1、 摘摘 要要 本系统以高效 Hi-fi 功放集成芯片 TDA2030 为核心元件， 制作了高保真的 音频功率放大器，并利用 Altium Designer 软件设计完成原理图和 PCB 板。该系 统在电源电压V16，负载电阻为4时能达到 18W 的输出功率，且只有 0.5%的 失真度。 系统有良好的短路和过热保护电路， 比较理想的达到了设计指标的要求。 高效率的音频功率放大器不仅仅是在便携式设备中需要， 在大功率的设 备中也占有较大的比重。随着人们居住条件的改善，高保真音响设备和高档的家 庭影院也逐渐兴起。集成音频功放在这些设备中起到了很重要的作用。 关键词： 高保真 音频 功率放大 第一章第
2、一章 绪论绪论 音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来人们为之付出 了不懈的努力。最近几年，无论是在线路技术还是元器件方面，乃至是思想认识 上都取得了长足的进步。 1.1 1.1 集成音频放大器发展过程集成音频放大器发展过程 上个世纪 80 年代以前，输出功率仅几瓦的声频功率放大器都要采用分立元 件来制作。进入 80 年代后，国内开始研制生产出一些小功率的功放 IC，但由于 这些功放 IC 的性能指标不佳，尤其是可靠性比较差，很快就被国外生产的功放 IC 所取代。 日本生产的 HA1392、 TA7240 曾经是 80 年代用得非常普遍的功放 IC。 HA1392 与 TA724
3、0 的输出功率都只有 4W 6W。 。意法 SGS 公司在 80 年代初开发生产的 TDA2030A 算是比较好的一款功放 IC， 它的输出功率能够达到 12W 以上。 尽管 SGS 公司在 TDA2030A 基础上又研制出 TDA2040、TDA2050 功放 IC，使输出功率能够 达到 24W，但由于它们的电源适用范围只有22V，如果使用未经稳压的整流滤 波直流电供电，它们实际上都只能给 4 负载输出 12W 功率。 在 90 年代以前，电子器件生产厂商提供的功放 IC 输出功率实际都在 30W 以下。在经过 10 多年的努力后，美国 NS 公司和意法 SGS 公司都在 90 年代期间 相
4、继开发生产出多款输出功率超过 30W 的功放 IC 芯片。其中，LM3876、LM3886 是美国 NS 公司的代表作，TDA7294、TDA7295、 TDA7296 是意法 SGS 公司的代表 作。 1.2 1.2 音频放大器设计背景音频放大器设计背景 音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号 音量和功率级都要理想如实、有效且失真低。音频范围为约 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
5、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。 1.3 1.3 音频放大器设计意义音频放大器设计意义 在传统晶体管放大器中，输出级包含提供瞬时连续输出电流的晶体管，实现 音频系统放大器许多可能的类型包括 A 类放大器，AB 类放大器和 B 类放大器。 与 D 类放大器设计相比较，即使是最有效的线性输出级，它们的输出级功耗也很 大。这种差别使得 D 类放大器在许多应用中具有显著优势，因为低功耗产生热量 较少，节省印制电路板面积和成本，并且能够延长便携式系统的电池寿命。 另外，D 类功率放大器工作于开关状态，理论效率可达 100
6、%，实际的运用中 也可达 80 以上，功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的 尺寸，连续输出功率很容易达到数百瓦，功率 MOS 有自我保护电路，可以大大简 化保护电路，而且不引入非线性失真。 1.41.4 名词解释名词解释 音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如 果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。其 技术指标主要有六项：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体 声分离度、立体声平衡度。 1.3.1 频率响应： 所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的 幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以 1000Hz 的频率幅度为参考，并用 对数以分贝(dB)为单位表示频率的幅度。 音响系统的总体频率响应理论上要求为 2020000Hz。在实际使用中由于电 路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到 3218000Hz。 1.3.2 信噪比： 所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产 生的新的噪声的比值，其
