电子技术课程设计

课题名称：tda2030双声道音频功放设计。

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tda2030双声道音频功放设计。

一、摘要：本设计主要由电源部分、音调控制级、功率放大级三部分组成。它的作用主要是放大音频信号。

为了保证功放效果，电路采用tda2030作为功放ic，因为它具有失真小、功率大、外围元件少、开机冲击极小、内含各种保护电路、保真度高等优点。

功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。特别的，tda2030功率放大电路所需的元件很少，制作简单，效果良好。用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或mp4等小型功放再合适不过。

信号流程：音频信号输入经音量电位器，再由电容耦合，进入tda2030的1脚，由集成电路放大后从4脚输出，经输出耦合电容到达扬声器。

一、设计要求。

任务与要求：

1、采用全部或部分分立元件电路设计一种otl音频功率放大器；

2、额定输出功率po≥10w；

3、负载阻抗rl=8ω；

4、失真度γ≤3%。

2.2 otl功放各级的作用和电路结构特征

1. 输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作低失真，低噪声放大。

为此，采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。

2. 推动级的作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采用带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。

3. 输出级的主要作用是级负载提供足够大的输出信号功率，可采有由复合管构成的甲乙灯互补对称功放或准互补功放电路。

此外，还应考虑为稳定静态工作点须设置直流负反馈电路，为稳定电压放大倍数和改善电路性能须设置交流负反馈电路，以及过流保护电路等。电路设计时，各级应设置合适的静态工作点，在组装完毕后须进行静态和动态测试，在小型不失真的情况下，使输出功率最大。动态测试时，要注意消振和接好保险丝，以防损坏元器件。

电路基本框图。

图1-1电路基本框图。

采用集成运算放大器设计基本放大电路。

图1-2电路结构框图。

因为tda2030的额定输入电压为±6v—±18v，为了达到输出为10w的额定值，并且减少tda2030的散热，采用+12v供电。图为一个+9v直流稳压电源电路，电源经整流、滤波和稳压后输出。电路整流环节采用桥式全波整流电路方式；滤波方式为电容滤波；稳压电路采用7812三段即成稳压器。

同相输入端的电阻r4是用在直流平衡电阻，一般取数十千欧，跟负载反馈的网络有关，这里取r4=100kω。c3为耦合电容，用以去掉音频信号中的低频信号，与r4构成高通低频响应。

有公式： c=1/2*pi*r*f

可知当r=22kω，f 取20hz时，c=0.8uf 为了更好的滤波这里取c6=1 uf

tda2030芯片的电路特点：

1].外接元件非常少。

2].输出功率大，po=18w(rl=4ω)。

3].采用超小型封装（to-220）,可提高组装密度。

4].开机冲击极小。

5].内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接vmax=12v）以及负载泄放电压反冲等。

6].tda2030a能在最低±6v最高±22v的电压下工作在±19vω阻抗时能够输出16w的有效功率，thd≤0.1%。

无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。

引脚情况：1脚正相输出端。

2脚是反向输入端。

3脚是负电源输入端。

4脚是功率输出端。

5脚是正电源输入端。

输出电压由电阻人r3、r5、c11决定，其增益由下式决定：

vo/vi=r2/(r4+1/jwc4)

r2=100kkω，r4=4.7ω，c4=22uf,可得增益为32 5.2.

由于输出接的是喇叭，为感性，为防止其发生自己振荡，同时更好的滤波，保证输出信号更好，在输出端接上一个电容（陶瓷电容0.1 uf）和一个电阻(1kω)串联接地。

两个二极管可在电流过大的时候保护电路。

c5、c9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。c1、c2，c15、c16为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。

in40001是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块tda2030。

3．2.1参数计算。

rp是音量调节电位器，考虑到实际情况本设计rp=2.2 kω；

c1是输入耦合电容（c1=1uf）；

r1是tda2030同相输入端偏置电阻；

r2、r3为反馈网络电阻（r1=r2=r3=100kω）；

r4、r5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(r4+r5)/r5=(0.68+22)/0.

