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摘要：功率放大器的作用，是给音响放大器的扬声器提供一定的输出功率，从而提高音响设备的扩音质量。基于此，本文首先介绍了高保真音频功放技术的应用。其次，分析高保真音频功放技术设计的原理、流程。最后，分析高保真功放技术的具体设计。
关键词：高保真；功放技术；设计原理
引言：信号的非线性失真问题，是目前音响放大器设备在功率放大过程当中存在的主要问题之一，设计高保真音频功率放大器，就是要将音响放大器设备的输出功率尽可能的扩大、输出的信号非线性失真尽可能的缩小，保障输出的音频质量、效率尽可能的提高。本文主要采用OTL电路，对集成电路功率放大器的设计进行分析。
一、高保真音频功放技术的应用
集成功率放大器目前在音响设备当中有着非常广泛的应用，这种技术的优化设计，要从设备的功率、阻抗、失真、频响、动态、噪声等不同的角度与层面，进行考虑，从而提高集成功率放大器的应用范围和调节功能。不同的集成功率放大器，在进行内部信号处理方面，有着不同的线路设计和生产工艺特点。从目前的生产实际来看，主流的集成功率放大器有专业型和家用型。整机小型化、数字化、智能化，是目前集成功率放大器设计的主要方向之一[1]。本设计主要采用TDA2030作为集成电路，分析这种电路在集成功率放大器，高保真线路设计当中的应用。
二、高保真音频功放技术的设计原理
OTL集成电路在功率放大器当中的设计，主要采用TDA系列的s原件，作为集成元器件。通过在OTL集成电路当中，加载散热片，来提高整个线路的功率放大质量。包含的设计要点有：
（1）本设计采用5引脚单列直插塑料封装功放管，作为外围元件，这种设计方法，可以尽可能的减少管脚的数量，保障工作的可靠性。（2）本设计共包含11个连接点，只要连接点无失误，就无需专门的调整，即可以投入正常的使用。（3）这种连接方式，可以保障功率放大器的集成器件，具有完善的过载保护功能与过热保护功能，在热阻超过限制范围之后，可以自动断流，从而保障整个线路的安全性，不损坏元器件。（4）TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作，在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。（5）内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。
三、高保真音频功放技术的具体设计
本设计主要选用TDA2030，作为功率放大器的核心器件，在核心器件内部，已经集成了一个比较优化的反馈电路。因而，整个功率放大器的外部，不需要再加装反馈电路，只需要接入两个耦合电容和输出R1消振电路，就可以保障电路的正常运行。在通电之后，RS输出阻抗的范围处于4到12欧姆，输出功率在12W左右，总谐波失真小于等于0.01%，基本可以满足功率放大的设计要求[2]。具体的设计原理如下:
（一）电源设计
设计人员选用有极电解电容两个，保障直流电压的稳定，避免影响功率放大器的输出音质。同时，这种有极电解电容还可以保护整个集成电路块的电源稳定，避免由于电压波动过压而出现错误动作。在实际应用的过程当中，设计人员要优先使用TAD2030元件手册推荐的元器件。
图1 高保真音频功放TDA2030电源电路
前置放大电源部分，技术人员可以使用两个0.1UF的无极高频电容，两个10UF的电容，两个220UF的有极电解电容，作为三端稳压管稳压后的滤波电容。配合单15W变压器，保障整个集成电压块的直流电源的稳定，可以在桥式整流后得到优化。避免由于功率负载过大，导致输出信号失真。设计人员可以采用LM7812，LM7912三端稳压器（输出0.5A，12W）的直流稳压芯片各一块，作为前置放大电源。在进行通电的过程当中，技术人员要做好屏蔽工作，避免由于直流偏磁现象的存在，导致整个整流管运行的效率，达不到预期的要求。并充分考虑电网电压的波动范围，对整个线路正常运行造成的影响。
（二）功放设计
音频功率放大器一般由电源、前置放大和后级功放三部分。本次设计以TDA2030a作为应用电路，是功率放大电路当中的核心，也是一种比较经典的电路设计方法。设计人员采用德律风根生产的TDA2030核心器件，对功放电路进行优化设计。TDA2030a有五个引脚，分别是正电源、负电源、正向输人、反向输入和输出。
设计人员采用一个型号为680欧姆的电阻，一个型号为1欧姆的电阻，两个型号为22K欧姆的电阻，根据线路设计图当中的连接形状，将不同的电阻与单列直插式塑料封装结构相连接。这种电路可以应用在目前的智能汽车、小型家用设备上，线路体积小、输出功率大、转化效率好，保真性能高，成本也较为低廉
目前，基于tda2030a的应用电路，在意大利、美国、德国、日本、荷兰等功率放大装置发展比较先进的企业当中，都有着比较广泛的应用。虽然，内部电路在设计方面，存在不同程度的差异，但其单列直插式塑料封装结构的设计具有一定的共性。这种结构通常具有四个型号为1n4001的二极管，一个型号为tda2030a的集成功率放大器，一个型号为八欧姆、十瓦的扬声器，是目前市场上最主流的功率放大装置。
（三）安装与调试
在整个设计线路的调试阶段，技术人员要注意以下几点：
（1）看准整个集成电路当中的引脚，并将五个引脚直接焊接在电路板上，注意焊接的位置与焊接的准确性。
（2）仔细审查整个线路布局，并将不同的元器件与引脚一一对应，焊接在电路板上，对二极管和电解电容装置，进行反复的位置判断。将具有极性性能的器件，通过仪器连接之后才能进行焊接。
（3）原件全部焊接完成之后，焊接人员要对焊接的结果进行三次以上的检查，确保不同的元件都严格按照布局图当中的要求，处于准确的位置上，才可以进行通电测试。
（4）在测试的过程当中，技术人员要关注输出频响，输出噪声，输出失真度几个关键的数据。
结论：综上所述，设计人员在进行高保真功放器件设计的过程当中，要综合考虑信号输出的质量与整个线路设计的配合程度。从本文的分析可知，研究高保真功放器的优化设计，有利于技术人员从发展的角度，看待目前集成放大元件的发展与进步。因而，我们要积极地尝试不同线路的连接方式，促进其功率放大器的发展。
参考文献：
[1]王玉龙. 两款高保真音频功放集成电路简介[N]. 电子报,2013-03-31(015).
[2]张平柯.高频开关电源在高保真音频功放中的应用研究[J].电声技术,2007(09):33-37+41.
论文作者:严松
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
标签：功率放大器论文; 功放论文; 电路论文; 高保真论文; 音频论文; 线路论文; 功率论文; 《科技新时代》2019年5期论文;