程控音频功率放大器的设计

邵阳学院信息工程系 黄 特 许建明 陈炯明



程控音频功率放大器的设计

邵阳学院信息工程系 黄 特 许建明 陈炯明

【摘要】本文介绍一种操作简单且音质良好的程控音频功率放大器，本电路通过NE5532对音频信号进行前级放大，并通过键盘输入由msp430单片机对放大倍数进行控制，使得音量调节相对传统的旋钮调节音量大小更加方便。采用TDA2030A作为后级功率放大器，工作电压是±15V，功放模块放大输出电流进而驱动喇叭工作。集成芯片TDA2030A拥有各种保护电路，能可靠安全的工作。并且，供电电压从5V至15V均可作为该功放的供电电压。本设计具有小体积、操作简单、输出功率大、极小的失真度、音质极好等特点。

【关键词】程控；单片机；功率放大器

1 系统工作原理

本系统采用低噪声的OPA642作为前级跟随，前级放大部分采用NE5532进行两级反相放大，NE5532是双通道低失真运放。良好的性能适合应用于高保真音频设备，作为音频放大具有保真度高，音色饱满的特点。音频信号经前级放大20dB后接入压控增益放大模块，程控部分采用TI公司的TLV5616高精度12位DA，DA输出通过反相器进行反向进而控制VCA810的增益。压控增益放大器后接电压放大和电流放大，实现功率放大。系统框图如图1所示。

图1 系统方框图

2 系统硬件设计

2.1 前置放大模块

前置放大模块的作用是对输入的音频小信号进行放大，且需保证放大后的信号不失真。大部分的电路都采用集成运放，使用集成运放可以产生模拟信号、对信号进行放大、设计成滤波电路以及处理各种非线性或者是线性的电路。目前市场上的集成运放具有的种类非常多，而且集成芯片中集成的运放个数也是不一样的，有内部集成了四个运放的集成芯片，如LUPC324、TLC27M4C、LF347N等，也有单片集成一个运放的，如UA741、LM301、OP07、LM308、OP37、TD07、LF356等。在本设计中使用集成运放来完成比例运算电路的设计，由于要保证音频信号的音质，因而采用NE5532芯片，该芯片作为音频放大具有音色，保真度高的优点。

图2 程控放大电路

2.2 程控放大模块

本文摒弃了传统的使用旋钮调节音量的方式，使用程控方式调节整机音量的大小。使用程控方式的好处就是可以提供接口供其它无线方式对音量的控制，也如可以使用红外、蓝牙或者WiFi对音量大小进行调节，采用VCA610的AGC管脚的控制电压是连续可调的，控制电压和输出增益的函数关系为G（dB）=–40×（VC+1）dB（VC为VCA610 第3脚的控制电压），配合12位高精度的DAC TLV5616进行增益的调节使得音量的调节更加方便。程控放大电路如图2所示。

2.3 功放模块

音频系统中必须要有功率放大电路，它的主要功能就是放大电路的电流以驱动喇叭发声。功率放大电路不仅对输入的电压具有放大作用还对电路电流进行放大。目前功放电路很多，使用最多的是用集成芯片制作的功放。相比于晶体管的功放，电子管功放拥有更好的音色。

本文中选取TDA2030A设计的音频功放，集成芯片TDA2030A具备良好的性能并且上升的速率较高，而且该芯片还拥有瞬态互调失真小的优点。瞬态互调失真决定了功放的好坏，但是市面上很少产品会规定瞬态失真值的大小而TDA2030A就对瞬态失真值做出了规定，因此我们可以根据参数设计自己的产品。TDA2030A内部具有过载保护电路允许持续性不间断的工作，且其能够可靠的稳定工作，不会损坏器件。是目前价格低、音质好、不需要复杂的外围电路的一款高性价比的集成功率放大芯片。

3 结束语

本设计是采用微控制器的对程控放大器的控制，从而实现对音频功率放大器的自动调节音量，操作简单，可以实现数字显示音量大小，有一定的智能化和先进性，有较好的应用价值。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海﹕上海交通大学出版社，2013.

［2］童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第五版）［M］.北京﹕高等教育出版社，2015.

［3］曾兴雯等.高频电路原理与分析［M］.西安﹕西安电子科技大学出版社，2013.

作者简介：

黄特（1993—），男，湖南岳阳人，大学本科，现就读于邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。