68=33.3倍，c3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。

c2、c4、c7为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡；

r6用以在电路接有感性负载扬声器时，保证稳定性；

vd1、vd2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块tda2030,负载rl=8ω。

3.2.2功率的计算。

1、计算输出功率po输出功率用输出电压有效值v0和输出电流i0的乘积来表示。设输出电压的幅值为vom，则因为iom=vom/rl，所以。当输入信号足够大，使vim=vom= vcem= vcc- vces ≈vcc和iom=icm时，可获得最大的输出功率

由上述对po的讨论可知，要提供放大器的输出功率，可以增大电源电压vcc或降低负载阻抗rl。

本设计主要由单电源供电的otl电路，一块性能十分优良的功率放大集成电路tda 2030组成，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。tda2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。其主要特点是上升书率高，瞬间互调失真小。

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。

电源输入的设计：该次设计的tda2030采用单电源供电，采用单电源输入，可采用一个变压器，通过变压把220v常用电压，变为正12v作为电源输入。

rp是音量调节电位器，c6是输入耦合电容，c2、c6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。c1、c5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。

in40001是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块tda2030。

电路图：1、电路板焊好电子元件后，要仔细检查电路板有无焊错的地方，特别要注意有极性的电子元件，如电解电容，桥式整流堆，一旦焊反即有烧毁元器件的风险，应特别注意。

2、接上变压器，先检测tda2030是否有电源供给，就是测tda2030的第5个引脚是否为正电压，第3个引脚是否为负电压，要注意电路是否有短路的情况。

3、为防止烧掉扬声器，放大器的输出端先不接扬声器，而是接万用表，测输出端的直流电压。万用表置于dc*2v档，功放板上电注意观察万用表的读数，在正常情况下，读数应在30mv以内，否则应立即断电检查电路板。若电表读数在正常的范围内，则表明该功放板功能基本正常，最后接上音箱，输入**信号，上电视机，旋转音量电位器，音量大小应该有变化，旋转高低音旋钮，音箱的音调有变化。

本次设计调试结果如下：

1经过仔细检查没有焊接错误或者焊反。

2经过测量tda2030a的5端为12v

数据如下：（测试取输入信号频率f=1khz vi=300mv rl=8ω/25w）

1、输出电压（有效值）uom≈9.24v

2、输出功率po=u2/rl=10.58w

3、电压放大倍a=uo/ui=30.8

1、在这次设计中，让我确实遇了很多难以解决的问题，同时也学到了很多知识。掌握了功率放大器电路的设计与制作，掌握了tda2030 等集成芯片的原理与作用以及晶体管极性的判断，如何去检查电路中的错误与线路是否导通，进一步熟练万用表的使用。更懂得做好一件事情的不容易。

接触到了与自己相关专业的具体的知识，感觉到所学的东西还是很有用的，通过实践不但巩固了学过的知识，而且其他的对所学知识进行实践论证，及时的发现了存在的许多不足。通过本次课程设计初步了解了一些专业软件的使用，如ｍultisim的软件的使用。

2、连接电路时一定要细仔细，要确保每条线路接触性良好。为保证接出的电路不出现错误，在接线时不能只看着电路原理图去接，应该先把电路图中的每个元件的原理和用途搞清楚，明白每个元件的各个管脚与它**相对应，最主要的是搞清楚元件与元件之间的联系，它们在一起有怎样的作用，它们接在一起可以实现那些功能，它们之间有什么相互的影响，好几个元件在一起又能有怎样的功能，弄明白了这些过后，就可以接电路了。在接电路的过程中要仔细并且得有耐心，在检查错误时要更耐心，当出现错误时，首先检查线接对了没有，如果没有错误就看是不是元件存在问题，遇见错误要一步一步的来，不要这里弄一下那里弄一下，这样是不行的。

总之检测电路是要有耐心的慢慢的检查。虽然本次设计做出的实物并不是很美观，但确实有一种成就感。

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