今天分享一下刚开始学习电子时做过的电路与原理分析。
TDA2030电路图
电路组成及元件作用
电源部分:由 VCC(18V )供电,C4(100nF)和 C5(220μF)组成电源滤波电路,滤除电源中的高频和低频杂波,使供电更稳定 。
输入部分:信号源 V2 为 100mVrms、20kHz 的交流信号,经 C1(2.2μF)耦合电容,将交流信号传输到 U1(TDA2030)的同相输入端,隔断直流成分,避免影响芯片工作 。R1(100kΩ)和 R2(100kΩ)组成分压电路,为 U1 提供合适的偏置电压 。
放大电路:U1(TDA2030)是第一级功率放大芯片,R3(47kΩ)和 R4(4.7kΩ)构成电压串联负反馈电路,用于稳定放大器的增益,C2(10μF)为反馈电容 。U2(TDA2030)是第二级功率放大芯片,进一步提升信号功率,R7(47kΩ) 、R8(140kΩ)同样构成反馈电路,C6(1μF)为反馈电容 。
输出部分:经两级放大后的信号通过 C3(2.2μF)耦合电容输出到负载(R5 、R6 组成的 8Ω 负载),C7(100nF)用于滤除输出信号中的高频杂波 。D1、D2(1N4001)为保护二极管,防止扬声器等感性负载在电流突变时产生的反向电动势损坏芯片 。
测量部分:XSC1 是示波器,用于观测电路输出信号的波形 。
电路工作原理
输入的微弱音频信号经 C1 耦合进入 U1 进行第一级放大,利用负反馈稳定增益,放大后的信号进入 U2 进行第二级放大,进一步提升功率,最终经 C3 输出驱动负载发声,同时保护二极管和滤波电容保障电路稳定可靠运行。
PCB设计3D图:
单声道的TDA2023电路图:
电路组成及元件作用
电源部分:VCC 为电路供电,100μF 和 0.1μF 电容组成电源滤波电路,滤除电源中的高频和低频杂波,确保芯片稳定工作 。
输入部分:Vin 为音频信号输入,22k 电位器可调节输入信号幅度,1μF 电容为耦合电容,隔离直流成分,只让交流音频信号进入后续放大电路。两个 100k 电阻和 22μF 电容组成偏置电路,为 TDA2030 同相输入端提供合适的直流偏置电压 。
放大电路:TDA2030 是核心功率放大芯片。150k 和 4.7k 电阻组成电压串联负反馈电路,用于稳定放大器的增益,22μF 电容为反馈电容,改善电路的交流性能 。
输出部分:放大后的信号经 2200μF 耦合电容输出到扬声器。1Ω 电阻和 0.1μF 电容组成茹贝尔网络,用于改善扬声器的负载特性,防止高频自激。两个 4001 二极管起保护作用,防止扬声器等感性负载产生的反向电动势损坏芯片 。
工作原理
输入的音频信号经电位器调节幅度后,通过耦合电容进入 TDA2030 的同相输入端,芯片对信号进行功率放大,利用负反馈稳定增益,放大后的信号驱动扬声器发声,同时电源滤波、保护电路等保障电路稳定可靠运行。
3D图:
结合上面的我详细的整理了一下。
核心芯片架构
TDA2030(U1/U2):采用双芯片布局,推测为双声道立体声输出或BTL桥式推挽结构(需确认输出端连接方式)。
典型接法:每个TDA2030构成非反相放大器,增益由反馈电阻网络决定(R4/R5/R6/R7)。
信号通路设计
输入级:
输入信号(100mVrms @20kHz)通过C1(2.2μF)隔直耦合,与R1(100kΩ)组成高通滤波器:
确保20Hz~20kHz音频信号无衰减。
反馈网络:
U1增益计算:R5=140kΩ与R4=4.7kΩ构成反馈回路,增益为:
U2配置:若为BTL模式,需对称设计增益电阻(R6/R7=47kΩ/4.7kΩ)。
电源与保护模块
电源滤波:
C4(100nF)与C5(220μF)组成高低频混合滤波,抑制18V电源噪声。
二极管保护:
D1/D2(1N4001)用于电源反接保护和瞬态电压钳位,防止芯片损坏。
输出级设计
输出耦合:C3(2.2mF=2200μF)隔直,驱动负载(如4Ω/8Ω喇叭),其截止频率为:
茹贝尔网络:R8(100Ω)+ C6/C7(10μF/100nF)抑制高频自激振荡。
关键参数验证与计算,最大输出功率
TDA2030极限参数:Vcc=18V时,理论最大输出峰峰值 Vpp ≈2×(18V−2V)=32Vpp 。
8Ω负载功率:
实际受散热条件限制,建议控制在10W以内,失真度与带宽验证。
THD(总谐波失真):TDA2030在14V/4Ω时THD=0.08%(典型值),需确保反馈网络相位裕度充足。-3dB带宽:由芯片内部补偿决定,典型值约100kHz,完全覆盖音频范围。
555电路
这里说明一下,555这个器件可以做很多的东西,像定时 器,波形发生器,报警器,PWM,调光器,流水灯,非常多的,后面我做了一个温控电路,当时是为了给家人用做的。
这是一个基于 555 定时器的温控电路,电路组成及元件作用。
电源部分:220V 交流电经变压器 T 降压为 12V 交流电,再通过 VD2 - VD5 组成的桥式整流电路整流,C2(220μF)滤波后,为电路提供稳定直流电源 。
温控核心部分
555 定时器:作为电路核心,工作在比较器模式。
热敏电阻 Rt:阻值随温度变化。温度升高,阻值减小;温度降低,阻值增大。与 RP(1.2KΩ)、R1(560Ω)、R2(1MΩ)组成分压电路,为 555 定时器的 2 脚(触发端)和 6 脚(阈值端)提供电压信号 。
C1(10μF):与 R1 等构成定时电路的一部分 。
控制输出部分
LED:用于指示电路工作状态,当 555 定时器 3 脚输出高电平时点亮 。
VD1(IN4148):起保护作用,防止反向电压损坏电路元件 。
继电器 K:555 定时器 3 脚输出信号控制其通断,K - 1 为继电器触点,控制加热管的工作,实现温度控制 。
工作原理
当温度较低时,Rt 阻值较大,555 定时器 2 脚和 6 脚电压较低。当 2 脚电压低于 1/3 电源电压时,555 定时器 3 脚输出高电平,LED 点亮,继电器 K 吸合,加热管通电加热。随着温度升高,Rt 阻值减小,当 6 脚电压高于 2/3 电源电压时,555 定时器 3 脚输出低电平,LED 熄灭,继电器 K 断开,加热管停止加热,从而实现温度的自动控制 。
总结:
主要是分享一下TDA2030和TDA2023音频放大电路以及基于555定时器的温控电路。TDA2030电路采用双芯片布局,实现双声道或BTL输出,通过负反馈稳定增益。555定时器温控电路利用热敏电阻感知温度变化,通过比较器模式控制继电器通断,实现加热管的自动温控。主要是讲了电子学中的基本元件和原理,包括电源滤波、信号放大、负反馈控制、温度传感等,是学习电子技术的经典案例。