简单实用的d类功放制作原理及要点

音频功率放大器电路设计

一、题目 音频功率放大器

二、电路特点

本电路由于采用了集成四运算放大器μPC324C和高传真功率集成块TDA2030,使该电路在调试中显得比较简单，不存在令初学者感到头疼的调试问题；与此同时它还具有优良的电气性能:

① 输出功率大:在±16V的电源电压下，该电路能在4Ω负载上输出每路不少于15W的不失真功率，或在8Ω负载上输出每路不少于10W的不失真功率，其相对应的音乐功率分别为30W和20W。

② 失真小：放大器在输出上述功率时，最大非线性失真系数小于1%，而频宽却能达到14kHz以上，音域范围内的频率失真很小，具备高传真重放的基本条件。

③ 噪音低：若把输入端短路，在扬声器1米外基本上听不到噪音，放送高传真节目时有一种宁静、舒适的感觉；另外由于使用性能优异的功率集成块，放大器的开机冲击声也很小。

该电路所采用的高传真功率集成块TDA2030是意大利SGS公司的产品，是目前音质较好的一种集成块,其电气性能稳定、可靠，能适应常时间连续工作，集成块内具有过载保护和热切断保护电路。电气性能参数如下：

电源电压Vcc

±6V～±18V

输出峰值电流

3.5A

功率带宽（-3dB）BW

10Hz～140KHz

静态电流Icco(电源电流)

＜60μA

谐波失真度

＜0.5%

三、电路图（另附）

四、电路原理

该电路是由前置输入级、中间级和输出级三部分组成的。

前置输入级是由集成运放1/4μPC324C组成的源级输出器，它具有输入阻抗较高而输出阻抗较低的特点。

中间级是由集成运放1/4μPC324C以及由R4、R5、R6；C4、C5、C6；Rw2、Rw3、组成的选频网络一起构成的电压并联负反馈式音调控制放大电路。它具有高低音提升或衰减功能。其工作原理如下：输入信号通过C4耦合，分两路输入运放，一路由R4、C4、Rw3输入到5反相端。集成运放B输出端经过R6、C5反馈到反相端，形成电压并联反馈；另一路由Rw2、C6、 R5、输入到反相端。在此电路中，选频网络中电容量较大的C4、C5对高频信号（高音）可看作短路，电容量叫小的C6对低频信号(低音)可看作开路，所有这些电容对中频信号（中音）可认为开路。根据反相比例运算关系可知，当Rw2、Rw3滑臂在中点时，放大倍数为-1。当Rw3滑点在A端，C4被短路，C5、Rw3并联与R6串联后阻抗增加，对低频信号来说负反馈增强，增益下降，其低音衰减过程，当Rw2滑至C处，R5、R6和R3并联后的阻抗减小，对高频信号负反馈削弱，增益提高，对高音起提升作用；在D点，R5、C6与R6并联后的阻抗减小，并联后阻抗减小,对高频信号负反馈增强，对高音起衰减作用。

输出级是功率放大器，它由集成运放TDA2030和桥式整流电路组成，其中组件C8、R9为电源退耦电路。

由于该电路为双声道功率放大器，所以下部分电路与上部分电路完全对称，故电路原理同上。

五、印刷电路板设计图（另附）

六、元器件清单及使用仪表工具

电阻：

R1

1K

R2

1K

R3

10

R4

100K

R5

100K

R6

3.3K

R7

100K

R8

3.3K

R9

10

R10

100K

R11

100K

R12

100K

R13

10K

R14

10K

R15

10K

R16

10K

R17

1K

R18

1K

R19

1.5K

R20

1.5K

R21

10K

R22

10K

R23

20K

R24

20K

R25

100K

R26

10K

R27

100K

R28

10K

电容：

C1

2200μ/16V

C2

2200μ/16V

C3

33μ/16V

C4

33μ/16V

C6

0.1

C7

220μ/16V

C8

220μ/16V

C9

10μ/16V

C11

10μ/16V

C12

10μ/16V

C13

33μ/16V

C14

33μ/16V

C16

10μ/16V

C17

0.033

C18

0.033

C19

3300

C21

10μ/6V

C22

10μ/16V

C23

0.047

C23

0.047

C25

300

C26

300

C20

3300

C15

10μ/16V

C5

0.1

C10

10μ/16V

其它组件：

TDA2030（两块）、QSZ2A50V、μPC324C（四块）、滑动变阻器Rw1、Rw2、Rw3、Rw4，散热片。

仪表工具：万用表。

七、电路制作及调试过程

首先在拿到电路图纸后,看清、弄懂逻辑电路图和印刷电路图。在熟知电路的原理和特性后，将印有印刷电路图的贴纸贴在所分发的金属板上，接着用小刀对其进行雕刻，将多余的贴纸刮去，并用盐酸和双氧水比例为1：3的溶液进行腐蚀。然后用清水把腐蚀后的电路板洗净，并在其上对照印刷电路板进行描点、打点，过后用砂纸将其打磨光滑，再用松香水均匀地涂抹在电路板上。收集齐所需的元件，并对元器件的质量进行判定。（注意：预留的集成块管脚的空间要准确，不能有太大的误差；同时二极管、电解电容的极性一定不能接反。）最后进行元器件的焊接，必须在集成块焊好的情况下才能接着对二极管、RC元件及导线等进行焊接。（因为集成块不能受热，所以动作一定要干净利落。）

