四川信息职业技术学院毕业设计说明书
第1章 绪论
音响放大器也叫功率放大器，其作用是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，产生足够大的电流驱动扬声器发声。
早在60年代以前，真空管功率放大器一直占着主导地位，其工作类别采用A类(甲类)或AB类(甲乙类)，并由变压器与负载偶合。这一趋势，随着半导体技术的发展，可认为终止于真正可靠的半导体管达到了合理价格之时。随后，使用锗器件的设计首先出现，但是锗管由于在一般的高温时容易损坏而严重地遭受着磨难，热逃逸这个词由此诞生。之后硅材料的NPN型半导体管出现，在一段时期里，绝大多数功率放大器采用此管用于功率放大级的推挽工作中，但仍依赖于输入和输出变压器进行偶合。显然，这些变压器往往是笨重而价高，线性不佳，再加上其低频和高频相移，严重地限制了可安全使用的负反馈量，从而增加了其伤害性。
后来，人们已认识到在功率晶体管和8Ω扬声器之间的阻抗匹配上，无需再用变压器了。于是出现了无变压器的Lin氏电路组合，从而构成了准互补输出级。因为当时已有相当不错的PNP激励管在市场上可售，而功率输出器件采用推挽电路可做成NPN型管，合适的互补功率器件，出现在60年代后期。这时，全互补输出级立刻证明了它比准互补电路具有失真较小的优点。大约定同一时期．由于晶体管差分对已成为人们熟悉的电路单元，直流偶合放大器开始超越电容耦合方式的交流放大器。
根据现在人们消费和生活质量的提高，对音频功率放大器的要求也相对有了更高的基准，一个新型高效率音频功率放大器可以带来很高的效益，所以有很多的企业投入到了对高效率音频功率放大器的设计中。下面是一个有关D类放大器的高效率音频功率放大器。
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。
输出功率：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。
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。
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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。 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。
失真度：理想的功放应该是把输入的信号放大后，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0.03%
~ 0.05%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。
信噪比：是指功放输出的各种噪声电平与信号电平之比，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。
输出阻抗：对扬声器所呈现的等效内阻。
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第2章 方案设计
按信号处理方式分类，音响放大器可以分为模拟功放和数字功放。本设计提供了基于D类数字功放和模拟功放TDA2030实现的两种方案。
2.1 方案选择
2.1.1 功放类型的选择
方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这几种放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区中，它按输入音频信号的大小控制着输出信号，但自身也在消耗电能。A类功率放大器的特点是线性好、失真小且失真成分以偶次谐波为主，通常需要偏置电压才能工作，能量转换效率很低，输出功率一般较小并且理论效率只有50%，所以不行。B类功率放大器虽然不需要偏置电压，靠信号本身来导通放大管，理论效率可达78.5%，但电路在小信号时失真严重。通常，在电路中略加一点偏置形成AB类功率放大器，虽然效率略有下降，但保真度高、小信号时失真减弱。
方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器基本构成框图如2-1所示，它是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过LC低通滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率（理论上为100%，实际电路可以达到80%～95%），但D类功放也有不足之处，就是保真度低、输出音质较差，所以一般应用于手持式设备（如手机、PDA等）。
图2-1 D类音频功率放大器基本构成图
以上两个方案中，D类音频功放虽然具有效率高、体积小、输出功率大、低EMI、
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具备多种工作模式等特点，但保真度不及传统功放。传统的模拟音频功放保真度高，但效率低、能耗大，且要求有良好的散热设备。本文选用第一种方案，以性价比较高、音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的集成功放TDA2030为核心设计相关硬件。
2.1.2 实现电路的选择
首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前逐级计算。基于模拟功放TDA2030的音响放大器如图2-2所示，主要由话筒放大器，加法电路、前置放大器、音调控制器及功率放大器等几部分组成。
图2-2 基本组成框图
各部分的基本功能如下： 1.话筒放大器
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达10kHz)其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
2.加法电路
用以将放大的话筒信号和来自随身听、收录机、影碟机等各种音源设备的音频信号合成。
3.音调控制器
音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对中音频的增益进行提升或衰减，低音频或高音频的增益保持不变。
4.功率放大器
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给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能大。
5.音量显示电路
音量显示电路通过多个发光二极管来直观指示音量的大小。
2.2 方案论证
根据方案规划及任务指标设计基本组成框图，如图2-3所示。
图2-3 音响放大器的基本组成框图
人对着话筒说话时，话筒产生大约5mV信号，经输入话筒放大器放大到15mV，通过话筒音量控制电路调整后输入到加法器，与来自其他音源设备的音频信号(15mV)相加，相加后的混合信号输入前置放大器放大，再送入音调控制控制电路对混合信号的幅度、频率适当调整，最后将该信号输入到功率放大器放大成输出幅度为4V的音频信号，驱动扬声器工作。
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