基于TDA2030A超低音功放电路的设计讲解.doc

课程设计(论文)说明书题 目： 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 年 月 日摘 要功放，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，TDA2030A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TDA2030A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。

信号流程：音频信号输入经音量电位器，再由电容耦合，进入TDA2030A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 关键字：TDA2030A 功放电路 放大音频信号 3目 录目 录第一章 概述 11.1 系统开发背景及研究现状 11.2人们使用超低音的理由 11.3 课题的主要内容 3第二章 集成功放的设计 5第三章 设计任务内容及要求 93.1 设计目的 93.2设计任务及主要技术指标 93.3 工作原理分析 9第四章 方法设计与论证 134.1 方案一 TDA2030A的BTL电路 144.2 方案二TDA2030A的OCL电路 154.3 方案三 TDA2030A的OTL电路 154.4 系统电路设计 16第五章 单元电路设计 235.1 电源部分 235.2 功放部分 23第六章 安装与焊接及软件介绍 276.1 电路的安装与焊接 276.2 Protel 99se简介 31第七章 结束语 33致 谢 35参考文献 37附录A：硬件设计原理图 39附录B：所用元器件 41第一章 概述1.1 系统开发背景及研究现状功率放大器简称功放，俗称“扩音机”，是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。

　“SubWoofer”在商业或民用上通常被称为“超低音音箱”，其实“超”这个形容词是不对的，它重放的频率带通常是由上限的150Hz或100Hz至最低的25Hz左右，这只是低音而不是超低音因为20Hz以下的频率才是超过人耳聆听的音乐范围的低音，从科学或专业的解释角度来看，也只有低于20Hz的频率才能称为“超”低音但一般所说的超低音既是指重放频率下限在20Hz以上的低音无论是重播大动态音乐抑或电影音效时，超低音音箱的重要性甚至更胜于传统落地式的立体声音箱这是因为包含于许多音乐(交响乐或弦琴鼓乐)以及许多电影内的特殊声音效果都是极为雄壮且动态感十足的低音，这种声音效果并不单只是要让聆听者“听”到，而更是要让他们“感受”到此情此景的氛围1.2人们使用超低音的理由超低音主要分为两大类，它们是无源式(PASSIVE)及有源式(ACTIVE)两种目前在市面上有很多三件头的带超低音和两个小型主音箱的"3D"卫星系统(Subwoofer/Satellite System)，在这种系统中只用一个超低音箱，因此超低音是单声道(L+R)信号，在分音点以上才有立体声效果这种系统是利用前级的音量控制旋扭来决定所有音箱的音量，如果超低音的灵敏度或音量跟主音箱不平均，会引发声场混乱、频响不均衡、声象定位出不来等情况，而此时当超低音的摆位上又不能解决这问题时，这些问题就难以改善，这种Subwoofer通常只在低级低价系统(low—Fi System)出现。

　还有一种无源式超低音，左右主音箱是全音域，而超低音是在其频率上限截止点以下的低音出现时才发声这种系统叫接驳式的超低音系统，如主音箱重放的频率是在65Hz以下衰减，超低音的分音点就是在65Hz左右，它的目的就是把主音箱接驳顺畅这种系统的问题就是虽然主音箱在65Hz之下衰减，但并? 说它的低频在65Hz之下就开始截止降低，这些降低的程度是要看每个音箱在设计上的要求而定，所以在65Hz之下以超低音音箱重播，仍然会跟主音箱发生冲突，重要的理由就是超低音的喇叭单元跟主音箱的单元是不同产品，当两个不同的音箱喇叭单元时收到信号之后，如超低音大口径单元的振动质量肯定大于主音箱的喇叭单元，故发声速度要慢一些，它们一定不会同时发声的所以有很多玩这种超低音的发烧友觉得加了超低音之后，效果是比不加时更乱这种超低音的设计者通常是尽可能把超低音的分音点校到最低，就是要避免跟主音箱有冲突这种系统的超低音分音点应该只可以为某一对主音箱而设计，当要换左右主音箱时，超低音音箱的分音点一定要再校尽管有些主音箱虽然是65Hz以下就衰减，但到20Hz时还有声音，当这些音箱加上驳接式的超低音时，效果可能会觉得更差，低音不够结实，没有质感，也可能觉得低音很乱。

生产这种超低音的厂家通常是把主音箱一起设计的否则在分音点及它们的频率截止点上的衰减(dB/octave)上会有 问题，这些也是低价系统low-Fi System的玩意有源式ACTIVE(双放大器)超低音系统，信号直入带有源分频的前级，100Hz以下的频率由低音放大器放大后送至超低音音箱播出100Hz以上的频率经分频后送至主音箱的后级，放大后由主音箱播 出此时要有一个音量控制用来控制超低音音量跟主音箱在音量上的比例，除此之外，还要有一个相位调节钮，可以把低音放大器的相位(Phase) 由0-180任意调校因为超低音放大器跟主音箱的功率放大器可能是不同设计，它们在大多数情况下都不会同一相位的，不同相位的聆听效果会使聆听者觉得有不一样的感觉，这个相位调节钮就是用来使超低音跟主音箱达到同一相位的效果当由不同相位调校到同一相位的时候，音量是会觉得大声一点，低音会比较Solid (丰富)一点相位相反到180度时声音的效果会稍为慢一些玩超低音的读者大多数认为是因为小型音箱的低音不够，才用超低音至于大喇叭落地箱就没有用超低音的必要，其实玩超低音并不是用来辅助低音这样简单在市场上只有极少数传统型式的扬声器能够忠实地再生出电影声音内的低音音效，而绝大部分的就算是中高价AV环绕放大器，也没有足够的功率能量去驱动超低音扬声器。

若是采用了有源主动式超低音扬声器，那么以上两个问题便可以迎刃而解了1.3 课题的主要内容 设计一种超低音功放电路，该电路具有超低音和功放功能两部分TDA2030A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流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，就完成了功率放大功放的主要性能指标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等1. 输出功率：单位为W，由于各厂家的测量方法不一样，所以出现了一些名目不同的叫法例如额定输出功率，最大输出功率，音乐输出功率，峰值音乐输出功率1) 音乐功率：是指输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率2)峰值功率：是指在不失真条件下，将功放音量调至最大时，功放所能输出的最大音乐功率3)额定输出功率：当谐波失真度为10%时的平均输出功率。

也称做最大有用功率通常来说，峰值功率大于音乐功率，音乐功率大于额定功率，一般的讲峰值功率是额定功率的5--8倍2. 频率响应：表示功放的频率范围，和频率范围内的不均匀度频响曲线的平直与否一般用分贝[db]表示家用HI-FI功放的频响一般为20Hz--20KHZ正负1db.这个范围越宽越好一些极品功放的频响已经做到0--100KHZ3. 失真度：理想的功放应该是把输入的讯号放大后，毫无改变的忠实还原出来但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较，往往产生了不同程度的畸变，这个畸变就是失真用百分比表示，其数值越小越好HI-FI功放的总失真在003%--005%之间功放的失真有谐波失真，互调失真，交叉失真，削波失真，瞬态失真，瞬态互调失真等4. 信噪比：是指信号电平与功放输出的各种噪声电平之比，用db表示，这个数值越大越好一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上5. 输出阻抗：对扬声器所呈现的等效内阻，称做输出阻抗　7第二章 集成功放的设计第二章 集成功放的设计功率放大器，简称“功放”很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA2030A和较少元件组成的音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护TDA2030A是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA2030A在内的几种我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点TDA2030A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流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 根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA2030A的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。

另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏然而在TDA2030A集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进。