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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的电气性能稳定、可靠、能适用长时间连续工作,集成块内部具有过载保护和热切断保护电路,不会损坏器件。在单电源使用时,散热片可直接固定在金属板上与地线相通,无需绝缘,使用十分方便。是目前音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的一款性价比较高的集成功放。
2.主要参数
表3-3 TDA2030主要参数
参数名称 电源电压 静态电流 输出功率 频响 输入阻抗 谐波失真 符号 Vcc Icc Po W BW Ri THD Hz M % 8 10 0.5 9 5 0.2 140KΩ 0.5 RL=8,THD=0.5% Po=12w,RL=4, 开环,?=1KΩHz Po=0.1-12W,RL=4 单位 V mA W 参数最小 ± 6 12 典型 ±14 40 14 最大 ±18 60 测试条件 Vcc=±18V,RL=4欧 RL=4,THD=0.5% 3.5.2 TDA2030应用电路 根据设计任务本次TDA2030采用正负双电源供电,画出相应的电路图,如图3-11所示。
VCCC12.2uFINTDA2030R3R133KR2300K-VCCRf47KC30.1uF12KC42.2uFSPEAKERC222uF
图3-11 功放电路基本原理
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由设计的框图可知,本级的放大倍数为4V/25mv=160倍,相应的电压增益为 44dB。为了提高电路的稳定性,电路的反馈采用电压串联负反馈。负回馈之所以能够改善放大电路的多方面性能,归根结底是由将电路的输出量引回到输入端与输入量进行比较,从而随时对输出量进行调整。反馈愈深,即︱1+AF︱的值愈大,这种作用愈强,对电路性能的改善愈为有益。但是︱1+AF︱的值愈大,增益下降愈多。由此可见,负反馈对放大电路性能的改善是以牺牲增益为代价的。
该电路闭环增益可由下式估算:
Au=1+Rf/R2
由上式可知:
Au=1+RF/R2=160
R2一般取几百欧到几千欧,本次R2取标称值为300Ω,则Rf为48KΩ,取标称值为47KΩ的电阻。
C2的作用使电路的直流工作状态采用100%的负反馈,即直流增益为1,所以工作点非常稳定。C2一般取几十微法,本文中取为22μF、耐压为50v 的铝电解电容。
R3和C3组成阻容吸收网络,用以避免电感性负载产生过电压击穿芯片内功率管,同时具有改善扬声响应,消除自激振荡的功效。
R3一般取几欧到几十欧,本次取12Ω的碳膜电容。
C3一般取零点零几微法到零点几微法本次取容量为0.1μF耐压63V的涤纶电容。 C1和C4为耦合电容,取容量为2.2μF耐压50V的铝电解电容。
R1为芯片输入级偏置电阻,为输入端提供直流通路,一般取几十千欧,本次取阻值为33KΩ的碳膜电阻。
为了使运放电路更稳定的工作,还需要在运放的正负电源端与地之间分别接几十到上百微法的电解电容和0.01-0.1μF的电容用来旁路非直流信号。但由于在后面要设计的电源电路中有了这样的旁路电容,所以在集成运放的电源输入端就不需要这类的电容了。
3.6 级间耦合电容的选择
考虑到功放电路通常设有前置放大电路,且常用阻容耦合方式,在选取这类电容时应留有裕量。本次设计除了功放电路外前面还有二级前置放大电路和一级加法电路。因此多级电路下限截止频率通常由下式计算:
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?L=1.1(?L1×?L1+?L2×?L2+?L3×?L3+…… ?Ln×?Ln)
设每级下限截止频率相同,则二级前置放大电路和一级加法电路、功放电路的各级下限频率为:
?L′= ?L/(1.14)≈18.18HZ
忽略前一级输出电阻,则
C=(3~10)/(2?Ri×?L′)
=(3~10)/(2?×10×1000×18.18) =(3~10)×0.8758μF =2.627μF~8.758μF
其中Ri为后级的输入电阻。
本文中C取标称值为4.7μF,耐压为50V的铝电解电容,C11为输出电容,一般取几百微法。本文取470μF,两端的电压为VCC,本文中选取耐压为50V的铝电解电容。