在确认电路焊接无误后，开始进行电路的调试。先把电源接在③、④线上，⑥、①线接地，②、⑤线接入扬声器，用万用表对集成运放TDA2030和μPC324C的各引出管脚测出它们之间的电压与电流，并与其典型值进行对比，看看是否有明显的差距，判断集成电路工作是否正常。

设计音频功放，那你得是专业毕业的，而且毕业后要有人带你几年才可能任。功放就是放大器，功放有个指标是频率范围，现在的原器件很容易达到20－20000赫兹，甚至上限和100万都很容易做到的。所以功放上不分什么高低音，高低音通常是指喇叭，由于发声原理和电磁感应的限制，现在只能做到100－20000赫兹的全频喇叭，没有办法生产20－20000赫兹的单体喇叭，因为低音是靠空气震动发声，靠推动空气震动发声，高音则是音圈震动发声。为了还原整个音域，就要将高音喇叭和低音喇叭整合成一个系统来发声，通常是有源分频和无源分频两种，无源分频只要一套功放接2个音箱就可以了，而有源分频，则需要2套或3套放大器才能工作。效果上有源的会更清澈一点吧，但那是对金耳朵，银耳朵来说的。对于只有听到30－14000赫兹的大众来说，有区别，但真的不大。汽车喇叭比较特殊，是在一个低音喇叭上安装了一个高音，有的还将分频器也安装在喇叭上。因为汽车音响特殊罢了。听音区封闭，低音靠反射加强。

最简单的音频放大电路，就是用一个9014三极管的单管放大器。线路图如下:

图中三极管的基极偏流电阻1k为调整电阻。喇叭阻抗4-8欧姆都可以。

1.首先我们选择集成电路，这样才能保证成功率，而且调试起来也方便简单。双声道音频电路首选就是TDA2822/TDA2822M了，价格非常便宜，不需要调试，还可以再低压下面工作。

2.输入部分需要把电阻和驻极体话筒以及电容做成一个话筒信号；

3.音频输出耦合电容只要100u就好，不必使用470u那么大。这样这部分就改好了；

4.焊接好；

5.调试的方法：电路焊好之后，先不要急着连接发射模块，看“连接到XXX”的3根线那里，红色和黑色的线加上3V的电压（相当于2节5号电池或者1

节锂电池。红色为正极，黑色为负极），之后把耳机连接到AUDIO和GND之间，之后应该就可以听到声音放大了。如果你觉得音质不是很好的话，可以试着把

电阻改大或者改小一点。

6.这样就简单快速的制作成了一个话筒放大器

TDA2822的特点是双声道音频功率放大电路，适用于袖珍式的放音机、收录机和多媒体音箱做音频放大器。该电路的特点是：电源电压范围在

1.8-15V，电源电压低至1.8V仍可工作。因此，该电路适合在低电源电压下工作；静态电流小，交越失真越小。适用于单声道桥式（BTL）或立体声线

路两种工作状态。

这个芯片是为了立体声的功率放大而设计的，里面有相同的两个一模一样的放大器，一般做单声道放大时，可以将两个放大器搭在一起，组成像桥一样的。如果觉得不需要的话，可以用一路，另一个放置一边就好。

注：所需要的元件：TDA2822集成块、2个100uF 16V的电解电容、1个4.7uF 16V的电解电容（10uF的也可以）、1个10k的电阻、1个3.3k的电阻、驻极体话筒一个（这种话筒可以从耳麦里面拆到）。

音频电压放大器的设计

技术指标要求：电压增益大于100倍（1280），最大不失真电压输出幅度大于1.5伏，带宽30Hz-20kHz，输入阻抗大于1KΩ（1.7 KΩ），输出阻抗小于1KΩ(980Ω)。

该课题的内容：

一、多级放大电路的耦合方式

直接耦合放大电路存在温度漂移问题，但因其低频特性好，能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，而得到越来越广泛的应用。

