双声道BTL功放电路的设计.docx

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双声道BTL功放电路的设计

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双声道BTL功放电路的设计

一、任务

根据设计课题的要求，音频功率放大器主要有电源电路、前置放大电路、音量控制电路、功率放大电路等四部分构成，构成框图见图所示。

二、要求

（1）设计产生±14V的直流电源。

（2）设计前置放大器为左、右声道各提供一级同向比例运算放大器（电压串联负反馈电路）进行电压放大，电压放大倍数约为6，可消除高频杂波。

（3）设计双声道BTL功放电路,8Ω负载上的输出功率大于20W。

三、思考题

1、音调控制电路由那些滤波器所构成

【设计参考】：

（1）电源电路

直流电源电路有降压变压器、全波整流、滤波和稳压电路构成。

由于我们选择TDA2030作为功放管，其直流供电电压为6V~18V，因此为了产生±14V的直流电源，我们选择100W的环牛变压器，输出双12V交流电，负载为8

扬声器。

整流电路，见图1.4所示：

图1.4整流电路

u1正半周时，Tr1次级A点电位高于B点电位，二极管D1、D3导通，电流自上而下流过RL；u1负半周时，Tr1次级A点电位低于B点电位，二极管D2、D4导通，电流自上而下流过RL。

于是RL两端产生单方向全波脉动直流电压uo。

负载和整流二极管上的电压和电流：

负载电压：

=10.8V

负载电流：

二极管的平均电流：

=0.65A

二极管承受反向峰值电压：

=26.8V

电容的容量为：

C=（3～5）

≈375uF～625uF

实际电容容量考虑到滤波的效果，各项参数留出一定的余量，容量选择为2200uF或3300uF，耐压值选择为25V，整流桥耐压值选择为25V，额定电流选择为3A。

双声道BTL功放中电源电路如图1.5所示。

图1.5电源电路

此电源输出直流电压为±14V，采用双电源给TDA2030供电，其中C17和C18可以滤出高频杂波，使获得的直流电压更稳定。

（2）前置放大电路

音频功率放大器的作用是将声音输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。

由于音源的输入信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。

一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的音源信号，如果直接输入到功率放大器，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用。

假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。

所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。

前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。

由于话筒输出信号非常微弱，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。

前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，我们选用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。

根据音频信号的特点，前置放大器选择由NE5532集成运算放大器构成的电压放大器完成。

NE5532是一种双运放高性能、低噪声运算放大器，其性能指标如下：

小信号带宽：

10MHz

输出驱动能力：

600Ω，10V

输入噪声电压：

5nV/√HZ（典型值）

DC电压增益：

50000

AC电压增益：

10KHz时2200

电源带宽：

140KHz

转换速率：

9V/μS；

电源电压范围：

±3～±20V

前置放大器为左、右声道各提供一级同向比例运算放大器（电压串联负反馈电路）进行电压放大，电路如图1.6所示，放大电路具有输入阻抗高的特点，电压放大倍数为：

，电容C27、C28是去耦电容，消除高频杂波。

前置放大器的下限频率由电容C19和电阻R22决定。

图1.6前置放大电路

（3）功率放大电路

采用集成功放设计功率放大器不仅设计简单，工作稳定，而且组装、调试方便，成本低廉，所以本设计选用集成功放实现。

目前常用的集成功放型号非常多，本设计选取SGS公司生产的TDA2030/2030A集成功放，该器件具有输出功率大、谐波失真小、内部设有过热保护，外围电路简单。

TDA2030/2030A的外引线如图1.7所示。

1脚为同相输入端，2脚为反相输入端，4脚为输出端，3脚接负电源，5脚接正电源。

电路特点是引脚和外接元件少。

其主要性能指标为：

电源电压范围为6V～18V，静态电流小于60μA，频响为10Hz～140kHz，谐波失真小0.5，在VCC=±14V，RL=4Ω时，输出功率为14W，在8Ω负载上的输出功率为9W。

图1.7TDA2030管脚图图1.8TDA2030组成的OCL功率放大器电路

由TDA2030/2030A构成的OCL功率放大器电路如图1.8所示。

该电路由TDA2030组成的负反馈电路，其交流电压放大倍数

。

二极管D1、D2起保护作用，一是限制输入信号过大，二是防止电源极性接反。

R4、C2组成输出相移校正网络，使负载接近纯电阻。

电容C1是输入耦合电容，其大小决定功率放大器的下限频率。

电容C3、C6是低频旁路电容，电容C5、C4是高频旁路电容。

电位器RP是音量调节电位器。

本设计为了获得更大的输出功率，采用两个TDA2030构成BTL率放大器，其中右声道的电路如图1.9所示。

U1（TDA2030）为同相比例运算放大器，输入音频信号通过交流耦合电容C3馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为

。

R4同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。

U2（TAD2030）为反相比例运算放大器，它的输入信号是由U1输出端的U01经R10、R19分压器衰减后取得的，并经电容C9后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益

。

由R15＝R10，所以U1与U2的两个输出信号U01和U02应该是幅度相等相位相反的，即：

U01≈Uin·R4/R9，U02≈－U01·R15/R19，由于R4＝R15，R9＝R19，所以U02＝－U01。

因此在扬声器上得到的交流电压应为：

UO＝U01-（-U02）＝2U01＝2U02

扬声器得到的功率按下式计算：

BTL功放电路能把单路功放的输出功率（

）扩展4倍，但实际上却受到集成电路本身功耗和最大输出电流的限制。

图1.9BTL功率放大器右声道电路

（4）音量控制电路

本音频控制控制电路采用简单的音频电位器控制，主要是通过改变输入音频功放的电压大小，从而改变输出声音大小。

实物制作

TDA2030是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。

它接法简单，价格实惠。

额定功率为14W。

电源电压为±6～±18V。

输出电流大，谐波失真和交越失真小（±14V/4欧姆，THD=0.5%）。

具有优良的短路和过热保护电路。

其接法分单电源和双电源两种，实物制作如图所示但电源OTL功率放大电路。

元器件

规格

个数

功放

TDA2030

1片

电阻

1Ω

1个

150K

1个

100K

3个

4.7K

1个

多圈可调电位器

22K

1个

瓷片电容

0.1uF

2个

电解电容

100uF

1个

22uF

2个

2200uF

1个

1uF

1个

喇叭

8Ω

1个