3.7 音量显示电路设计
功率测量及显示电路由真有效值转换电路和显示电路组成。本设计采用专用集成块TA7666P实现,通过多个发光二极管来直观指示音量的大小,电路如图3-12所示。
+12VC11uFR643ΩD1C20.47uFD2D3D4D5R110k0db10kR210kR310k-12db+3db-3db-8dbVref音频电压输入R7INVCCTA7666PGNDR410kR510k 图3-12 音量显示电路
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3.8 电源电路设计
3.8.1 电源电路的系统结构
很多常见的电子设备中都需要直流电源供电,小功率不间断时可以用电池供电,而在很多很多场合电池就无法满足供电需求,此时就要用直流电源来供电。直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、保护电路等构成,其结构框图如下图3-13所示。
图3-13 电源电路组成框图
本文中设计的电源为±12V双电源输出,最大输出电流为1.5A。
滤波电路通常由电容、电感等电抗性元件组成。利用电容两端不能突变和流过电感的电流不能突变的特点,把电容和负载并联或电感和负载串联都可以实现滤波,使输出的电压纹波变得平滑。电容组成的滤波器电路简单、输出直流电压较高、纹波较小,作为小功率直流电源。电感带负载能力强,但成本高、易引起电磁干扰等,适用于低电压、大电流场合。因此本文中选用电容作为电源滤波器。
整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流电路等几类。整流电路是根据二极管的意向导电性来实现的。本文中就选取桥式整流电路作为电源的整流电路。
稳压电路:经降压、滤波后的直流电压易受到电网电压波动、负载和环境温度等的变化而出现波动,从而影响后级电路的正常工作,因此必需经过稳压电路以获得稳定的直流电压。稳压电路可以分为并联稳压、串联稳压、三端集成稳压器等几种。最简单的稳压电路二极管并联稳压电路,缺点是稳压精度不高,只适用于小电流、电网电压波动不大的场合。在要求较高时就要用串联稳压电路或由三端集成稳压器组成的稳压电路。三端集成稳压器按输出电压是否可调分为固定式和可调式两种,按输出电压的正负分为7800的正电压输出和7900的负电压两个系列,每个系列按输出电压的不同又有5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。按照最大输出电流大小的不同,7800系列又可分为CW78H00系列,最大输出电流为5A,CW7800系列,最大输出电流为1.5A,CW78M00系列,最大输出电流为0.5A和CW78L00系列,
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最大输出电流为0.1A ,对应的7900系列又可分为CW79H00系列,最大输出电流为5A,CW7900系列,最大输出电流为1.5A,CW79M00系列,最大输出电流为0.5A和CW79L00系列,最大输出电流为0.1A。
3.8.2 电源电路
根据要求本次选用的为CW7812和CW7912,输出的电压值为12V,电流值为最大1.5A,其参数为Uo11.5V~12.5V,Iomax=1.5A,CW7812或CW7912的电压范围是Uz=14V~35V,
整流电路选取两两并联的二极管桥式整流电路,取IN4007,其参数为耐压为1000V,整流电路为1A,电路如下3-14图所示。
D1D2D3D4D7D8D5D6
图3-14 整流电路
变压器的选取:估算由于滤波后的电压为滤波前的1.2倍,因此变压器的输出范围应为14/1.2~35/1.2V=12~30V,不忽略整流二极管的管压降时,输入电压约为13~31V,在这个范围内CW7812和CW7912都能正常工作并输出相应的电压。由于三端固定式集成稳压器的输入电压不能低于输出电压2V,因此输入电压最低为14V,又由于电容滤波后的电压为滤波前的确1.2倍,加上整流管的压降,综合上述考滤,输入集成稳压器的电压约为:
14/1.2+0.7~35/1.2+0.7=13~31V
故本文中选取的电源变压器为中间带有抽头的变压器。如图3-15所示。
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