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功率放大电路是一种输出功率大，带载能力强的常见放大电路，应用场合极为广泛！功率放大电路也分为分立式和集成式，我们在书上学的基本上都是由分立元件(主要是晶体管)构成的电路，而集成式功放电路在应用中更为常见。常见的功放集成芯片有TDA2030，LM1875，LM3886等，相对于其他的芯片，TDA2030绝对称得上是老大哥了。今天，我们就一起来探索音频功率放大器TDA2030的奥秘！ TDA2030是将分立式功率放大电路集成到芯片里的音频放大器，它有效地解决了分立式功率放大电路常见的一些问题。例如：上下桥臂不对称，静态工作点前后相互影响等。 TDA2030的特点1.电源供电：最大±18V(既可单电源供电也可双电源供电) 2.峰值输出电流：3.5A 3.差分输入电压：±15V 4.封装：TO-220 参考原理图没错，TDA2030实际上就是一个运放，但它能够为我们提供一定的驱动电流。我们现在来一一分析一下这个电路！ 首先我们得明确电路的输入端与输出端在哪。Vi是输入端，也就是音频输入端口，RL(喇叭)是输出端。 1.电源的去耦电容 +VS端的100uf和100nf电容称为去耦电容，目的是去除电源端带来的干扰和稳定电源。去耦电容的原理和取值我在上一篇文章中已经分析过了，有兴趣的朋友可以去看看！电源端为什么要接个电容到地？电容的取值该如何选择？ 2.减小自激振荡部分 RL旁边的1Ω电阻与220nf电容串联组成消振电路，称为RC消振(减小自激振荡)。 3.钳位电路 作用：将输出电压钳制在电源电压的范围内，以免对元器件造成损坏！ 4.直流偏置电路 +VS经过100K欧姆(R3)、100K欧姆电阻(R4)和22uf电容并联到GND构成了偏置电路。直流电源通过100K欧姆的电阻(R5)进入运放的输入端。22uf电容与100K欧姆电阻并联的作用是为了防止干扰。重点来了！仔细看清楚，这个电路图是单电源供电(GND—+VS)，而我们的输入音频信号是一个交流信号，有正有负。我们怎么样才能让电路将音频信号的负半边也无损输出呢？加直流偏置电路！其实就相当于用直流电压将信号的负半周期给抬上去(相当于一个加法运算电路)，抬到GND上面去，这样我们的信号就可以正常地经过运放了。 我们最终需要的是正负半个周期都有的信号，但你为了让负半周期信号通过由单电源供电的运放，把信号都抬到正半周期了，那我的目的不就达不到了嘛？能把你抬上去，就自然有办法把你再拉下来。我们在信号出TDA2030运放后，在信号的通过的路上加一道关卡——隔直电容(2000uf)，将直流给阻挡掉，我们最终就可以得到放大后的交流音频信号！ 关于直流偏置电路元件参数该如何取值的问题！偏置电路可以简化成R3与R4串联的形式，而运放需要的就是R4的电压。根据你设计时所需要的偏置电压(你需要多大的直流电压才能把你的交流信号负半周期抬上去)，在根据分压公式，就可以算出电阻的取值。那100K欧姆R5该怎么取值呢？直流偏置电路实际上会有一部分电流流向R5，这是我们不希望的，这样会造成我们计算的R3、R4误差很大。所以我们可以通过增大R5的阻值来尽可能减小进入R5的电流。 5.电路主干部分——负反馈电路 音频信号从Vi进来，经过22KΩ电阻(调节输入音频信号的大小)，这个电阻的作用类似与手机的音量调节键，通过一个1uf的电容以交流耦合的方式接入TDA2030的同相输入端(1)，这个电容的作用是为了避免我们的音频信号影响到直流偏置电路(通俗一点讲，就是泾渭分明，井水不犯河水)，为了让交流与直流互不影响，我们就需要电容来将他们隔开。我们看向TDA2030的反相输入(2)，2uf电容、4.7KΩ(R2)、150KΩ(R1)电阻构成负反馈回路，我们可以写出增益A(电压放大倍数)的表达式：增益A= 1 + R1 / R2 (R2=4.7KΩ，R1=150KΩ) 交流信号通过时，由于电容对交流相当于短路，所以此时的交流信号放大倍数A ≈33倍。但对于直流信号，电容相当于断路，所以直流信号经过运放的增益是1(相当于R2=∞，增益A =1)，电路的直流增益A是1。这样，运放就会全心全意地去处理交流信号了，而不会去放大偏置电路提供的直流电源了(直流电源的目的：抬升电压)。 最终，经过TDA2030出来的信号就可以有一定的功率去驱动负载RL(喇叭)去工作了！TDA2030能提供的最大电流是有限的，它的能力不能满足任意负载，它的带载能力是有限的。其实，这样又引出了一个很重要的问题：什么是驱动负载？什么是带载能力？ 闲语：这篇文章写了很久，不知道该怎么用文字去解释才能让大部分人都能够明白。最终的成品就是这样，希望大家可以提提建议！ |
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