音频功率放大器设计报告

音频功率放大器

设

计

报

告

系别：物理系

成员：元，春标，周淼森

目录

1引言 (4)

2 设计指标及分析 (6)

2 1主要技术指标 (6)

2 2性能指标分析与说明 (6)

3 设计方案 ........................... 错误!未定义书签。

4 基于集成运放TDA2030的电路设计错误!未定义书签。

4 1 电路设计流程 (9)

4 2 直流稳压电源的设计 (9)

4 3 OCL功率放大器的设计 (10)

5电路板 (9)

5 1 电路板调试 (9)

6 变压器设计 (10)

附录：电路图

Protues仿真

元件清单

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 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。

关键词：TDA2030 双声道集成电路

电路原理说明：

220V市电经过变压器，和开关S1.变压器的次级输出双12V交流，双12V送入由D1组成的桥式整流电路电路，经过桥式整流和C1,C4（2200UF,）的滤波，C2、C3（104）=0.1UF为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。D2、R1组成电源指示电路，以指示电源是否正常。

输出的空载电压约为正负15V左右（U=1.414*12V），即A+为正

15V，A-为负15V。正负15V为两块功放芯片TDA2030提供电源。

声道放大电路，因左右声道作原理完全一致。这里我只以左声道为例，作个介绍。

如图：RIN为信号输入端，经过分压电阻R3进入音量电位器R2，（音量电位器由三个引脚，与R3连接的是输入端，输出端也叫滑动端、另一引脚为接地端）.

调整音量后信号进入由R4/C5组成的高音提升电路，此电路可以提升一定量的高频信号，使声音更加清晰。

C8,R10,R7,R8组成高通滤波电路,调整电位器R8(100K)都可以调整截止频率。

C6,C7,R6,R5组成的低通滤波电路。调整电位器R5(100K)都可以调整信号截止频率。

尔后信号经过耦合电容C8进入左声道功放TDA2030的1脚，经过功率放大后，由TDA2030的第四脚输出，推动扬声器LS1发声。

R11、R12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（R11+R12）/R11=（0.33+47）/0.33=143.4倍，C10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。

R13、C11构成容性网络，与扬声器感性阻抗并联后，可使功放的负载接近纯阻性质，不仅可以改善音质、防止高频自激，还能保护功放输出管。

本设计是以集成电路TDA 2030A为中心组成的功率放大器，它具有失真小、

外围元件少、装配简单、功率大、保真度极高等特点。本电路由三部分组成，即电源部分；左（L）声道功能放大器和右（R）声道功能放大器。LED和R19为电源指示电路，以指示电源是否正常，开关K为电源开关。通过变压器将220V 交流电变为成12V交流电，然后将12V交流电与桥式整流连接，输出15V直流电供电路使用。桥式输出电压通过C17、C18滤波之后作用于两个功率放大器IC1、IC2。输入信号通过L IN、R IN输入，信号经过放大后通过L OUT、R OUT输出。通过三个电位器的调节（高、低音和音量调节）就可以输出高保真的立体声音乐。

1引言

音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。音频围为约20Hz～20kHz，因此放大器在此围必须有良好的频率响应(驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或（高音喇叭)。其主要任务是将音频信号放大到足以推动外接负载，如扬声器、音响等。；所以要满足于广大消费者享受优美动听的音质，必须研发更替功率放大器。目前，音频功率放大器仍以模拟功放为主流产品，模拟功放经历了数十年的不断改进和完善，其技术已发展到了顶峰。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能满足整个电影院或礼堂的声音要求。音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高(至少40dB)。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力(PSR)来降低电源噪音，所以经常采用反馈。

2 设计指标及分析

2.1主要技术指标

输出功率：10～20W（额定功率）

频率响应：20HZ～200KHZ(≤3dB)

谐波失真：≤ 1﹪（10W,20HZ～20KHZ）

输出阻抗：≤0.2欧姆

输入灵敏度：500Mv(1000HZ,额定输出时)

2.2性能指标分析与说明

通常情况下，要求放大的输出级输出一定的功率来驱动负载。从某种角度来看功率放大电路与其他放大电路没有本质区别，但功率放大器即不是追求高电压输出，也不是追求大电流输出；而是尽可能大的功率。功率放大电路主要是在允许的失真限度，高效率的提供足够的功率驱动负载。对功率放大器的电路基本要：

⑴频率响应：表示功放的频率围，和频率围的不均匀度。频率曲线的平直与否一般用分贝[db]表示。家用HI-FI功放的频响20Hz--20KHZ正负1db.这个围越宽越好。

⑵功率输出：功率Po=U*U/R,即要求输出电压高，输出电流大。晶体管在大信号极限运行状态工作，同时应该注意管子的安全。

⑶效率：晶体管按照输入信号的变化规律，将直流电压提供的能量转化为交流能量的过程，就是信号放大的过程，转化效率为负载获得的功率与电压提供的功率的比值。

⑷失真度：理想的功放应该是把输入的讯号放大后，毫无改变的忠实还原出来。但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较，往往产生了不同程度的畸变，这个畸变就是失真。用百分比表示，其数值越小越好。

⑸信噪比：是指信号电平与功放输出的各种噪音电平之比，用db表示，这个数值越大越好。

为了符合技术指标，获得较佳的效果。信号源频率f围可选为20HZ～20KHZ ；电压Us围可选为20mV～500mV。电路放大倍数Av为70～400。输出电阻为0欧姆。

3 设计方案

采用TDA2030集成块来实现电路要求。TDA 2030 是一块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，能在最低±6V 最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD