【正文】 BTL 電路 TDA2030A 的 BTL 電路的特點(diǎn)是在相同的電源供電條件下可以得到較普通功放兩倍以上的功率。 . .. TDA2030A 集成電路的第三個特點(diǎn)是外圍電路簡單，使用方便。另一 方面，大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大，在使用中稍有不慎往往致使損壞。 TDA2030A 集成電路的另一特點(diǎn)是輸出功率大，而保護(hù)性能比較完善。 輸入靈敏度： 600mV（ 1000Hz，額定輸出時） TDA 2030A 性能主要指標(biāo) TDA 2030A 是一塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，其主要特點(diǎn)是上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小，在目前流行的數(shù)十種功率放大集成電路中，規(guī)定瞬態(tài)互調(diào)失真指標(biāo)的僅有包括 TDA 2030 在內(nèi)的幾種。該電路由于價廉質(zhì)優(yōu)，使用 方便，并正在越來越廣泛地應(yīng)用于各種款式收錄機(jī)和高保真立體聲設(shè)備中。 14V，負(fù)載電阻為 4Ω時輸出 14 瓦功率（失真度≤ 0． 5％）；在電源電壓177。 6V最高177。意大利SGS 公司、美國 RCA 公司、日本日立公司、 NEC 公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點(diǎn)。 TDA2030A 芯片介紹 TDA2030A 實(shí)物 TDA2030 是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，采用 V型 5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。其原因是，采用集成功率放大器可以得到穩(wěn)定的靜態(tài)工 作點(diǎn)，這個靜念工作點(diǎn)不隨電源電壓的變化而變化，而采用分立元器件構(gòu)成的音頻功率放大器，將可能經(jīng)常受溫度和電源電壓變化的困擾，使靜態(tài)工作點(diǎn)漂移；除此之外，集成功率放大器還具有芯片級的過電流保護(hù)和過熱保護(hù)，這是分立器件構(gòu)成的音頻功率放大器所無法比擬的：集成功率放大器的第三個優(yōu)勢就是成本低廉，以 TDA2030A 為例，其大批量購買的價格僅為一元多人名幣，這是音頻功率放大器所用的兩個功率晶體管所無法達(dá)到的價格；最后就是電路簡單，按照評估電路版圖設(shè)計(jì)就不會出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象，而分立元器件構(gòu)成的音頻功率放大器的電路較復(fù)雜，不 易調(diào)試。它的出現(xiàn)是廠家出于商業(yè)目的，并無實(shí)際意義。 最大輸出功率 當(dāng)不考慮失真大小時，功放電路的輸出功率可遠(yuǎn)高于額定功率，還可輸出更大數(shù)值的功率，它能輸出的最大功率 稱為最大輸出功率，前述額定功率與最大輸出功率是兩種不同前提條件的輸出功率 峰值輸出功率 . .. 功放所能輸出的最大音樂功率稱為峰值輸出功率，它不考慮失真，通常為（ RMS）功率的 倍左右。經(jīng)常把諧波失真度為 1%時的平均功率稱為額定輸出功率或最大有用功率、持續(xù)功率、不失真功率等。目前人們對輸出功率的測量方法和評價方法很不統(tǒng)一，使用時 需要 注意。一般以輸入方波信號通過放音設(shè)備后，觀察放大器輸出信號的包絡(luò)波形是否輸入的方波波形相似來表達(dá)放大器 對瞬態(tài)信號的跟隨能力。 b．互調(diào)失真：互調(diào)失真也是一種非線性失真，它是兩個以上的頻率分量按一定比例混合，各個頻率信號之間互相調(diào)制，通過放音設(shè)備后產(chǎn)生新增加的非線性信號，該信號包括各個信號之間的和及差的信號。此額外的諧波成分信號是信號源頻率的倍頻或分頻，它是由負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)或放大器的非線性特性引起的。波形失真的原因和種類有很多，主要有諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)失真等。 自然界的各種噪聲形成周圍的背景噪聲，而周圍的背景噪聲和演奏出現(xiàn)的聲音強(qiáng)度相差很大，在通常情況下，將這個強(qiáng)度差稱為動態(tài)范圍，優(yōu)良音響系統(tǒng)在輸入強(qiáng)信號時不應(yīng)產(chǎn)生過載失真，而在輸 入弱信號時，有不應(yīng)被自身產(chǎn)生的噪聲所淹沒，為此好的音響系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有較大的動態(tài)范圍，噪聲只能盡量減少，但不可能不產(chǎn)生噪聲。 動態(tài)范圍 放大器不失真的放大最小信號與最大信號電平的比值就是放大器的動態(tài)范圍。 。 頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)反映功率放大器對音頻信號各頻率分量的放大能力，功率放大器的頻響范圍應(yīng)不底于人耳的聽覺頻率范圍，因而在理想情況下，主聲道音頻功率放大器的工作頻率范圍為 2020kHz。