TDA2030A 等响度立体声音频功率放大器

更新:2019-3-4 14:13:47 最后浏览:2019-10-19 18:35:24 浏览量:6272
产品介绍
TDA2030A 等响度立体声音频功率放大器

 

   本设计采用TDA2030集成电路组成输出功率为10W的功率放大器,集成电路功率放大器的特点是输出电流大、频响宽、谐波失真和交流失真小,设有短路和过热保护电路等。用TDA2030集成电路设计的功率放大器具有输出功率高、频率响应好、失真度小、电路简单、可靠性高、抗外界干扰能力强。它适合制作卧室或小房间使用的音频功率放大器,多用与高级收录机及高传真立体声扩音装置。

本设计是一款卧室使用的中功放,高音质的功率放大器,其音质可与中档汽车音响媲美。为解决音量控制时高、中、低音能自动符合人耳的听觉,(人耳的频率相应)既人耳对低音和高音的听觉比同样功放的中低音要轻,所以在音质控制变小时,高、低音会感觉到缺少,低音质变的很僵硬,不清晰、不动听。为此,本设计采用等响度电路,当等音量调小时,高音和低音自动提升,以弥补人耳的听觉,功放采用电源供电的TDA2030型IC功放模块,OCL输出,有很宽的频带频带和较小的失真,有高的放大能力及甲乙类滑动型工作偏置,有高的信噪比和工作效率,输出功率10W(双12V电源)。有完善的保护措施和很高的可靠性。


  而本设计采用TDA2030集成电路的设计,它具有输出功率高,失真度小,电路简单,价廉优质,抗外界干扰能力强,使用方便等特点,并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。
1 功放电路的设计思路与总体方案
1.1 功放电路的概念与设计思路
功放电路有OTL,OCL,还有单管变压器耦合。乙类推挽输出等。由于单管变压器耦合电路效率低、频响差。乙类推挽输出频响差,失真稍大。OCL虽然频带宽,失真小。但需要双电源。而OTL电路的具有频带宽、失真小、单电源。选取TDA2030功放IC为OCL输出,不仅具有OTL电路上述优点,而且放大能力高,采用甲乙类滑动工作点偏置,动态时工作效率高,该功放器由于集成模块化,可靠性高,外围电路简单,内部具有过压、过热保护和短路保护。
1.2 总体方案的确定
据2030型功放器的技术指标,适合本设计的需要。由于本课题输出功率为10W,按2030型功放指标,选取阻抗为4π的扬声器,频带50HZ~15KHZ,功率为10W(大于输出公率8W与扬声器串联的电容,在信号的负半周,电容替代了电源的作用,通过IC内部管子向负载放电,为保证在放电过程中电容电压不会下贱过多,放电时间常熟RfzC要比信号最长周期大好几呗,取信号最长周期为0.025S则RfzC﹥0.025(Rfz为扬声器阻抗),C﹥0.025∕RfzC=0.025∕4=0.00625F=6250UF,取C=10000UF电路电容耐压﹥电源电压,取耐压为25V,电源电压Vdd的确定。
负载电压 =PRfz=10*4=40V,Urz=20V
因为输出电压的最大值是Vdd∕2折合成有效值为Vdd∕2
即:Vdd∕2 =4.9,VDD=2 *4.9=13.8V
电源供给的功率:Pe=2*Ec*Icm/π=2Ec(Ec-Vces)Rfz / πRfz
其中Ec= *Vdd =1/2*13.8=6.9V,Rfz=4Ω,取Vces=1V
代入上式:PE=2*6.9*5.9/4π=6.48W,取10W
本设计采用直流,滤波压电路。由于直流、滤波压电路性能良好,可靠性高,外围电路简单,价格低廉,而功放器的电源电压是固定的。由于功放器的电源VDD=13.8V,为靠标准取12V。
Pe=2Ec(Ec-Vces)/πRfz=12(7.5-1)/4πΩ≈10W
I=Pe/ Vdd =10/15=0.6A
主要参数:输出电压18V,输出电流1.5A,最大输出电压35V,最小输出电压差2V,工作结温0~70℃。使用时加散热片。
1.3 基本的工作原理
根据设计任务书的要求,选取TDA2030型集成模块功放,音量控制等响度控制电路。电源用稳压电源。

