放大器是模拟电子的基础。它们被广泛用于电子工业领域。放大器几乎用于所有与音频相关的应用中。
功率放大器是音频电子产品的一部分。它旨在将给定输入信号的功率f的大小最大化。在音响电子设备中，运算放大器会增加信号的电压，但无法提供驱动负载所需的电流。在本教程中，我们将使用连接了4欧姆阻抗扬声器的TDA2040功率放大器IC来构建25W放大器。
放大器的构建拓扑
在放大器链系统中，功率放大器用于负载之前或最后的阶段。通常，声音放大器系统使用以下框图中所示的拓扑
从上面的框图中可以看到，功率放大器是直接连接到负载的最后一级。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和电压控制放大器来校正信号。同样，在某些情况下，需要音频控制时，在功率放大器之前添加音频控制电路。
了解你的负担
对于音频放大器系统，放大器的负载和负载驱动能力是结构中的重要方面。功率放大器的主要负载是扬声器。功率放大器的输出取决于负载阻抗，因此连接不合适的负载可能会损害功率放大器的效率以及稳定性。
大声扬声器是一个巨大的负载，它充当感性和电阻性负载。功率放大器提供交流输出，因此扬声器的阻抗是正确传输功率的关键因素。
阻抗是电子电路或组件对交流电的有效电阻，由与欧姆电阻和电抗相关的综合效应产生。
在音频电子产品中，可以使用不同功率，不同阻抗的不同类型的扬声器。使用管道内水流之间的关系可以最好地理解扬声器阻抗。只需将扬声器视为水管，流经水管的水就是交流音频信号。现在，如果管道直径变大，水很容易流过管道，水量会更大；如果我们减小直径，则流过管道的水就会少，所以水量会变大。降低。直径是由欧姆电阻和电抗产生的效果。如果管子直径变大，阻抗会降低，因此扬声器可以得到更大的功率，放大器提供更多的功率传输方案，如果阻抗变高，则放大器将为扬声器提供更少的功率。
市场上有不同的选择以及不同的扬声器市场，通常有4 ohms，8 ohms，16 ohms和32 ohms，其中4 ohms和8 ohms的扬声器价格便宜。此外，我们需要了解，具有5瓦，6瓦或10瓦甚至更高功率的放大器是RMS（均方根）瓦数，它在连续运行时由放大器传递到特定负载。
因此，我们需要注意扬声器的额定值，放大器的额定值，扬声器的效率和阻抗。
简单的25W放大器的结构
在之前的教程中，我们使用运算放大器和功率晶体管制作了10W放大器。但是对于本教程，我们将构建一个25W功率放大器，它将驱动一个4欧姆阻抗的扬声器。我们将为此使用特定的功率放大器IC。我们选择了TDA2040功率放大器IC。
在上图中，显示了TDA2040。大多数通用在线商店以及eBay上都可以使用它。该封装称为“ Pentawatt ”封装，具有5个输出引脚。引脚图非常简单，可以在数据表中找到，
接线片连接到引脚3或–Vs（负电源）。更不用说，与选项卡连接的散热器也获得相同的连接。
如果我们查看数据表，我们还可以看到该功率放大器IC的功能
该IC的功能相当不错。它提供对地短路保护。此外，由于过载情况，热保护将提供额外的安全功能。如我们所见，如果连接了具有+/- 17V输出的分离式电源，则TDA2040能够向4欧姆负载提供25Watt输出。在这种情况下，THD（总谐波失真）将为0.5％。在相同的配置中，如果我们获得30瓦的功率输出，则THD将变为10％。
此外，数据表中还有另一个图形，它提供了电源电压和输出功率之间的关系。
如果看到该图，如果使用输出功率超过15V的分离式电源，则可以实现26Watt以上的输出功率。因此，让我们将功率放大器与25瓦的4欧姆阻抗扬声器一起使用，而不会影响THD。
所需组件
要构建电路，我们需要以下组件-
- Vero板（点缀或连接任何人都可以使用）
- 烙铁
- 焊锡丝
- 钳和剥线钳工具
- 电线
- 铝制散热器
- 具有+ 17V GND -17V电源轨的17V轨到轨电源
- 4欧姆25瓦扬声器
- 4.7R电阻1/2瓦
- 680R电阻1/4个瓦特
- 22k电阻
- 10k电阻
- 100nF /.1uF电容器4pcs
- 22uF电容器
- TDA2040
25瓦音频放大器电路图和说明
25瓦音频放大器的原理图非常简单。TDA2040正在放大信号并为4欧姆扬声器提供25W RMS功率。C4和C5用作去耦滤波电容器。C1和R1充当过滤器。R2，R3和C2正在向功率放大器提供必要的反馈。R4和C3是缓冲电路，用于钳制感性负载（扬声器）的反馈。
测试25瓦放大器电路
我们使用了变形仿真工具来检查电路的输出；我们在虚拟示波器中测量了输出。您可以查看下面给出的完整演示视频
我们使用+/- 17V为电路供电，并提供了输入正弦信号。示波器在通道A（黄色）上承受4欧姆负载时跨输出连接，输入信号跨通道B（蓝色）跨接。
我们可以在视频中看到输入信号与放大输出之间的输出差异：
另外，我们检查了输出功率，如前所述，放大器的功率高度依赖于多种因素。它高度依赖于扬声器阻抗，扬声器效率，放大器效率，结构拓扑，总谐波失真等。我们无法考虑或计算所有与放大器功率相关的可能因素。实际电路与模拟电路不同，因为在检查或测试输出时需要考虑许多因素。
放大器功率计算
我们使用了一个简单的公式来计算放大器的功率-
放大器功率= V 2 / R
我们在输出端连接了一个交流万用表。万用表中显示的交流电压是峰峰值交流电压。
我们提供了很少的25-50Hz的低频正弦信号。与低频情况一样，放大器将向负载提供更多电流，而万用表将能够正确检测交流电压。
万用表显示+ 10.1V AC。因此，根据公式，功率放大器在4欧姆负载下的输出为
放大器功率= 10.1 2 /4放大器功率= 25.50（约25W）
构造25w放大器时要记住的事情
构成电路时，功率放大器TDA2040需要正确连接散热器。较大的散热器可提供更好的效果。另外，最好使用音频级额定箱型电容器，以获得更好的效果。
使用PCB进行音频相关应用总是一个不错的选择。构造PCB的最佳方法是参考IC制造商指南。TDA2040的数据表中提供了参考PCB设计。
在上图中，显示了具有PCB布局的示例电路。最好坚持参考布局，并且比例应为1：1。它将减少输出中的噪声耦合。
另外，请尝试使用功率适当的4欧姆更高效率的扬声器来驱动此功率放大器。