tda2030a功放电路原理分析_TDA2030功率放大电路原理图解析

功放电路是一种常见的放大电路,输出功率高,负载能力强,应用广泛!功率放大器电路也分为分立电路和集成电路。我们在书本上学到的基本上都是由分立元件(主要是晶体管)组成的电路,集成功放电路在应用中比较常见。常见的功放集成芯片有TDA2030、LM1875、LM3886等。相比其他芯片,TDA2030绝对是老大哥。今天,我们就来探索一下音频功放TDA2030的奥秘吧!

TDA2030是一款将分立功放电路集成到芯片中的音频放大器,有效解决了分立功放电路的一些常见问题。比如上下桥臂不对称,静态工作点前后相互影响。

TDA2030的特性

1.电源:最大18V(单电源或双电源)

2.峰值输出电流:3.5A

3.差分输入电压:15V

4.包装:TO-220

参考示意图

没错,TDA2030其实就是一个运算放大器,但是它能给我们提供一定的驱动电流。现在就让我们一个一个的分析这个电路吧!

首先我们要知道电路的输入和输出在哪里。Vi为输入端,即音频输入口,RL(扬声器)为输出端。

1.电源去耦电容器

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,稳定电源。我在上一篇文章里已经分析过去耦电容的原理和值,有兴趣的朋友可以去看看!为什么电源端子要用电容接地?如何选择电容的值?

2.减少自激振荡部分

RL旁边的一个1电阻和一个220nf电容串联组成防振电路,称为RC防振(减少自激振荡)。

3.箝位电路

功能:将输出电压箝位在电源电压范围内,避免损坏元器件!

4.DC偏置电路

VS通过100K欧姆(R3)、100K欧姆电阻(R4)和22uf电容并联到GND,形成偏置电路。DC电源通过100K欧姆的电阻(R5)进入运算放大器的输入端。22uf电容与100K欧姆电阻并联,防止干扰。重点来了!仔细看,这个电路图是单电源供电(GND— VS),我们的输入音频信号是交流信号,有正负信号。如何才能让电路无损输出音频信号的负半部分?添加DC偏置电路!其实相当于用DC电压(相当于一个加法电路)把信号的负半周提升,提升到GND以上,这样我们的信号就可以通过运算正常放大了。

我们最终需要的是一个正负半周都有的信号,但是为了让负半周信号通过单电源供电的运算放大器,你就把信号提升到正半周,我的目的就达不到了。如果我能把你举起来,自然会有办法再把你拉下来。信号离开TDA2030运算放大器后,我们在通过信号的途中增加一个检查点—— DC阻隔电容(2000uf)阻隔DC,最终可以得到放大后的交流音频信号!

如何选择DC偏置电路元件的参数!偏置电路可以简化为R3和R4的串联,运算放大器需要的是R4的电压。根据设计时你需要的偏置电压(你需要多少DC电压来提升你的交流信号的负半周),你可以根据分压公式计算出电阻值。如何得到100K欧姆R5的值?事实上,DC偏置电路中的一部分电流会流向R5,这是我们不希望的,而这将导致我们对R3、R4的计算产生很大的误差。因此,我们可以通过增加R5的电阻来尽可能减少流入R5的电流。

5.电路主干3354的负反馈电路

音频信号来自Vi,并通过一个22K电阻(用于调整输入音频信号的大小)。该电阻类似于手机的音量调节键,通过一个1uf电容以交流耦合方式连接到TDA2030的同相输入端(1)。这个电容的作用是防止我们的音频信号影响到DC偏置电路(通俗地说就是井水不犯河水),让交流和DC互不影响。查看TDA2030的反相输入(2),负反馈环路由2uf电容、4.7k(R2)和150k(R1)电阻组成。我们可以写出增益A(电压放大系数)的表达式:增益A=1 R1/R2(R2=4.7k,R1=150k)。

交流信号通过时,电容相当于对交流短路,所以此时交流信号的放大倍数为A33倍。但对于DC信号,电容相当于开路,所以DC信号通过运算放大器的增益为1(相当于R2=,增益A=1),电路的DC增益A为1。这样,运算放大器就会全心全意地处理交流信号,而不会放大偏置电路提供的DC电源(DC电源的目的是提高电压)。

最后,来自TDA2030的信号可以有一定的功率驱动负载RL(喇叭)工作!TDA2030能提供的最大电流有限,容量不能满足任何负载,承载能力有限。其实这就引出了一个很重要的问题:行驶载荷是多少?什么是承载力?