2.2具体电路设计
2.2.1 前置放大电路的设计
前置电路的作用：将节目源输出的电信号进行加工处理和不失真电压放大，使之达到一定幅度去推动功率放大器，确保功率放大器正常工作，并能对重放声音的音调、音量、响度和立体声进行一系列控制。
声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。
对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。
根据音频信号的特点，前置放大器选择由NE5532AP集成运算放大器构成的电压放大器完成。NE5532AP在噪声、转换速率、增益带宽积等方面具有优异的指标，由它组成的电压放大器可以很好的满足设计要求，电路如图2所示。
前置放大器由两级放大器组成，第一级采用NE5532AP构成的电压串联负反馈电路，具有输入阻抗高的特点。第二放大器采用NE5532AP组成的电压并联负
反馈电路，该电路具有输出电阻小、抗共模干扰信号强的特点。
第一级放大器的电压放大倍数为：1+R3/R2=1+47/10=5.7；第二级放大器的电压放大倍数为：-R5/R4≈-20；电容C5、C6的作用是高频滤波，电容C3、C4是去耦电容，消除低频自激振荡。前置放大器的下限频率由电容C1和电阻R1决定。
信号经前置放大电路加工处理和不失真电压放大，进入功率放大电路。Vo1端作为功率放大电路的输入级直接与Vo2端直接相连。
+15VViC1NE5532+R1200kΩ_A1R3R210kΩ47kΩ5.1kΩ_A2+R65.1kΩNE5532100kΩVo1+C3C5C3=C4=10μFC5=C6=0.01μFR4R5+话10μF筒输入+C2-15VC447μF+C6
图2前置放大电路
2.2.2 功率放大电路的设计
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本文设计的是一个OCL功率放大器，该放大器采用TDA2030音频放大器芯片，TDA2030音频放大器电路是最常用到的功率放大器，其内部电路包含输入级，中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。采用正输出单电源供电。是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大器中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA2030在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。
TDA2030集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能比较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高，输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA2030集成电路中，设计了较为完整的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。TDA2030集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，
这就给使用带来不少方便。
本设计选取SGS公司生产的TDA2030/2030A集成功放，该器件具有输出功率大、谐波失真小、内部设有过热保护，外围电路简单，可以作OTL使用，也可作OCL使用。
TDA2030/2030A的外引线如图3所示。1脚为同相输入端，2脚为反相输入端，4脚为输出端，3脚接负电源，5脚接正电源。电路特点是引脚和外接元件少。其主要特点为：电源电压范围为6V~18V，静态电流小于60A，频响为10Hz~140kHz，谐波失真小于0.5，在VCC=14V，RL=4Ω时，输出功率为14W。在4Ω负载上的输出功率为10W。
+15VD1+C31+5Vo1N4001C5C3=C4=100uFC5=C6=0.1uFV02Rp100kTDA203012345C1+10uF4R3TDA203022k2_C4C6D231N4001+-15VR41ΩC70.22uF8Ω
同相输入反相输入-Vs输出端+VsC222uF+R1680R222k
图3 TDA2030管脚图 图4 TDA2030组成的OCL功率放大器电路
由TDA2030/2030A构成的OCL功率放大器电路如图4所示。该电路由TDA2030组成的负反馈电路，其交流电压放大倍数Avf=1+R1/R2=1+22/0.68≈33（倍），满足设计要求。二极管D1、D2起保护作用，一是限制输入信号过大，二是防止电源极性接反。R4、C2组成输出相移校正网络，使负载接近纯电阻。电容C1是输入耦合电容，其大小决定功率放大器的下限频率。电容C3、C6是低频旁路电容，电容C 5、C 4是高频旁路电容。电位器RP是音量调节电位器。 2.3 系统总体电路
图5 音频放大器中电路图 2.4 系统所用元器件
本系统所用的元器件清单如表1所示。
表1 本系统所用的元器件
元器件名称 集成功放TDA2030 集成运放NE5532AP 二极管1N4001 示波器XSC2 电容C 电阻R 滑动变阻器 正弦信号电压源 电源VCC 导线 数量 1 2 2 1 13 11 1 1 6 若干 3. 系统调试与仿真
3.1 前置放大器调试
安装电路时注意电解电容的极性不要接反，电源电压的极性不要接反。同时不加入交流信号(DC:1mV)时，用万用表测量每级放大器的静态输出值；然后用示波器观察每级输出有无自激振荡现象。加入幅值1mV、频率1kHz的交流正弦波信号，测量前置放大器的输出大小，验证前置放大器的电压放大倍数。