音频功率放大器_(规范排版)

摘要

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。

音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA 2030和较少元件组成的音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。

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，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。

TDA2030A功率放大管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。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。

根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。

1 设计流程

2设计方案

2.1电路组成

本立体声功率放大器所有的核心芯片是国际通用高保真音频功率放大集成电路TAD2030A。我们设计的电路有两部分组成：直流稳压电源和左右声道的功率放大器。

2.2直流稳压电源

我们采用的直流稳压电源是由CW7815和CW7915型号的集成稳压器芯片组成的具有同时输出+15V、—15V电压的稳压电路。该电路对称性好，温度特性也近似一致。电源输出

加到CW7915的端接有保护二极管D1和D2.如果不接保护二极管，CW7815输出电压通过R

L

输出端，必将CW7915烧毁。在正常工作情况下，D1和D2均处于截止状态，不影响电路的工作。例如，CW7915输入电压未接入，此时CW7815的输出电压将通过外接负载接到CW7915的输出端，使得D2正向导通，将CW7915的输出端输出电压钳位在+0.7V，保证CW7915不致损坏。

图2.1直流稳压电源原理图

2.3左右声道功率放大器

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。

音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA 2030和较少元件组成的音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能

图2.2左右声道功率放大器原理图

由于左右声道是对称的，因此我们只用分析其一，此处以分析右声道为例。如图所示，LED和R19为电源指示电路，以指示电源是否正常工作。C

10

是输入耦合电容,在信号输入端口中，作用是隔离直流噪声，这个电容是工作在信号源旁，直接介入输入端，因而需要一个较高的击穿电压的电容，而且电容的取值不能太大，因而定为10ｕf。

，R

15是TDA2030同向输入端偏置电阻。R

16

和R

17

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

（R 16+R 17）/R 17=（47000+330）/330=143.42倍

C 13起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点好。

C 15和C 16为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。C 14和R 18组成茹贝网络，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。R 10是一个起到限流作用的电阻，使输入信号不会过大。滑动变阻器R P1-R 改变输入信号大小，调节音量的作用。进入下一个就是高低频的选频网络，其一是通过电容C 8和C 11可以起到选择高频、消去低频和直流的作用，再通过另外一个滑动变阻器R P2-R 调节电路中的高频作用效果，从而起到调节高音的效果；另外一条路线由于只接了一个电阻Ｒ11可以通直流电流及低频交流电流。由于Ｃ9和Ｃ12以消去低频中高频作用，高频信号会消失，从而起到选择低频的效果，因为滑动变阻器R P3-R 而可以调节低音。

3仿真

3.1Multisim简介

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。

Multisim软件可以进行虚拟仪表测量、直流分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析、傅里叶分析、灵明度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、最坏情况分析以及其他复杂的电路分析。本次我们主要运用虚拟仪表测量和交流分析。

Multisim具有以下优点：

●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

3.2仿真分析

4.2仿真分析