TA2020打造精致桌面功放

現(xiàn)如今D類功放以其高效率已經(jīng)風(fēng)靡天下。考慮到輸出功率和電源系統(tǒng)的復(fù)雜度等諸多因素，筆者決定采用TA2020來打造一款屬于自己的桌面功放。

　　一、TA2020簡介

　　TA2020工作在單電源8.5~14.6V。典型值是12V。4Ω負(fù)載輸出功率為10W是其THD+N僅為0.03%;在輸入對(duì)地短接的情況下其輸出噪聲電壓只有100V;D類功放的高效率讓AB類功放望塵莫及，8Ω負(fù)載輸出12W的情況下其效率可高至88%.在沒有散熱片的情況下仍可正常工作;動(dòng)態(tài)范圍103dB,堪比高保真音響;設(shè)置了靜音和關(guān)斷模式引腳，關(guān)斷狀態(tài)的靜態(tài)電流僅為0.25mA;開關(guān)機(jī)時(shí)的"砰砰"聲抑制系統(tǒng)，可有效保護(hù)揚(yáng)聲器，延長揚(yáng)聲器的使用壽命;過流過熱保護(hù);橋式推挽輸出和易于焊接的32腳SSIP封裝。

　　二、電路原理

　　整機(jī)電路如圖1所示。芯片的10腳和12腳為音頻輸入引腳，嚴(yán)禁有直流輸入，否則會(huì)影響其靜態(tài)工作點(diǎn)，輸入端要有耦合電容隔掉直流。電阻R1、R2、R3、R4決定芯片的增益。R1和R3為輸入衰減電阻。電路的輸入電阻即可認(rèn)為是R1、R3的阻值;R2、R4為輸入反饋電阻，芯片增益的計(jì)算公式為：

　　圖1整機(jī)電路原理圖

　　數(shù)據(jù)手冊上對(duì)R1、R2、R3、R4的推薦值是20K,這樣通過上式可計(jì)算出電路電壓增益是12倍，輸入電阻是20K.由此可推算出4負(fù)載情況下要想滿負(fù)載輸出(20WX2)，輸入音頻方均根電壓值應(yīng)為：

　　芯片30腳為內(nèi)部基準(zhǔn)5V電源引腳，向外部提供5V電壓。分別提供給2腳(內(nèi)部數(shù)字5V電源)和8腳(內(nèi)部模擬5V電源)使用。PCB板設(shè)計(jì)時(shí)都要分別在盡量靠近這三個(gè)引腳的地方放置一個(gè)低等效串聯(lián)電阻(RES)的退耦電容。這樣才能使芯片工作于最佳狀態(tài)。6腳為芯片輸入過載指示引腳，當(dāng)芯片輸入過載時(shí)引腳電平被置高，但是其輸出電流不能驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，故要外加LED驅(qū)動(dòng)，作為輸入過載指示。14腳為輸入端電壓偏置引腳，將輸入引腳端電壓偏置在大約2.4 V,故在使用極性電容作為輸入耦合電容時(shí)應(yīng)將電容正極朝向芯片。芯片17腳為關(guān)斷引腳，低電平有效，這里借用單片機(jī)系統(tǒng)中的上電復(fù)位電路，這樣使芯片延遲啟動(dòng)，減少啟動(dòng)的瞬態(tài)沖擊電流，有效減小開機(jī)"砰"聲。

　　保護(hù)揚(yáng)聲器。18腳為輸出過載和短路指示引腳，高電平有效。該引腳可串接一個(gè)最小200Ω的電阻驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，把此腳和11引腳(靜音)短接可在出現(xiàn)輸出短路的情況下關(guān)斷芯片。保護(hù)芯片。21、23、24、26引腳分別為左右聲道的差分輸出引腳。

　　29腳為升壓電荷泵輸出引腳，標(biāo)稱值是比電源電壓高10V左右，實(shí)測芯片正常工作時(shí)12V電源電壓下該引腳的電壓為20V.31腳和32腳為升壓泵開關(guān)引腳，32腳上為300kHz方波。幅度處于電源電壓和地之間(實(shí)測12V電源電壓情況下為6V)，31腳上幅度標(biāo)稱值比32腳高10V,但頻率相位均與32腳相同，在31和32腳之間靠近引腳的地方跨接一個(gè)104的低RES電容，此電路中使用瓷片電容。

　　和大多數(shù)的D類功放一樣。在芯片的輸出端要加LC低通濾波器。以濾除高頻雜波，避免高頻雜波在揚(yáng)聲器上的熱消耗，保護(hù)揚(yáng)聲器。提高芯片效率;與此同時(shí)。在也要加上茹貝爾消振回路(圖中C15和R7、R8的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò))，防止自激。由于貼片1206封裝的10Ω電阻只能達(dá)到1/4W,而此網(wǎng)絡(luò)中要求至少1/2W的電阻。故筆者使用兩個(gè)1/4W的20Ω的電阻并聯(lián)，以達(dá)到要求。在輸出端靠近揚(yáng)聲器的地方要跨接一個(gè)104的電容，以抵消揚(yáng)聲器線圈的感性負(fù)載。為了避免揚(yáng)聲器的反饋電流倒灌入芯片。在芯片的每個(gè)輸出腳靠近管腳的地方反向?qū)Φ乜缃右粋€(gè)肖特基二極管。以吸收揚(yáng)聲器負(fù)載的反射電流。肖特基二極管要盡量靠近芯片。

　　電源濾波電容有兩個(gè)作用，一是給芯片工作提供瞬態(tài)大電流，二是濾除電源雜波，使聲音更干凈。

　　濾波電容的選取方法：在給電源端并聯(lián)大電解電容的基礎(chǔ)上在并上幾個(gè)小的瓷片電容。濾除電源的高頻雜波，在此筆者推薦使用多個(gè)小電容并聯(lián)，以最大限度的減小電容的RES,達(dá)到更好的效果。另外要在芯片的每個(gè)電源端跨接一個(gè)104的退耦電容到地。以消除自激。實(shí)際PCB布局中的電容分布并不像筆者原理圖中表示的那樣所有的電容均跨接在電源輸入點(diǎn)，而是在芯片的每個(gè)電源引腳上都放置了一個(gè)104的退耦電容。

　　三個(gè)LED指示燈，D1 1是輸入過載指示，D12是輸出短路(包括輸出端兩端短路、輸出對(duì)地短路和輸出對(duì)VCC短路)指示。D13是電源指示燈。

　　三、元器件選擇

元件清單如表1所示。