阻容耦合放大电路利用耦合电容“隔离直流，通过交流”，但低频特性差，不便于集成化，故仅在费用分立元件电路不可的情况下才用。

二、多级放大电路的动态参数

多极放大电路的电压放大倍数等于组成它的各级电路电压放大倍数之积。其输入电阻是第一级的输入电阻，输出电阻是末级的输出电阻。在求解某一级的电压 放大倍数时应将后级输入电阻作为负载。

一、频率响应描述放大电路对不同频率信号的适应能力。耦合电容和旁路电容所在的回路为高通电路，在低频段使放大的倍数的数值下降，且产生超前相移。极间电容所在的回路为低通电路，在高频段使放大倍数的数值下降，且产生滞后相移。

二、在研究频率响应时，应采用放大管的高频等效模型。在晶体管的高频等效模型中，极间电容等效为C'。

三、放大电路的上限频率和下限频率决定于电容所在的回路的时间常数。通频带等于上限频率和下限频率的差。

四、在一定条件下，增益带宽约为常量。要想高频特性后，首先应选择截止频率高的管子，然后合理选择参数使C'在回路的等效电阻尽可能小。要想低频特性好，应采用直接耦合方式。

五、多级放大电路的波特图是已考虑了前后级相互影响的各级波特图的代数和。

重点所在：

上限频率、下限频率以及通频带。电压峰峰值、增益带宽积。

设计框图：

因为交流电压源（VSIN）客观的存在内阻，为了使电压源充分利用，应减小其内阻值，所以使得输入电阻阻值尽可能的大；输出电阻阻值尽可能的小。

应采用多级放大电路频率。

因为涉及低通电路和高通电路，所以在设计电路框图应考虑极间电容、偶和电容和旁路电容。

因涉及静态工作点，所以该电路图应有直流电源（VDC）。

音频电压放大器电路图

模拟仿真参数设置如下图

模拟仿真结果：

各节点电压

各支路电流

电压增益

如图：上限截止频率 38.312K 下限截止频率 23.815

故其通频带 38.312K-23.815 38.288K

输出电压V(7)

输入阻抗Ri=2.752k

求输出阻抗时的模拟仿真电路图

模拟仿真后的各节点电压

模拟仿真后的各支路电流

输出阻抗R0=967.660

仿真结果说明

因为ICBO是集电结加反向电压时平衡少子的漂移运动形成的，所以当温度升高时，热运动加剧，从而使少子浓度明显增大。因而参与漂移运动的少子数目增多，从外部看就是ICBO增大。由于ICEO=(1+ )ICBO，所以温度升高ICBO增大 比仿真值小

课程设计体会与收获

本学期我们开设了《模拟电路》课，这门学科属于电子电路范畴，与我们的专业有密切联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期模电学习即将结束的时候，老师为我们安排了电子课程设计 。课程设计是培养学生综合运用所学知识发现、提出和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节。这样不仅能加深我们对电子电路的认知，而且还及时、真正的做到了学以致用。

紧张而辛苦的三周课程设计结束了，当我快要完成老师下达给我的任务时，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗……

回顾起此课程设计，感慨颇多，从理论到实践，在这三个星期里，可以说苦多于甜，但是我从中学到了许多东西，不仅巩固了以前所学的书本上的知识，而且还学到了许多书上没有的东西，同时也提高了我的动手操作能力，以及科学严谨的设计态度。当然在设计的过程中，我遇到了许多问题，首先是不知道该如何选课题，后来在老师的指导下并根据理论课的学习情况选定课题；然后在模拟仿真过程中也遇到了许多拦路虎，比如说电压增益的模拟仿真、输入阻抗、输出阻抗的计算……计算值与仿真结果相差较大，这花费了我好长时间去去修改电路，后来我翻阅了大量书籍，查资料，终于在书中查到了有关章节，并参考；最后终于使理论值与仿真结果相符合。

通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计算有时不免；令我感到有些心烦意乱：有两次因为不小心的几翻出错，只能豪不情愿的重来，但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应该承担的社会责任，想到世界上因为某些细小的的失误而出现的令人无比震惊的事，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度责任，一丝不苟的良好习惯。这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。

短短的3周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识真的如此贫乏，自己的综合应用所学的专业知识的能力是如此的不足，几年来学了那么多的课程，今年才知道自己并不会用，想到这里，我真的有点心急了，老师却对我说，这说明课程设计确实使你有收获了，老师的亲切勉励像春雨注入我的心理，是我自信。

最后，我要忠心的感谢老师，是您的严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的教诲启发了我，是您的殷切期望鼓舞了我，我感谢老师您今天又为我增添了一副坚强的翅

连续多次使用8050三极管，是可做出多级音频功放电路的，但不是随便増加级数就可以提高功放效果，需要进行较为夏杂的计算。具体要设计计算项目有:

1. 静态工作点

2. 放大倍数，输入阻抗，输出阻抗

3. 级间耦合方式，阻抗匹配

4. 通频带