雙聲道BTL功放電路的設(shè)計(jì)

1、雙聲道BTL功放電路的設(shè)計(jì)一、任務(wù)根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，音頻功率放大器主要有電源電路、前置放大電路、音量控制電路、功率放大電路等四部分構(gòu)成，構(gòu)成框圖見(jiàn)圖所示。音量控制功率放大揚(yáng)聲器前置放大音頻輸入電 源 電 路 二、要求（1）設(shè)計(jì)產(chǎn)生±14V的直流電源。（2）設(shè)計(jì)前置放大器為左、右聲道各提供一級(jí)同向比例運(yùn)算放大器（電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路）進(jìn)行電壓放大，電壓放大倍數(shù)約為6，可消除高頻雜波。（3）設(shè)計(jì)雙聲道BTL功放電路, 8W負(fù)載上的輸出功率大于20W。三、思考題1、音調(diào)控制電路由那些濾波器所構(gòu)成 【設(shè)計(jì)參考】：(1)電源電路直流電源電路有降壓變壓器、全波整流、濾波和穩(wěn)壓電路構(gòu)成。由于我們選

2、擇TDA2030作為功放管，其直流供電電壓為6V18V，因此為了產(chǎn)生±14V的直流電源，我們選擇100W的環(huán)牛變壓器，輸出雙12V交流電，負(fù)載為8揚(yáng)聲器。整流電路，見(jiàn)圖1.4所示：圖1.4 整流電路u1正半周時(shí)，Tr1次級(jí)A點(diǎn)電位高于B點(diǎn)電位，二極管D1、D3導(dǎo)通，電流自上而下流過(guò)RL；u1負(fù)半周時(shí)，Tr1次級(jí)A點(diǎn)電位低于B點(diǎn)電位，二極管D2、D4導(dǎo)通，電流自上而下流過(guò)RL。于是RL兩端產(chǎn)生單方向全波脈動(dòng)直流電壓uo。負(fù)載和整流二極管上的電壓和電流：負(fù)載電壓： =10.8V負(fù)載電流：二極管的平均電流： =0.65A二極管承受反向峰值電壓： =26.8V電容的容量為：C=（35）375

3、uF625uF實(shí)際電容容量考慮到濾波的效果，各項(xiàng)參數(shù)留出一定的余量，容量選擇為2200uF或3300uF，耐壓值選擇為25V，整流橋耐壓值選擇為25V，額定電流選擇為3A。雙聲道BTL功放中電源電路如圖1.5所示。圖1.5 電源電路此電源輸出直流電壓為±14V，采用雙電源給TDA2030供電，其中C17和C18可以濾出高頻雜波，使獲得的直流電壓更穩(wěn)定。(2)前置放大電路音頻功率放大器的作用是將聲音輸入的信號(hào)進(jìn)行放大，然后輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。由于音源的輸入信號(hào)的電壓差別很大，從零點(diǎn)幾毫伏到幾百毫伏。一般功率放大器的輸入靈敏度是一定的，這些不同的音源信號(hào)，如果直接輸入到功率放大器，對(duì)于輸入過(guò)

4、低的信號(hào)，功率放大器輸出功率不足，不能充分發(fā)揮功放的作用。假如輸入信號(hào)的幅值過(guò)大，功率放大器的輸出信號(hào)將嚴(yán)重過(guò)載失真，這樣將失去了音頻放大的意義。所以一個(gè)實(shí)用的音頻功率放大系統(tǒng)必須設(shè)置前置放大器，以便使放大器適應(yīng)不同的的輸入信號(hào)，或放大，或衰減，或進(jìn)行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。前置放大器的主要功能一是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；二是使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。由于話筒輸出信號(hào)非常微弱，所以前置放大器輸入級(jí)的噪聲對(duì)整個(gè)放大器的信噪比影響很大。前置放大器的輸入級(jí)首先采用低噪聲電路，我們選用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大器，一定要選擇低

5、噪聲、低漂移的集成運(yùn)算放大器。根據(jù)音頻信號(hào)的特點(diǎn)，前置放大器選擇由NE5532集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓放大器完成。NE5532是一種雙運(yùn)放高性能、低噪聲運(yùn)算放大器，其性能指標(biāo)如下：小信號(hào)帶寬：10MHz輸出驅(qū)動(dòng)能力：600，10V輸入噪聲電壓：5nV/HZ（典型值）DC電壓增益：50000AC電壓增益：10KHz時(shí)2200電源帶寬：140KHz轉(zhuǎn)換速率：9V/S；電源電壓范圍：±3±20V前置放大器為左、右聲道各提供一級(jí)同向比例運(yùn)算放大器（電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路）進(jìn)行電壓放大，電路如圖1.6所示，放大電路具有輸入阻抗高的特點(diǎn)，電壓放大倍數(shù)為：，電容C27、C28是去耦電容，消除

