基于TDA2030A功放制作详细教程

TDA2030A功放教程

一：制作要求

运用TDA2030A与简单外围电路制作一个音频功放电路，把来自信号源的微弱电信号进行放大，以此驱动扬声器发出声音。

二：制作目的

1、让会员们接触TDA2030A这款芯片，熟悉并掌握TDA2030A的工作原理，及其简单应用。

2、让会员们学会分析电路并且能读懂电路，培养会员们的识图能力。

3、通过这次制作活动，还可以让会员们与之前的语音录放仪结合起来，进一步让他们进行扩展。

让会员们学会合作，提高我们协会整体团结、合作的工作能力，培养协会的团结精神。

三：制作方案

【1】总电路图

本电路可以将是利用运放TDA2030A 制作的功率放大器。电源电压为±12V 至±22V 。输出的最大功率为18W 。

该电路为深度负反馈电路，输出电压的放大倍数约为Av=R1/R2=32.3(具体放大倍数请参考模电书籍负反馈部分)。其中R4选用大功率水泥电阻，因为空载时流过R4的电流会过大。D1与D2为二极管，有黑线或者银色线的一端为负极。没有标有正负号的电容为无极电容，不需要区别正负极。标有正负极的电容要区分正负。电容接错会爆炸。

【2】电路元器件

2.1 TDA2030A 芯片

本次制作的功放是基于集成运放芯片TDA2030A 芯

片，该芯片有5个引脚，分别是：1、正相输入端 2、

反相输入端 3、电源负极 4、输出端 5、电源正极。

信号从正相输入端输入时，输出端的放大信号与正相 输入端的相位相同；信号从反相输入端输入时，输出

端的放大信号与反相输入端的相位相反。5脚和3脚分

别与电源正负极相连，为运放提供能量。

2.2 单联电位器

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化 规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移

动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端

即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位

器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者

可视作一可变电阻器。而双联电位器简单来说就是

有两个三脚电位器构成。

2.3 立体声插座和插头

这是我们在电子市场上买到的3.5mm 立体声耳机插座。它

的机械尺寸如下：

从耳机插座底面的管脚旁边会有①②③④⑤的编号，对应

尺寸图。

TDA2030A 实物图

单联电位器

立体声插座

一般来说耳机采用3段式的插头，插头直径一般有3.5mm和2.5mm，不同直径的插

头对应不同直径孔的耳机插座，所以“公”和“母”要对应。

根据三段式的耳机插头的接线，就可以确定耳机插座的连接：

1脚接地，2脚接右声道（Right），5脚接左声道（Left）。在耳机接头没插入插座的时候，2脚和3脚，4脚和5脚是接在一起的，而一旦接头插入插座的时候，2脚和3脚，4脚和5脚会分开。所以从系统可靠性的角度来说，3脚和4脚应该接地，这样的话，耳机没插的时候，左右声道输入接地，系统输入为0。很多时候，我们都会把不用的3脚4脚悬空，那么2脚和5脚也是悬空的,这样带来的风险就是，万一会从外界串

入一个大电流，会从2脚和5脚传到板子上，从而会烧毁芯片。

【3】原理简介

3.1功放介绍

功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

3.2 半导体和三极管

P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入少量的三价元素（如硼），是指取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体。由于杂质原子的最外层有3个价电子，所以当他们与周围的硅原子形成共价键是，就产生了一个“空穴”。

N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。有杂质原子的最外层有五个价电子，所以除了与其周围硅原子形成共价键外，还多出一个电子。多出的电子不收共价键的束缚，只需获得很少的能量，就成为自由电子。

PN结：P型半导体与N型半导体相互接触时，其交界区域称为PN结。P区中的自由空穴和N区中的自由电子要向对方区域扩散，造成正负电荷在PN 结两侧的积累，形成电偶极层。

P端接电源的正极，N端接电源的负极称之为PN结正偏。此时PN结如同一个开关合上，呈现很小的电阻，称之为导通状态。

P端接电源的负极，N端接电源的正极称之为PN结反偏，此时PN结处于截止状态，如同开关打开。结电阻很大，当反向电压加大到一定程度，PN结会发生击穿而损坏。

三极管：半导体三极管也称为晶体三极管。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。

三极管功能：在数字电路中，三极管实质上是一个受基极信号控制的无触头开关。只要在三极管的基极输入相应的控制信号，就能使三极管处于截止（相当于开关断开）和饱和（相当开关接通）状态，起到开关的作用；在模拟电路中，三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。

3.2 运算放大器

集成运放有同相输入端和反向输入端，这里的“同相”和“反相”是指运放的输入电压与输出电压之间的相位关系。

3.3 虚短和虚短的概念（分析运放的重要依据）：

运放工作在线性状态时，利用运放的理想模型可以推出两条结论：

1、运放两输入端的电位箱等，即：U+ = U-，

U+和U-分别为运放同相输入端和反向输入端的电位。从上式看，运放两输入端好像是短路，但并不是真正的短路，因此成为虚短。只有运放工作在线性状态下时，才存在虚短。

2、运放量输入端的输入电流为0，即：i+ =i- = 0，

上式中，i+和i-分别成为运放同相输入端和反相输入端的输入电流。从上式可见，运放输入端像开（短）路，但并不是真正的断路，因此成为虚断。

3.4 保护措施：

集成运放在使用中常常因为以下三种原因被损坏：输入信号过大，使PN结击穿；电源电压极性接反，使PN结击穿；电源电压极性接反或过高；输出端直接接“地”或接电源，运放将因输出级功耗过大而损坏。因此，为使运放安全工作，需从三个方面进行保护。

