程控音頻功率放大器的設計

邵陽學院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

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程控音頻功率放大器的設計

邵陽學院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

【摘要】本文介紹一種操作簡單且音質良好的程控音頻功率放大器，本電路通過NE5532對音頻信號進行前級放大，并通過鍵盤輸入由msp430單片機對放大倍數進行控制，使得音量調節相對傳統的旋鈕調節音量大小更加方便。采用TDA2030A作為后級功率放大器，工作電壓是±15V，功放模塊放大輸出電流進而驅動喇叭工作。集成芯片TDA2030A擁有各種保護電路，能可靠安全的工作。并且，供電電壓從5V至15V均可作為該功放的供電電壓。本設計具有小體積、操作簡單、輸出功率大、極小的失真度、音質極好等特點。

【關鍵詞】程控；單片機；功率放大器

1 系統工作原理

本系統采用低噪聲的OPA642作為前級跟隨，前級放大部分采用NE5532進行兩級反相放大，NE5532是雙通道低失真運放。良好的性能適合應用于高保真音頻設備，作為音頻放大具有保真度高，音色飽滿的特點。音頻信號經前級放大20dB后接入壓控增益放大模塊，程控部分采用TI公司的TLV5616高精度12位DA，DA輸出通過反相器進行反向進而控制VCA810的增益。壓控增益放大器后接電壓放大和電流放大，實現功率放大。系統框圖如圖1所示。

圖1 系統方框圖

2 系統硬件設計

2.1 前置放大模塊

前置放大模塊的作用是對輸入的音頻小信號進行放大，且需保證放大后的信號不失真。大部分的電路都采用集成運放，使用集成運放可以產生模擬信號、對信號進行放大、設計成濾波電路以及處理各種非線性或者是線性的電路。目前市場上的集成運放具有的種類非常多，而且集成芯片中集成的運放個數也是不一樣的，有內部集成了四個運放的集成芯片，如LUPC324、TLC27M4C、LF347N等，也有單片集成一個運放的，如UA741、LM301、OP07、LM308、OP37、TD07、LF356等。在本設計中使用集成運放來完成比例運算電路的設計，由于要保證音頻信號的音質，因而采用NE5532芯片，該芯片作為音頻放大具有音色，保真度高的優點。

圖2 程控放大電路

2.2 程控放大模塊

本文摒棄了傳統的使用旋鈕調節音量的方式，使用程控方式調節整機音量的大小。使用程控方式的好處就是可以提供接口供其它無線方式對音量的控制，也如可以使用紅外、藍牙或者WiFi對音量大小進行調節，采用VCA610的AGC管腳的控制電壓是連續可調的，控制電壓和輸出增益的函數關系為G（dB）=–40×（VC+1）dB（VC為VCA610 第3腳的控制電壓），配合12位高精度的DAC TLV5616進行增益的調節使得音量的調節更加方便。程控放大電路如圖2所示。

2.3 功放模塊

音頻系統中必須要有功率放大電路，它的主要功能就是放大電路的電流以驅動喇叭發聲。功率放大電路不僅對輸入的電壓具有放大作用還對電路電流進行放大。目前功放電路很多，使用最多的是用集成芯片制作的功放。相比于晶體管的功放，電子管功放擁有更好的音色。

本文中選取TDA2030A設計的音頻功放，集成芯片TDA2030A具備良好的性能并且上升的速率較高，而且該芯片還擁有瞬態互調失真小的優點。瞬態互調失真決定了功放的好壞，但是市面上很少產品會規定瞬態失真值的大小而TDA2030A就對瞬態失真值做出了規定，因此我們可以根據參數設計自己的產品。TDA2030A內部具有過載保護電路允許持續性不間斷的工作，且其能夠可靠的穩定工作，不會損壞器件。是目前價格低、音質好、不需要復雜的外圍電路的一款高性價比的集成功率放大芯片。

3 結束語

本設計是采用微控制器的對程控放大器的控制，從而實現對音頻功率放大器的自動調節音量，操作簡單，可以實現數字顯示音量大小，有一定的智能化和先進性，有較好的應用價值。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應用［M］.上海﹕上海交通大學出版社，2013.

［2］童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第五版）［M］.北京﹕高等教育出版社，2015.

［3］曾興雯等.高頻電路原理與分析［M］.西安﹕西安電子科技大學出版社，2013.

作者簡介：

黃特（1993—），男，湖南岳陽人，大學本科，現就讀于邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術研究。