数字集成功率放大器电路设计分析

文章摘要：随着我国经济的发展，人们对于视听娱乐的需求越来越大。在这样的情况下，作为音响器材的重要组成部分，新型的数字功率放大器呼之欲出。然而目前我国在这方面的技术还不是很成熟，数字集成功率放大器的研发之路还比较长。作者将在文中简要介绍新型数字集成功率放大器的整体电路设计，以供读者参考。

关键词：数字集成；放大器；整体电路

本文主要介绍的设计思路，是以运用TDA7481为主进行设计的思路。使用这种芯片为核心，可以在多种模式下做到对电路的自由切换，大大提升了整机的实用性。而且，这套设计采用的是数字轻触式的按键控制系统，可以更加轻松地实现对音量的控制，这种设计相比于传统的按键设计而言，不仅可以方便操作，而且能够大大增加机器的使用寿命。另外，这种设计比传统的设计输出功率更高，传出的声音也不容易失真，成为很多音响制造企业应用的首选。正是因为如此，本文才会选用这样的设计进行介绍。

1.音频功率放大器的发展历程以及研究的目的与意义

音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，最近的几十年以来,随着无数科学工作者的不懈努力，功率放大器无论是线路技术还是元器件，甚至于人们的思想认识都有了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程,我们可以很清楚地发现,音频功率放大器的发展与电子技术的发展是紧密联系的。正如电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路的发展历程一样，音频功率放大器也经历了类似的发展过程。从最初的电子管放大器，到现在的数字集成放大器，音频功率放大器正在一步步走向成熟。在现今，数字集成功率播放器已经成为了一种越来越主流的发展趋势，这种功率放大器以其较高的输出效率、较好的声音保真效果，正在受到更多人的青睐与肯定。长期以来,高品质的音频放大器的按照工作类别进行划分,只有A类和AB类两种。造成这种现象的主要原因就是，一直以来，功率放大器的元器件都是以电子管为主,在这种情况下，单纯的B类功率放大器的播放效果会严重失真，难以被人们所接受。而只有A类功率放大器能有效保障声音的真实性。现在，随着科技的发展，以数字集成方式进行工作的功率放大器开始出现，这种新型的功率放大器以输出的功率大、效率高、生意失真小等优势一跃成为音响制造企业的新宠儿。然而对于我国的企业来说，这项新技术我们还知之甚少，相关的研究工作困难重重。虽然一些科研团队已经取得了不错的成绩，但是这还远远不够。只有真正了解了数值集成功率放大器的整体电路设计，才能在之后的设计工作中事半功倍，真正生产出属于我们自己的数字集成功率放大器。

2.数字集成功率放大器整体电路的设计理念

本文所要介绍的数字集成功率放大器采用以TDA7481芯片为核心的设计理念，主要由数字音量控制器、音频选择集合而成的D类功率放大器。具体的设计可以分为三个部分进行介绍，即输入切换部分、音量调整部分以及功率放大器部分。采用这样的设计，功率放大器的输出效率可以达到80%以上，真正实现对音频的高清播放。

3.输入切换部分的设计

3.1设计原理

在该设计中，输入切换部分采用的是TC9052P的电路。在电路中设置了五个连接端口，并分别用五个数字轻触式按键进行控制。届时通过操作这五个按键就可以对即将输入的五组音频信号进行控制与调整，使音频播放更加真实与优美。而每个按键上方都会有一个LED指示灯，可以时刻提醒操作者那个端口已经输入了信号，那个端口没有输入信号。这里需要注意的是，当操作者同时输入多组信号的时候，该系统只能选择支持一种信号。这样就可以避免因为操作者的疏忽造成混乱。

3.2相关电路的使用说明

TC9152P的立体声线路开关具有五个功能，对于单、双电源都具有良好的适应性。一般情况下，功放器的运行电压在7.5～30V之间，而本文所介绍的设计则主要使用于运行电压在12V左右的电路。在该设计中，两个主要引脚将分别接在+12V与-12V的端口，两个引脚分别连接左右声道的输出端。另外还有两组一共十个引脚分别对应五个按键的左右声道输入端。还要有五个引脚分别负责对五个按键的开关控制。而当任意按键的开关处于闭合状态时，另外四个按键的开关将会自动跳开。

4.数字音量控制部分的设计

4.1电路的使用说明

在这一部分的电路中，分别有两个引脚作为信号的输入端口，两个引脚作为控制之后的音量输出端口。还要有两个引脚分别接入正负直流电压，两个引脚为音量的控制端口，在预留几个引脚接地，这个电路就基本完成了。

4.2元件的参数与电路屏蔽

这一部分的各个元件的参数如下：输入电流1mA到3mA。输入电压9V，电容4.7u。一般情况下，电路的工作环境中很难真正做到排除电磁干扰，一旦这些干扰正常信号的电磁波进入电路，经过放大器地层层放大，就会形成一个非常大的干扰电压，具体表现在音频的输出中，就是一个突如其来的尖锐噪音，严重影响音频播放的质量。在这样的情况下，功率放大器中必须采用电路屏蔽措施以杜绝干扰。一般情况下经常采用的电路屏蔽措施主要有静电屏蔽与磁场屏蔽两种，屏蔽结构所用的材料多数采取比较导电的铜或者铝制作成的薄板，在实际的工作中，这样的薄板主要起到的是屏蔽罩的作用，从而隔绝干扰源，将其进行妥善的接地处理。

5.功率放大器部分的设计

对于本次设计来说，其真正的核心是功率放大器，其他的部分最终都是要为功率放大器来服务的。由于数字集成功率放大器具有无可比拟的优势，因此对于其设计指标必须严格要求。其综合的设计指标必须高出政绩效率的80%以上想要完成如此之高的指标，采用TDA7481作为功率放大的核心部件是一个不错的选择。然而由于TDA7481只是一款单声道的放大器，因此在整体电路的设计中必须同时用到两块同样的TDA7481，这样才能实现单双声道的自由切换，保障功率放大器与音响设备整体的质量。

6.总结

对于音响设备制造企业来说，开发出数字集成功率放大器对提高企业的竞争力，获得更大的收益是一个非常有效的途径。然而至今我国不少企业的研发团队依然不得其门而入，导致这一部分的设备长期以来进口。为改变这一状况，本文对数字集成功率放大器的整体设计思路进行了简单的介绍，希望能对相关企业有所帮助。

参考文献

[1]潘文光,于云丰,马成炎,叶甜春.一种增益可控音频前置放大器电路的设计[J].微电子学,2010,02:186-189.

[2]李彩红.一种Ka波段PHEMT单片集成功率放大器设计[J].现代电子技术,2013,04:127-129.

作者：池天通 单位：广东省电信工程有限公司