在高保真方面，線性度與傳統(tǒng) AB 類功放相比 有過之而無不及 。 此外， T 類功率放大器的 動態(tài)范圍 更寬，頻率響應(yīng)平坦。 它的功率晶體管的切換頻率不是固定的，無用分量的 功率譜 并不是集中在載頻兩側(cè)狹窄的頻帶內(nèi)，而是散布在很寬的頻帶上。輸入的音頻信號和進(jìn)入 揚(yáng)聲器 的電流經(jīng)過 DPP 數(shù)字處理后，用于控制功率晶體管的導(dǎo)通關(guān)閉。但它和普通 D 類功率放大器不同的是： 它不是使用脈沖調(diào)寬的方法， Tripath 公司發(fā)明了一種稱作數(shù)碼功率放大器處理器“Digital Power Processing （ DPP） ”的數(shù)字功率技術(shù)，它是 T 類功率放大器的核心。此外，表現(xiàn)在頻響方面，它只能對某一特定負(fù)載 阻 抗保證平坦的頻率響應(yīng)。但是，實(shí)際困難還是非常大的?；谶@兩個優(yōu)點(diǎn)對于便攜式電子 來 說， D 類功率放大器顯然更具有吸引力。與 AB 類放大器相比， D 類放大器需要更小的電 源電流，因此具有更長的電源使用時 間 或者更低的電源使用成本。 圖 24 C 類放大器的典型工作狀態(tài) D 類 (丁類 )放大器 D 類放大器又稱為數(shù)字放大器，采用 PWM 方式，工作于 開 關(guān)狀態(tài)，無信號時無電流，. .. 而導(dǎo)通時，沒有直流損耗。這類放大器主要用于射頻電路中，給放大器加 上 RCL 調(diào)諧 回路作為負(fù)載，可用于無線電臺和電視發(fā)射系統(tǒng)。 圖 23 AB 類放大器的典型工作狀態(tài) C 類 (丙類 )放大器 C 類 (丙類 )放大器，是指器件導(dǎo)通時 間 小于 50％的工作類別。這樣在 AB 類 (甲乙類 )狀態(tài) 開 始時，失真將會突然上升，其線性劣于 A 類 (甲類 )或 B 類 (乙類 )。 AB 類放大器的典型工作狀態(tài)如圖 23 所示。 AB 類（甲乙類）放大器 AB 類 (甲乙類 )放大器，實(shí)際上是 A 類 (甲類 )和 B 類 (乙類 )的結(jié)合，每個器件的導(dǎo)通時間在 50 一 l00％之 間 ，依賴于偏置電流的大小和輸出電平。但足這種結(jié)構(gòu)沒有直流偏置，管子的 Bi必須在 BEV 大于一個數(shù)值 (即門坎電壓， NPN 硅管約為 ， PNP 鍺管約為 ）時有顯著的彼岸花。 圖 22 B類放大器的典型工作狀態(tài) 工作在乙類的放大電路，雖然效率提高了，但是存在嚴(yán)重的波形失真，使得輸入信號的半個波形被削掉了。我們從甲類放大電路中知道，靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素。所以甲類功率放大器僅用于很小功率的收音機(jī)、助聽器中，由于甲類的晶體管導(dǎo)通時間是 100％，因此線性度非常好，失真很小，因此也應(yīng)用于有些高級的 HFi 功放中。當(dāng)有信號輸入時，其中一部分轉(zhuǎn)化為有用的輸出功率，信號愈大，輸送到負(fù)載上的功率愈多。甲類放大的典型工作狀念如圖 21 所示，此時ic≥ 0。不過需要指出，就目前來說用于音頻功率放大器的工作類別， AB類 (甲乙類 )和 D 類 (丁類 )這兩類放大器覆蓋著半導(dǎo)體放大器的絕大多數(shù)市場。就放大器的類別而言，已不限于 A 類 (甲類 )和 AB 類 (甲乙類 )，而出現(xiàn)了更多類別的放大器。其原因在于過去只有電子管這樣的器件， B 類 (乙類 )電子管放大器產(chǎn)生的失真使它們甚至在公共廣播用時都難于被人們所接受，所有的自稱為高保真放大器均工作于推挽式的 A 類(甲類 )。我國是全球最大的消費(fèi)類電子消費(fèi)市場和生產(chǎn)基地，隨著人們生活水平的不斷提高，功率集成電路的需求日益倍增，而音頻功率放大器作為功率集成電路中的重要組成部 分，其廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、多媒體、嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域，所以音頻功率放大器的研究具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 音頻功率放大器設(shè)計(jì)意義 功率集成電路是典型的軍民兩用產(chǎn)品，已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代武器系統(tǒng)、航空航天領(lǐng)域、開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動、工業(yè)控制、汽車電子和家用電器等方面，所以對功率集成電路的研究對提高上述電子系統(tǒng)的性能具有重要的意義。音頻范圍為約 20Hz～ 20kHz，因此放大器在此范圍內(nèi)必須有良好的 頻率響應(yīng) (驅(qū)動頻帶受限的 揚(yáng)聲器 時要小一些，如 低音喇叭 或高音喇叭 )。由于數(shù)字功放有很多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、功率大、效率高、與數(shù)字音源的無縫結(jié)合、能有效降低信號問傳遞干擾、實(shí)現(xiàn)高保真等。主要技術(shù)要點(diǎn)是如何把 PCM 信號變成 PWM(脈沖調(diào)寬信號 )。 