整机方框图如图所示:
图1-1整机方框图
TDA2030采用双电源供电的功放电路如图1-2,该电路在±12V电源电压,RL为4Ω的情况下,输出功率大于10W,失真度小于1℅,C1为输入信号Vi与TDA2030之间的耦合电容。R3为输入信号与TAD2030之间的阻抗匹配电阻。C2、C8、R1、R3、R5为电路负反馈网路,使电路的闭环增益达到 30dB以上。R4、C7为电路的频率补偿电路,用以改善放大器的高频特性。C3、C4、C5、C6为电源滤波电容,用以防止电源引线太长照成放大器低频自激。D1、D2为保护电路防止电源电压突变烧坏喇叭。
 图1-2 TDA2030典型应用电路
在放音音量比较小的情况下,由于人耳对低音和高音的灵敏度比中音低的多,这样就会感到低音不够丰满柔和,高音不够明亮清晰。为了弥补人耳的听觉缺陷,大多数音响设备了都设置了响度控制电路,也称响度控制电路。
等响度控制电路选用RC或LC网络,组成低音和高音补偿电路。它与音调控制器的区别是,它只是在音量较小时,才具有提升低音和高音的作用。从而补偿人耳的听觉缺陷:随着音量增大,低音和高音的提升逐渐减小。等响度控制电路给出的校正曲线,很接近等响度曲线。
等响度控制电路往往与音量组合在一起。典型的等响度控制电路如图1-3所示。图带有抽头的电位器RP是L声道的音量控制电位器。电容C1构成高音响应补偿电路,其阻抗对中音和低音较大,可视为开路。电容C2和电阻R2构成低音响应补偿电路,其阻抗对中音和高音较大,而对低音呈较大的阻抗。
当音量控制器RP1置于较小音量时(滑动臂动与抽头点以下),输入信号中晶高音、中音、低音信号一起加到RP1上。由于C8的高通作用(C8对高音的容抗比RP1抽头端上半部分阻值小的多),输入信号中的高音成份经C8直接馈送至功率放大器,所以高音成分获得了提升,因而补偿了高音的响应。中音和低音成分经RPL上半部到达抽头位置,由于C9,R5对低音信号的阻抗较大,而对中音信号的阻抗较小,中音成分被C9、R5网络分流衰减,由于经音量电位器滑动臂送入功率放大器的低音成份相对得到提升,实现了低音相应补偿。
等响度控制电路中的音量电位器有一个固定的抽头端,用来接入响度补偿电路。其抽头位置对补偿效果有很大的影响。若抽头的位置比较低(即抽头靠近地端),则补偿作用来得比较迟,补偿量比较大;若抽头位置比较高,则补偿作用来的比较早,补偿量比较小。通常,其抽头位置在离地端全阻值的1/4—1/3处。当滑动臂至抽头位置以下时,高音和低音的补偿量最大;若增大音量,高音和低音的响应补偿逐渐减弱,即响应控制作用逐渐消失。
图1-3 等响度控制功率放大电路
从曲线上看,高频和低音均有较大提升,1/4 W位置的100HZ,10KHZ时的提升量达到指标要求。
从曲线上看,R2越小,即抽头越低,音量越小,高低音提升越大,符合人耳的听觉特性,达到等响度控制的要求。
结论与谢辞
音频功放器的设计完成了,经样机制作,测试,技术指标基本到达要求,等响度音量控制符合人耳的听觉特性,方便使用。采用稳压电源降低了整机噪声,音质可与中档汽车收音机媲美。如果在输出端增加一级射极跟随器,以提高输入阻抗和降低输出阻抗。在等响度控制后加一级音调控制,电源采用软启动,以消除开机时电流对扬声器的冲击。如果增加一路相同的电路,便可构成立体声系统,使声音更洪亮,动听。另外可以附加一个音响频谱显示器,指示各种不同频率的强度。

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