双声道功率放大器的设计

双声道功率放大器的设计

摘要：随着科技的飞速发展，人们生活水平的逐渐提高，人们对音质的要求越

来越高。音频功率放大器的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，所以要满足广大消费者享受优美动听的音质，必须设计出一套

优质的功率放大器。本文主要采用两片性能十分优良的功率为20W的中功率高保真功率放大集成电路TDA2030 ±12V电源供电；以OCL方式输出，通过制作电路板、模拟测试其性能，最后达到了相关的技术要求。

关键词：TDA2030；双声道；集成电路

引言：

音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建音频信号，信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。音频范围约为20Hz～ 20kHz，因此放大器在此范围内必须有良

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）。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。

一、设计指标及分析

1.1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）

1.2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内，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求是：

（1）频率响应：表示功放的频率范围和频率范围内的不均匀度。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.这个范围越宽越好。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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范围可选为20HZ～20KHZ；电压Us

范围可选为20mV～500mV。电路放大倍数Av为70～400。输出电阻为0欧姆。

二、基于集成运放TDA2030的电路设计

2.1 电路设计流程

本功率放大器的设计流程如图1所示，主要采用TDA2030芯片来实现低音和高音的转换。

2.3 OCL功率放大器的设计

功率放大器是本设计的核心部分，功率放大器的每一环节都直接影响到输出的音质。本

设计电路为—双电源供电OCL音频功率放大器（双声道），其中高保真运算放大器TDA2030

集成块输出电流峰值最大可达3.5A，其内部电路包含输入级、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。运用TDA2030集成块设计的电路图如图3所示：

图4 双声道功率放大器

3.2 电路板调试步骤

调试工具：信号发生器；数字万用表；数字示波器

1）将直流稳压电源插上插座，用数字万用表测量直流电源输出端是不是±12V。

实测数据：11V -12.5V

2）将直流稳压电源输出端与功放板电源端相连接，测量两个TDA2030的3脚和5脚是

否为-12V和+12V。

实测数据 10.8 V 12V

3）调节信号发生器输出波形的幅度，并将示波器接在TDA2030的第4引脚，观察波形

失真度为7.07%时，信号发生器的电压有效值。

测试数据：输入灵敏度：400mV

单个通道额定功率：8.5 W

通过测试得出的数据可知，该设计的双声道功率放大器基本达到了预期的设计指标，虽然有一点杂音，但是测试效果良好。

参考文献：

[1]孙余凯：《巧学巧用模拟集成电路实用技术》[M].北京.电子工业出版社，2009.7

[2]赵广林：《AV功放机实用单元电路原理与维修图》[J].职业技术教育

[3]康华光：《模拟电子技术基础》[M].北京.高等教育出版社，2014.6