放大器是模擬電子的支柱。它們廣泛用于電子工業領域。放大器幾乎用于所有與音頻相關的應用。

功率放大器是音頻電子學的一部分。它旨在最大化給定輸入信號的功率f幅度。在聲音電子學中，運算放大器增加了信號的電壓，但無法提供驅動負載所需的電流。在本教程中，我們將使用TDA2040功率放大器IC構建一個25W放大器，并連接一個4歐姆阻抗揚聲器。

放大器的結構拓撲

在放大器鏈系統中，功率放大器用于負載前的最后或最后階段。通常，聲音放大器系統使用以下拓撲結構，如框圖所示

如上框圖所示，功率放大器是直接連接到負載的最后一級。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和電壓控制放大器校正信號。此外，在某些情況下，如果需要音調控制，則在功率放大器之前添加音調控制電路。

了解您的負載

在音頻放大器系統的情況下，放大器的負載和負載驅動能力是結構中的一個重要方面。功率放大器的主要負載是揚聲器。功率放大器的輸出取決于負載阻抗，因此連接不正確的負載可能會影響功率放大器的效率和穩定性。

揚聲器是一個巨大的負載，充當感性和電阻性負載。功率放大器提供交流輸出，因此揚聲器的阻抗是正確功率傳輸的關鍵因素。

阻抗是電子電路或元件對交流電的有效電阻，由與歐姆電阻和電抗相關的綜合效應產生。

在音頻電子中，不同類型的揚聲器具有不同的阻抗，具有不同的瓦數。揚聲器阻抗可以通過管道內水流之間的關系來最好地理解。就把揚聲器想象成水管，流過水管的水就是交替的音頻信號。現在，如果管道的直徑變大，水就很容易流過管道，水量就會變大，如果我們減小直徑，流過管道的水就越少，所以水量就會越小。直徑是由歐姆電阻和電抗產生的效應。如果管道直徑變大，阻抗會很低，因此揚聲器可以獲得更多的瓦數，放大器提供更多的功率傳輸場景，如果阻抗變高，則放大器將為揚聲器提供更少的功率。

市場上有不同的選擇以及不同細分市場的揚聲器，通常有 4 歐姆、8 歐姆、16 歐姆和 32 歐姆，其中 4 歐姆和 8 歐姆揚聲器以便宜的價格廣泛可用。此外，我們需要了解，具有 5 瓦、6 瓦或 10 瓦甚至更高的放大器是 RMS（均方根）瓦數，由放大器在連續運行中輸送到特定負載。

因此，我們需要注意揚聲器額定值、放大器額定值、揚聲器效率和阻抗。

簡單25W放大器的結構

在我們之前的教程中，我們使用運算放大器和功率晶體管制作了 10W 放大器。但在本教程中，我們將構建一個25W 功率放大器，它將驅動一個 4 歐姆阻抗揚聲器。為此，我們將使用特定的功率放大器IC。我們選擇了TDA2040功率放大器IC。

在上圖中，顯示了TDA2040。它可以在大多數通用的在線商店以及eBay上購買。該封裝稱為“Pentawatt”封裝，具有 5 個輸出引腳。引腳排列圖非常簡單，可在數據表中找到，

卡舌連接到引腳 3 或 –Vs（負電源）。更不用說，與選項卡連接的散熱器也獲得相同的連接。

如果我們查看數據表，我們還可以看到該功率放大器IC的功能

IC的功能非常好。它提供接地短路保護。此外，由于過載情況，熱保護將提供額外的安全功能。正如我們所看到的，如果連接了具有+/- 17V輸出的分離電源，TDA2040能夠為4歐姆負載提供25瓦輸出。在這種情況下，THD（總諧波失真）將為0.5%。在相同的配置中，如果我們獲得 30 瓦的功率輸出，THD 將變為 10%。

此外，數據表中還有另一個圖表，它提供了電源電壓和輸出功率之間的關系。

如果我們看到圖表，如果我們使用輸出超過 26V 的分體式電源，我們可以實現 15Watt 以上的輸出功率。因此，讓我們使功率放大器與 4 歐姆阻抗揚聲器配合 25W 工作，而不會影響 THD。

必需組件

為了構建電路，我們需要以下組件-

Vero 板（任何人都可以使用虛線或連接）

烙鐵

焊錫絲

鉗子和剝線鉗工具

電線

鋁制散熱器

17V軌到軌電源，帶+17V GND -17V電源軌道

4 歐姆 25 瓦揚聲器

4.7R 電阻器 1/2 瓦

680R 電阻器 1/4千瓦特

22k 電阻器

10k 電阻器

100nF / .1uF 電容器 4 個

22uF 電容器

TDA2040

25瓦音頻放大器電路圖和說明

25瓦音頻放大器的原理圖非常簡單;TDA2040 正在放大信號，并為4 歐姆揚聲器提供 25 瓦 RMS 瓦數。C4和C5用作去耦濾波電容。C1 和 R1 充當濾波器。R2、R3和C2向功率放大器提供必要的反饋。R4和C3是緩沖電路，用于箝位來自感性負載（揚聲器）的反饋。

測試 25W 放大器電路

我們使用變形桿菌仿真工具來檢查電路的輸出;我們測量了虛擬示波器中的輸出。您可以查看下面給出的完整演示視頻

我們使用+/-17V為電路供電，并提供輸入正弦信號。示波器連接在輸出端，通道A（黃色）上的負載為4歐姆，輸入信號連接在通道B（藍色）上。

放大器功率計算

我們使用一個簡單的公式來計算放大器的瓦數-

Amplifier Wattage = V2 / R

我們在輸出端連接了一個交流萬用表。萬用表中顯示的交流電壓是峰峰值交流電壓。

我們提供了很少的25-50Hz的極低頻正弦信號。與低頻一樣，放大器將向負載提供更多電流，萬用表將能夠正確檢測交流電壓。

萬用表顯示+10.1V AC。因此，根據公式，功率放大器在 4 歐姆負載下的輸出為

Amplifier Wattage = 10.12 / 4

Amplifier Wattage =

25.50?

(25W approximately)

構建 25W 放大器時要記住的事項

構建電路時，功率放大器TDA2040需要與散熱器正確連接。散熱器越大，效果越好。此外，最好使用音頻級額定箱型電容器以獲得更好的效果。

將PCB用于音頻相關應用始終是一個不錯的選擇.構建PCB的最佳方法是參考IC制造商指南。TDA2040的數據表中提供了參考PCB設計。

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在上圖中，顯示了具有PCB布局的示例電路。最好堅持參考布局，并且比例為 1：1。它將降低輸出中的噪聲耦合。

此外，嘗試使用具有適當瓦數的 4 歐姆高效率揚聲器來使用此功率放大器進行驅動。