6、高頻雜波。前置放大器的下限頻率由電容C19和電阻R22決定。圖1.6 前置放大電路(3)功率放大電路采用集成功放設(shè)計(jì)功率放大器不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，而且組裝、調(diào)試方便，成本低廉，所以本設(shè)計(jì)選用集成功放實(shí)現(xiàn)。目前常用的集成功放型號(hào)非常多，本設(shè)計(jì)選取SGS公司生產(chǎn)的TDA2030/2030A集成功放，該器件具有輸出功率大、諧波失真小、內(nèi)部設(shè)有過(guò)熱保護(hù)，外圍電路簡(jiǎn)單。TDA2030/2030A的外引線如圖1.7所示。1腳為同相輸入端，2腳為反相輸入端，4腳為輸出端，3腳接負(fù)電源，5腳接正電源。電路特點(diǎn)是引腳和外接元件少。其主要性能指標(biāo)為：電源電壓范圍為6V18V，靜態(tài)電流小于60mA，頻響為10H

7、z140kHz，諧波失真小0.5，在VCC = ±14V，RL=4W時(shí)，輸出功率為14W，在8W負(fù)載上的輸出功率為9W。 圖1.7 TDA2030管腳圖 圖1.8 TDA2030組成的OCL功率放大器電路 由TDA2030/2030A構(gòu)成的OCL功率放大器電路如圖1.8所示。該電路由TDA2030組成的負(fù)反饋電路，其交流電壓放大倍數(shù)。二極管D1、D2起保護(hù)作用，一是限制輸入信號(hào)過(guò)大，二是防止電源極性接反。R4、C2組成輸出相移校正網(wǎng)絡(luò)，使負(fù)載接近純電阻。電容C1是輸入耦合電容，其大小決定功率放大器的下限頻率。電容C3、C6是低頻旁路電容，電容C5、C4是高頻旁路電容。電位器RP是音量

8、調(diào)節(jié)電位器。本設(shè)計(jì)為了獲得更大的輸出功率，采用兩個(gè)TDA2030構(gòu)成BTL率放大器，其中右聲道的電路如圖1.9所示。U1（TDA2030）為同相比例運(yùn)算放大器，輸入音頻信號(hào)通過(guò)交流耦合電容C3饋入同相輸入端腳，交流閉環(huán)增益為。R4 同時(shí)又使電路構(gòu)成直流全閉環(huán)組態(tài)，確保電路直流工作點(diǎn)穩(wěn)定。U2(TAD2030)為反相比例運(yùn)算放大器，它的輸入信號(hào)是由U1輸出端的U01 經(jīng)R10、R19分壓器衰減后取得的，并經(jīng)電容C9后饋給反相輸入端腳，它的交流閉環(huán)增益 。由R15R10，所以U1與U2的兩個(gè)輸出信號(hào)U01 和U02 應(yīng)該是幅度相等相位相反的，即： U01Uin·R4/ R9 ，U02U0

9、1·R15/ R19，由于 R4R15，R9R19，所以U02 U01。因此在揚(yáng)聲器上得到的交流電壓應(yīng)為：UO U01-（-U02）2U01 2U02揚(yáng)聲器得到的功率按下式計(jì)算： BTL 功放電路能把單路功放的輸出功率（）擴(kuò)展4倍，但實(shí)際上卻受到集成電路本身功耗和最大輸出電流的限制。圖1.9 BTL功率放大器右聲道電路(4)音量控制電路本音頻控制控制電路采用簡(jiǎn)單的音頻電位器控制，主要是通過(guò)改變輸入音頻功放的電壓大小，從而改變輸出聲音大小。實(shí)物制作 TDA2030是許多電腦有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成塊。它接法簡(jiǎn)單，價(jià)格實(shí)惠。額定功率為14W。電源電壓為±6±18V。輸出電流大，諧波失真和交越失真?。?#177;14V/4歐姆，THD=0.5%）。具有優(yōu)良的短路