输入、输出波形3.5 扬声器的选择一个良好的音频系统的功放和扬声器之间的匹配是至关重要的。关于扬声器的原理这里不予赘述，由于本次设计是针对汽车音频系统，因此要求扬声器的高低音单元响应都应有较小的失真，并且扬声器的额定功率要足够大。经过分析，我最终选用了一对额定功率为130W的汽车高低音喇叭作为功放的扬声器。实际证明，这种扬声器能够满足系统的要求。其实物如图25所示。6图 25 汽车专用高低音喇叭3.6 TDA2005功放系统实物图使用了包装盒对TDA2005功放系统进行了封装后的整体实物图如图26所示。通过参数测试和实际使用说明本功放板功能良好，性能稳定，达到了毕业设计的目的。图 26 TDA2005功放系统实物图4 TDA2005功放系统的参数测试与分析经过电路原理图设计、绘制，pcb排版、布线等一系列步骤，最终使用示波器，万用表等测量设备测得系统参数如表3所示。表 3功放系统参数测试项目工作电压(V)音域(HZ)失真度输入阻抗()负载能力()输入灵敏度阻尼系数输出功率（W）最大值1880K1%9.8K11218.9典型值120.5%8最小值81000.1%187mv通过与市场上其他功放产品相比，本功放具有以下特性：1.工作电压范围广，并且具有交直流两种输入接口，方便实用。2.输出功率大，本功放最大输出功率可达将近20W。3.具有音量调节，左右平衡调节等功能，满足了使用者对听觉的不同需求。4.体积小，易于携带。（20*15*7）cm35.成本低，价格便宜等。5 总结在本次毕业设计选题后，我首先查阅了大量的关于音频功放的书籍、学术论文等相关资料。从而制定出本此毕业设计的研究步骤。本次毕业设计首先从几种典型的音频功放电路的Multisim仿真分析开始，逐步深入，通过认真分析各类音频功放电路原理，总结各类音频功放电路的优缺点，从而设计出了轻便的OTL类功放。接着，通过查阅相关资料，使用Altium Designer 6.9完成了TDA2005的原理图和PCB图的绘制，并且通过雕刻、焊接、调试等一系列步骤，最终制作出了具有音量调节、高低音调节和左右平衡调节的音频功放实物。该实物功能较良好，性能较稳定，基本达到了设计目的。本次设计还对集成音频功放芯片LM386进行了仿真分析和实物制作，也达到了理想的目标。但是，在本次设计中还存在一些不足。有客观上的原因，如元器件购买不易，设计时间较紧等。同时也有主观上的原因。如在画电路图时会由于粗心造成错误，虽然后期检查出来了，但还是已经造成了时间的浪费。又如后期论文的写作过程中会忘记及时保存和备份从而导致不必要的丢失，加大了工作量。通过本次毕业设计使我熟悉了科学设计的基本步骤，掌握了学术论文的写作方法，同时发现自身的不足，使之得以及时改正，从而为今后的工作、生活、学习打下良好的基础。致谢能够按时保质的完成本次毕业设计和论文，我首先要感谢我的毕业设计导师沈晓波老师，从开题到选题，从选题到仿真设计、实物设计，以及后期的调试和毕业论文写作，他都孜孜不倦，认真耐心的为我指导，感谢他为我以及和我一起进行毕业设计的同学们提供了良好的技术指导以及氛围和谐、积极向上的实验室环境。此外我还要感谢和我一起学习，一起进步的电子设计协会战友和毕业设计战友，在此次设计过程中，我们相互讨论，相互学习，相互帮助，共同进步。我为能够和你们在一起成长而感到高兴。最后还要感谢学校和电气信息工程学院给我们提供了丰富的图书资源和实验室资源，以及其他给我提供过帮助的组织或个人。谢谢你们！参考文献：1 邱关源，罗先觉.电路（第五版）M.北京: 高等教育出版社，2006: 115-123.2 康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）M.北京:高等教育出版社，2006: 381-406.3 樊茂.音频功放ClassD和ClassAB漏音问题及解决J.北京电子科技学院学报，2009,16（2）: 84-86.4 凡 文.D类音频功放J.电子世界，2005,7: 48-50.5 姚福安.D类音频功率放大器设计J.山东大学学报，2003，33（6）: 665-670.6 张平.关于D类音频功率放大器的研究J.安阳大学学报，2002,2: 16-18.7 肖景和，赵健.高保真音响与家庭影院音响系统M.北京:人民邮电出版社,2000: 107-544.8 曾广兴.现代音响技术应用M.广东:广东科技出版社,1997: 1-136.9 朱彩莲.Multisim电子电路仿真教程M.西安：西安电子科技大学出版社，2007：1-165.10 孙一鸣.高效A类音频功率放大器J.电声技术，1989,4: 36-41.11 陈伟鑫.音频功放分类组合电路J.实用影音技术，1999,10: 45-49.12 李鸿基，龚敏.音频功率芯片中AB类输出运放的设计J.现代电子技术，2007,20: 192-194.13 龚伟.音频放大器控制方式综述J.重庆大学学报，2003,26（2）: 117-12214 徐向民. Altium Designer快速入门M.北京：北京航空航天大学出版社，2009：8-12.15 谢自美.电子线路设计实验测试（第二版）M.南京:华中科技大学出版社，2000: 239-308.16 方佩敏.音频功率放大器J.电子世界，2003,8: 46-47.17 钱志远.漫谈数字功放J.电子世界，2005,2: 10-11.18 韩广兴.数码环绕音频功放电路详解J.电子世界