功率放大電路是一種輸出功率大，帶載能力強(qiáng)的常見(jiàn)放大電路，應(yīng)用場(chǎng)合極為廣泛！功率放大電路也分為分立式和集成式，我們?cè)跁?shū)上學(xué)的基本上都是由分立元件(主要是晶體管)構(gòu)成的電路，而集成式功放電路在應(yīng)用中更為常見(jiàn)。常見(jiàn)的功放集成芯片有TDA2030，LM1875，LM3886等，相對(duì)于其他的芯片，TDA2030絕對(duì)稱得上是老大哥了。今天，我們就一起來(lái)探索音頻功率放大器TDA2030的奧秘！

TDA2030是將分立式功率放大電路集成到芯片里的音頻放大器，它有效地解決了分立式功率放大電路常見(jiàn)的一些問(wèn)題。例如：上下橋臂不對(duì)稱，靜態(tài)工作點(diǎn)前后相互影響等。

TDA2030的特點(diǎn)

1.電源供電：最大±18V(既可單電源供電也可雙電源供電)

2.峰值輸出電流：3.5A

3.差分輸入電壓：±15V

4.封裝：TO-220

參考原理圖

沒(méi)錯(cuò)，TDA2030實(shí)際上就是一個(gè)運(yùn)放，但它能夠?yàn)槲覀兲峁┮欢ǖ尿?qū)動(dòng)電流。我們現(xiàn)在來(lái)一一分析一下這個(gè)電路！

首先我們得明確電路的輸入端與輸出端在哪。Vi是輸入端，也就是音頻輸入端口，RL(喇叭)是輸出端。

1.電源的去耦電容

+VS端的100uf和100nf電容稱為去耦電容，目的是去除電源端帶來(lái)的干擾和穩(wěn)定電源。去耦電容的原理和取值我在上一篇文章中已經(jīng)分析過(guò)了，有興趣的朋友可以去看看！電源端為什么要接個(gè)電容到地？電容的取值該如何選擇？

2.減小自激振蕩部分

RL旁邊的1Ω電阻與220nf電容串聯(lián)組成消振電路，稱為RC消振(減小自激振蕩)。

3.鉗位電路

作用：將輸出電壓鉗制在電源電壓的范圍內(nèi)，以免對(duì)元器件造成損壞！

4.直流偏置電路

+VS經(jīng)過(guò)100K歐姆(R3)、100K歐姆電阻(R4)和22uf電容并聯(lián)到GND構(gòu)成了偏置電路。直流電源通過(guò)100K歐姆的電阻(R5)進(jìn)入運(yùn)放的輸入端。22uf電容與100K歐姆電阻并聯(lián)的作用是為了防止干擾。重點(diǎn)來(lái)了！仔細(xì)看清楚，這個(gè)電路圖是單電源供電(GND—+VS)，而我們的輸入音頻信號(hào)是一個(gè)交流信號(hào)，有正有負(fù)。我們?cè)趺礃硬拍茏岆娐穼⒁纛l信號(hào)的負(fù)半邊也無(wú)損輸出呢？加直流偏置電路！其實(shí)就相當(dāng)于用直流電壓將信號(hào)的負(fù)半周期給抬上去(相當(dāng)于一個(gè)加法運(yùn)算電路)，抬到GND上面去，這樣我們的信號(hào)就可以正常地經(jīng)過(guò)運(yùn)放了。

我們最終需要的是正負(fù)半個(gè)周期都有的信號(hào)，但你為了讓負(fù)半周期信號(hào)通過(guò)由單電源供電的運(yùn)放，把信號(hào)都抬到正半周期了，那我的目的不就達(dá)不到了嘛？能把你抬上去，就自然有辦法把你再拉下來(lái)。我們?cè)谛盘?hào)出TDA2030運(yùn)放后，在信號(hào)的通過(guò)的路上加一道關(guān)卡——隔直電容(2000uf)，將直流給阻擋掉，我們最終就可以得到放大后的交流音頻信號(hào)！

關(guān)于直流偏置電路元件參數(shù)該如何取值的問(wèn)題！偏置電路可以簡(jiǎn)化成R3與R4串聯(lián)的形式，而運(yùn)放需要的就是R4的電壓。根據(jù)你設(shè)計(jì)時(shí)所需要的偏置電壓(你需要多大的直流電壓才能把你的交流信號(hào)負(fù)半周期抬上去)，在根據(jù)分壓公式，就可以算出電阻的取值。那100K歐姆R5該怎么取值呢？直流偏置電路實(shí)際上會(huì)有一部分電流流向R5，這是我們不希望的，這樣會(huì)造成我們計(jì)算的R3、R4誤差很大。所以我們可以通過(guò)增大R5的阻值來(lái)盡可能減小進(jìn)入R5的電流。

5.電路主干部分——負(fù)反饋電路

音頻信號(hào)從Vi進(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)22KΩ電阻(調(diào)節(jié)輸入音頻信號(hào)的大小)，這個(gè)電阻的作用類似與手機(jī)的音量調(diào)節(jié)鍵，通過(guò)一個(gè)1uf的電容以交流耦合的方式接入TDA2030的同相輸入端(1)，這個(gè)電容的作用是為了避免我們的音頻信號(hào)影響到直流偏置電路(通俗一點(diǎn)講，就是涇渭分明，井水不犯河水)，為了讓交流與直流互不影響，我們就需要電容來(lái)將他們隔開(kāi)。我們看向TDA2030的反相輸入(2)，2uf電容、4.7KΩ(R2)、150KΩ(R1)電阻構(gòu)成負(fù)反饋回路，我們可以寫出增益A(電壓放大倍數(shù))的表達(dá)式：增益A= 1 + R1 / R2 (R2=4.7KΩ，R1=150KΩ)

交流信號(hào)通過(guò)時(shí)，由于電容對(duì)交流相當(dāng)于短路，所以此時(shí)的交流信號(hào)放大倍數(shù)A ≈33倍。但對(duì)于直流信號(hào)，電容相當(dāng)于斷路，所以直流信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)放的增益是1(相當(dāng)于R2=∞，增益A =1)，電路的直流增益A是1。這樣，運(yùn)放就會(huì)全心全意地去處理交流信號(hào)了，而不會(huì)去放大偏置電路提供的直流電源了(直流電源的目的：抬升電壓)。

最終，經(jīng)過(guò)TDA2030出來(lái)的信號(hào)就可以有一定的功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載RL(喇叭)去工作了！TDA2030能提供的最大電流是有限的，它的能力不能滿足任意負(fù)載，它的帶載能力是有限的。其實(shí)，這樣又引出了一個(gè)很重要的問(wèn)題：什么是驅(qū)動(dòng)負(fù)載？什么是帶載能力？

閑語(yǔ)：這篇文章寫了很久，不知道該怎么用文字去解釋才能讓大部分人都能夠明白。最終的成品就是這樣，希望大家可以提提建議！