魔力宝贝洗礼5:TDA2030集成电路功率放大器设计_向往自然

TDA2030集成电路功率放大器设计
一、 设计题目 集成电路功率放大器
二、给定条件
设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：
输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；
频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）
谐波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）；
输出阻抗：≤0.16Ω;
输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时）
三、设计内容
1．根据具体电路图计算电路参数
2．选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。
3．了解有关集成电路特点和性能资料情况
4．根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图
5．制作印刷线路板
6．电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指
导书》有关放大器测试过程
7．实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。
四、功率放大电路的测试基本内容
注意：将输入电位器调到最大输入的情况。
1．测量输出电压放大倍数Au
测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHｚ 70 mv（振幅值100mv），输出负载电阻分别为4Ω和8Ω。
2．测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率
测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。
②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。
3．测量上、下限截止频率fH和fL
测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。
五、参考资料
TDA2030简介： TDA 2030 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TDA 2030 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。
TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。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TDA 2030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TDA 2030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行使用）。
TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。
TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压 ±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。该电路由于价廉质优，使用方便，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。该电路可供低频课程设计选用。
双电源供电BTL音频功率放大器
工作原理: 用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号Vin通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为KVC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 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。TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01 经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 　后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益KVC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）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·R3 / R2       U02≈－U01·R9 / R5
∵ R9＝R5            ∴ U02 ＝－U01
因此在扬声器上得到的交流电压应为：
êUYç＝ U01 -（ -U02）＝ 2U01 ＝ 2U02
扬声器得到的功率 PY 按下式计算：
PY ＝＝＝４＝4 PMONO

BTL 功放电路能把单路功放的输出功率（PMONO）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，该电路若在VS＝±14V工作时，PO＝28W。
若在VS＝±16V或±18V（TDA 2030A）工作时，输出功率会增加，但调试中应密切注视两块电路输出端（④脚 ）的直流电平，它们对地的电平都近似为零，为                 图 1     BTL 功放电路
了保护扬声器不被
烧坏，通常要在扬声器回路中串联快速熔断丝。其电路印刷板见图2。
BTL电路元件清单（单声道）
电容：1μF×1     22μF×2    0.22μF×2    2200μF×2    0.1μF×2
电阻: 22KΩ×5    680Ω×2    1Ω1W×2
二极管:1N4001×4     1N4004×4
电位器: 22KΩ

图 2

单电源供电音频功率放大器
单电源供电音频放大电路是典型应用电路， 由一块TDA 2030和较少元件组成单声道音频放大电路、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。

OTL电路元件清单（单声道）
电容：1μF×1     22μF×1    0.22μF×1    2200μF×2    0.1μF×1     2.2μF×1
电阻: 22KΩ×2    4.7KΩ×1    1Ω1W×1    100KΩ×3    150KΩ×1
二极管:1N4001×2     1N4004×4
电位器: 22KΩ
双声道OTL音频功率放大器印刷电路图：

TDA2030集成电路OCL功放电路
OCL电路元件清单（单声道）
电容：1μF×1     2200μF×2    22μF×1    0.1μF×2    0.22μF×1
电阻: 22KΩ×2    680Ω×1      1Ω1W×1
二极管:1N4001×2     1N4004×4
电位器: 22KΩ