數(shù)字功放的概念早在 20 世紀(jì) 60 年代就有人提出了，由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，進(jìn)展一直較慢。西班牙藝格公司 (ECLER)經(jīng)多年研究，攻克了非破壞性保護(hù)系統(tǒng)的 SPM 專利技術(shù)，推出了集電子管功放和晶體管功放兩者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的第 3 代功放產(chǎn)品，在歐洲市場上獲得了認(rèn)可，并逐步在世界上得到了應(yīng)用。但使用不久發(fā)現(xiàn)這種功放的可靠性不高 (無法外電路保護(hù) )，開關(guān)速度提高得不多和最大輸出功率僅為 l50w／ 8Ω 等。 80. .. 年代中期歐洲首先推出了采用 MOSFET 音頻場效應(yīng)管功放。電子管是一種電壓控制器件，需要的控制功率極微，開關(guān)速率很快。盡管電子管的擁護(hù)者仍大量存在，人們畢竟能夠比較公正地看待晶體管放大器了，認(rèn)為晶體管機(jī)頻響寬闊，層次細(xì)膩，與電子管機(jī)比較起來有一種獨(dú)特的艙力，而不是簡單的誰取代誰的問題。元器件的進(jìn)步使晶體管功率放人器的技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，在主觀音質(zhì)評價方面，也改變了過去人們對晶體管功放的看法。最初的大功率 PNP 管是鍺管，而 NPN 管是硅管，兩者的特性差別非常顯著，電路的對稱性很差，人們更多采用的是所示的準(zhǔn)互補(bǔ)電路，通過小功率硅管 Ql 與一只大功率的 NPN 硅管 Q2復(fù)合，得到一只極性與 PNP 管類似的大功率管，降低了電路因?qū)ΨQ性差而招至的失真。變壓器的相移又使電路中加深度負(fù)反饋?zhàn)兊煤芾щy，諧波失真得不到充分的抑制，因此這一時期的晶體管放大器音質(zhì)是很差的。這樣，放大器的頻率響應(yīng)也就很狹窄，其 3dB 截止頻率通常在 l0kHz 左右，大大影響了音樂中高頻信號的重現(xiàn)。自從有了晶體管，人們就開始用它制造功率放大器。由于電子管放大器音色甜美、圓潤，至今仍為廣發(fā)發(fā)燒友偏愛。 l921 年貝爾實(shí)驗(yàn)室的哈爾德 關(guān)鍵詞： Altium Designer 音頻 功率放大 . .. Abstract This system based on the integrated chip TDA2030 as the core ponent, making audio power amplifier, and the use of Altium Designer software to plete schematic design and PCB board. The output power of the system can reach 18W in the power supply voltage of 12V, and only % of the degree of distortion. The system has a good short circuit and overheating protection circuit, better meet the requirement of the design specifications. Audio power amplifier is not only the need in portable devices, also account for a large proportion in the equipment of large power. With the people39。隨著人們居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和高檔的家庭影院也逐漸興起。系統(tǒng)有良好的短路和過熱保護(hù)電路，比較理想的達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。 特此聲明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 年 月 日. .. 摘 要 本系統(tǒng)以功放集成芯片 TDA2030 為核心元件，制作音頻功率放大器，并利用 Altium Designer 軟件設(shè) 計(jì)完成原理圖和 PCB 板。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。 工作環(huán)境及技術(shù)條件： 計(jì)算機(jī)一臺，有關(guān)軟件環(huán)境及技術(shù)手冊，面包板、器件及導(dǎo)線等驗(yàn)證、焊接設(shè)備，手工制版設(shè)備 . .. 工作內(nèi)容及最終成果： 了解調(diào)試電路方法及焊接技巧 掌握 Altium Designer 軟件繪圖，仿真， PCB 設(shè)計(jì)等操作 制定基于 音頻功率放大器設(shè)計(jì) 方案 完成各功能模塊和整體電路文件繪圖、仿真及手工制作 PCB 完成面包板調(diào)試，檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)電路實(shí)際工作情況，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品焊接調(diào)試