1、输入保护

一般情况下，运放工作在开环（即未引入反馈）状态时，易因差模电压过大而损坏；在闭环状态时，易因共模电压超过极限值二损坏。下图是防止差模电压过大的保护电路和防止共模电压过大的保护电路。

图5-4-2 输入端保护电路

2、输出电路

下图为输出端保护电路，限流电阻R与稳压管Dz构成限幅电路。一方面将负载与集成运放输出端隔离开来，限制了运放的输出电流；另一方面也限制了输出电压的幅值。当然，任何保护措施都是有限度的，若将输出端直接接电源，则稳压管会损坏，使电路的输出电阻大大提高，影响电路的性能。

图5-4-3 输出端保护电路

3、电源端保护措施

为了防止电源极性接反，可利用二极管的单向导电性，在电源端串联二极管来实现保护。

图5-4-4电源端保护电路

3.5反馈

反馈分为正反馈和负反馈。引入了反馈后，放大电路的输入回路中除了原有的输入信号外，还增加了反馈信号。如果反馈信号削弱了原来的输入信号，使净输入信号减小，从而使放大电路的放大倍数降低，则称为负反馈；如果反馈信号增强了原来的输入信号，反而使原来的净输入信号增大，相应地使放大电路的放大倍数提高，则称为正反馈。

正反馈和负反馈通常称为放大电路的反馈极性，一般采用瞬时极性法判断反馈放大电路的极性。这里的瞬时极性不是电压的正负极性，而是电压的有关变化趋势。打个电压增加的方向变化时为正斜率，及瞬时极性为“正”，用“+”或“↑”表示；当电压向减小的方向变化时为负斜率，即瞬时极性为“负”，用“-”或“↓”表示。

3.6 TDA2030A功放原理

图5-4-5 TDA2030A芯片图5-4-6实物图

功放电路的简单工作原理：

首先信号经过立体声插座输入到电位器，以此得到信号Vi（信号Vi的大小可以经

过电位器来调节），，然后信号Vi从1脚正相输入端输入，从后1脚输入之后，紧接着信号Vi经过 C1（电容C1作用：将正相输入端的直流电压截去仅让交流成分进行输入）后到达TDA2030A的正相输入端（信号从正相输入端输入时，输出端的放大信号与正相输入端的相位相同）。经过TDA2030A的作用，信号从4号脚输出，并且输出信号已经得到放大，在经过电容C2（电容C2的作用是隔去直流成分）作用后输出驱动负载。

下面我们简单地分析一下功放的其他外围电路，首先我们先分析一下功放的电源供电部分，此次制作的功放需要的电压为±12V，分别接到5脚和3脚，与电源正极相连的电容C5、C3是电源的去耦电容，即降低电源对GND的交流阻抗用的电容（称为旁路电容），与电源负极相连的电容C4、C6的作用与C5、C3相同。

另外，由R1、R2构成了反馈通路，将反馈电压引回到反相输入端，负反馈的作用是使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定。而在与负载并联的R4与C7的串联电路中，R4选用大功率水泥电阻，因为空载时流过R4的电流会过大。电容C7的作用是滤去高频电压。两个二极管的作用则是为了保护输出电路。

【4】电路制作过程中的注意事项

4.1制作之前的电路排版

排版的重要性有多少，可以这样讲，在模拟电路制作活动中，排版的好坏直接决定你制作的结果，所以大家在准备焊接之前，一定要在深思熟虑的排版之后再开始。下面是在排版过程中的一些技巧：

A．在排版之前，你首先要做的任务是在自己的大脑里面简单地安排一下电路元件的大致位置，自己要先想一下自己排版的大致框架。

B．在确定自己排版的大致框架之后，你需要做的就是拿铅笔将自己想的排版电路按照实际情况画出来，在你实际画图的过程中，你可能还会遇到排版的问题，

那么你就需要临时改动了。

C．在排版任务完成之后，不要急着去焊接电路，先看一下自己的排版电路跟实际的理论电路是不是完全一样，，只有在确保一切都没问题的情况下，才能开始正

式的焊接任务。

4.2焊接过程中的问题

在焊接工程中，你们会充分认识到“磨刀不误砍柴工”的意义。排版可能会占用大家的一些时间，但是在焊接过程中，排版会帮你省好多的时间，更重要的一点是能帮你提高制作的成功率。

另外，在焊接过程中，你们要养成良好的焊接习惯，以我之前的焊接经验来看，在我焊接的工程中，往往会漏掉一些线没焊接上，这样的漏焊情况是经常出现，解决种问题的一般方法就是，在你焊接的过程中，没焊接完一根线的话，就将自己排好的电路版上对应的那根线做一下标记，等自己焊接完了之后，看一下自己的排版电路上是否有那根线漏掉，如有就可以及时的改正，这样一来就可以简单而又快速的解决种问题。

除此之外的另一个比较常见的问题就是虚焊问题。虚焊是一个十分麻烦的问题，因为平直观看的话，有时候很难发现问题，所以这就要求各位同志们将自己的焊工加强训练一下，尽量避免这样的情况发生。