張華忠，李世琛

（中國民用航空飛行學(xué)院航空電子電氣學(xué)院，廣漢 618307）

0 引言

隨著新技術(shù)革命的到來，音頻放大在電子技術(shù)中所處位置越來越重要。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑。由于傳感器輸出阻抗高，輸出的電信號十分微弱，有時甚至還有強(qiáng)烈的電磁及外界噪聲干擾，因此放大器電路作為子系統(tǒng)的應(yīng)用成為新一代電子設(shè)備不可缺少的核心部件。

1 音頻放大系統(tǒng)

麥克風(fēng)利用聲信號對膜片振動干擾，利用電磁感應(yīng)原理將振動物理信號轉(zhuǎn)化成幅值變化的電壓信號，將聲能轉(zhuǎn)化成電能，形成電信號。電壓信號產(chǎn)生的信號功率不足以驅(qū)動揚(yáng)聲器工作，而音頻放大系統(tǒng)的原理就是利用運(yùn)放把音頻模擬信號進(jìn)行放大，使其驅(qū)動一定阻抗的揚(yáng)聲器。整個電路由信號放大電路和功率放大電路兩部分構(gòu)成。

1.1 信號放大電路

本電路以O(shè)P07 集成運(yùn)放為核心構(gòu)建反相放大器，實現(xiàn)對微小信號的放大，如圖1所示。電阻作為負(fù)反饋電阻與控制放大器的放大倍數(shù)。集成運(yùn)放的供電方式采用單電源供電，為保證輸出信號完整性，采用直流電源電壓二分之一的偏置方法提供偏置電壓。電路中消除輸入端直流分量部分以及隔離反饋直流電壓，消除偏置電壓源交流分量，消除電源波動的影響。人耳聽到的聲音頻率為20～20000 Hz，在兩極放大部分之間設(shè)置高通濾波器，實現(xiàn)對低于20 Hz 的信號過濾。根據(jù)頻率計算公式= 1/2π，選擇= 2 KΩ，= 4。

1.2 功率放大電路

該部分實現(xiàn)對放大信號的二次放大。TDA2030 功率放大模塊性能優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音箱等設(shè)備。以TDA2030 集成運(yùn)放為核心構(gòu)建同向放大電路如圖1所示，實現(xiàn)對信號的功率提升至可以驅(qū)動揚(yáng)聲器。電阻作為負(fù)反饋電阻與控制放大器的放大倍數(shù)，、為輸入端供給偏置電壓，作為負(fù)載緩沖電阻減少波動電流對運(yùn)放的沖擊。電路中消除放大器輸入端直流分量以及隔離偏置直流電壓，消除電壓源電源波動對偏置電壓的影響，是負(fù)反饋隔離電容，將反饋電路對直流分量造成的衰減等于0，減小失調(diào)電壓對輸出的影響。PCB圖如圖2所示。

圖1 整體仿真圖

圖2 PCB圖

2 測試方案與結(jié)果

方案首先對信號放大電路的失真率和實際放大倍數(shù)進(jìn)行分析，確定信號放大倍數(shù)為2 倍。確定信號放大倍數(shù)后對功率放大電路放大倍數(shù)進(jìn)行確定，分析不同放大倍數(shù)下的失真率和實際放大倍數(shù)，結(jié)合系統(tǒng)總放大倍數(shù)與輸出功率（負(fù)載采取電阻進(jìn)行模擬）確定功率放大電路放大倍數(shù)為9倍。

表1 信號放大部分測試數(shù)據(jù)

表2 功率放大部分測試數(shù)據(jù)

表3 整體電路測試數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

設(shè)計的音頻放大電路能夠?qū)ξ⑿⌒盘栠M(jìn)行放大，并達(dá)到穩(wěn)定不失真效果，濾波電路能對人聲部分合理濾波，功率放大電路輸出信號可驅(qū)動8 Ω 0.25 W 和8 Ω 0.5W 揚(yáng)聲器，后續(xù)欲驅(qū)動更大功率揚(yáng)聲器可通過多級放大或運(yùn)放雙電源供電方式實現(xiàn)。