??????? 現如今D類功放以其高效率已經風靡天下。考慮到輸出功率和電源系統的復雜度等諸多因素，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負載輸出功率為10W是其THD+N僅為0.03%;在輸入對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;動態范圍103dB,堪比高保真音響;設置了靜音和關斷模式引腳，關斷狀態的靜態電流僅為0.25mA;開關機時的"砰砰"聲抑制系統，可有效保護揚聲器，延長揚聲器的使用壽命;過流過熱保護;橋式推挽輸出和易于焊接的32腳SSIP封裝。

　　二、電路原理

　　整機電路如圖1所示。芯片的10腳和12腳為音頻輸入引腳，嚴禁有直流輸入，否則會影響其靜態工作點，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為是R1、R3的阻值;R2、R4為輸入反饋電阻，芯片增益的計算公式為：

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　　圖1整機電路原理圖

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

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　　芯片30腳為內部基準5V電源引腳，向外部提供5V電壓。分別提供給2腳(內部數字5V電源)和8腳(內部模擬5V電源)使用。PCB板設計時都要分別在盡量靠近這三個引腳的地方放置一個低等效串聯電阻(RES)的退耦電容。這樣才能使芯片工作于最佳狀態。6腳為芯片輸入過載指示引腳，當芯片輸入過載時引腳電平被置高，但是其輸出電流不能驅動LED發光，故要外加LED驅動，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應將電容正極朝向芯片。芯片17腳為關斷引腳，低電平有效，這里借用單片機系統中的上電復位電路，這樣使芯片延遲啟動，減少啟動的瞬態沖擊電流，有效減小開機"砰"聲。

　　保護揚聲器。18腳為輸出過載和短路指示引腳，高電平有效。該引腳可串接一個最小200Ω的電阻驅動LED發光，把此腳和11引腳(靜音)短接可在出現輸出短路的情況下關斷芯片。保護芯片。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，標稱值是比電源電壓高10V左右，實測芯片正常工作時12V電源電壓下該引腳的電壓為20V.31腳和32腳為升壓泵開關引腳，32腳上為300kHz方波。幅度處于電源電壓和地之間(實測12V電源電壓情況下為6V)，31腳上幅度標稱值比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104的低RES電容，此電路中使用瓷片電容。

　　和大多數的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，避免高頻雜波在揚聲器上的熱消耗，保護揚聲器。提高芯片效率;與此同時。在也要加上茹貝爾消振回路(圖中C15和R7、R8的串聯網絡)，防止自激。由于貼片1206封裝的10Ω電阻只能達到1/4W,而此網絡中要求至少1/2W的電阻。故筆者使用兩個1/4W的20Ω的電阻并聯，以達到要求。在輸出端靠近揚聲器的地方要跨接一個104的電容，以抵消揚聲器線圈的感性負載。為了避免揚聲器的反饋電流倒灌入芯片。在芯片的每個輸出腳靠近管腳的地方反向對地跨接一個肖特基二極管。以吸收揚聲器負載的反射電流。肖特基二極管要盡量靠近芯片。

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

　　濾波電容的選取方法：在給電源端并聯大電解電容的基礎上在并上幾個小的瓷片電容。濾除電源的高頻雜波，在此筆者推薦使用多個小電容并聯，以最大限度的減小電容的RES,達到更好的效果。另外要在芯片的每個電源端跨接一個104的退耦電容到地。以消除自激。實際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，而是在芯片的每個電源引腳上都放置了一個104的退耦電容。

　　三個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、輸出對地短路和輸出對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。

　　表1 元件清單

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　　四、PCB布局布線

　　PCB布線采用雙層布線，以減小EMI干擾，保證音質。

　　D類功放對PCB布線的要求不像AB類功放那樣苛刻。但是，D類功放的布線除了解決通常的地線問題外，由于其內部的高頻率開關信號的影響，故還要考慮EMI的問題。輸入要盡量和輸出線、電源線遠離，必要時還要加上隔離措施。輸出線要盡量短而直。減小EMI干擾。輸出線要流過2A左右的電流，要將線寬設在1mm以上。筆者在輸入引線的兩側都放置了一排通孔，以屏蔽外界干擾;把輸入和輸出引線布局在不同的層面，也是能夠最大限度的減小輸出大電流對輸入信號的干擾。得益于TA2020的設計巧妙。很多功能都被集成在芯片內部，只需很少的幾個外圍元件即可。外圍電路不是很復雜，故對整個PCB板使用大面積接地即可。最終交由制版廠家做出的PCB版圖如圖2所示。

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　　圖2(a)PGB板頂層 圖2(b)POB板底層

　　五、焊接

　　筆者使用35W外熱型電烙鐵進行了焊接，由于本次制作大量使用了表貼元件。增加了焊接難度。

　　焊接貼片元件時一定要非常小心。尤其是在焊接輸入耦合鉭電解電容時要特別注意電容的極性。在焊接輸出濾波電感、電源接口、輸入接口和輸出接口時焊接時間最好長些。好讓焊錫通過元件的引腳插孔流到另一面。增加焊接牢固性。芯片每個引腳的焊接時間不要超過5S.以免溫度過高燙壞芯片。D類功放的高效率使得在設計中使用一個很小的散熱片即可。但散熱片要緊貼芯片背面裸露的散熱銅片。

　　可使用小螺絲加以固定，散熱片要在電氣上可靠的接地。焊接完成的功放板如圖3、圖4所示。

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　　圖3芯片TA2020特寫及焊接完成的功放板正面

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　　圖4焊接完成的功放板反面及反饋電阻局部放大圖

　　由于筆者疏忽。將反饋電阻R2和R4的位置畫錯了，故筆者在焊接時直接將20K的反饋電阻分別直接焊在了芯片的9腳與10腳和12腳與13腳兩個引腳之間(如圖4所示)，采取了補進措施，芯片正常，但是在PCB板子上卻磐下了一個很不好的污點。

　　六、主觀試聽

　　焊接完成后，筆者迫不及待的想要一"睹"筆者親手打造的桌面功放的風采。在確保每個焊點都正常、每個元件都焊接無誤，用萬用表測試電源沒有對地短路的情況下，便通電試聽了。筆者先用了一個廉價的喇叭作"炮灰"(不舍得自己寶貴的無源箱子)，無輸入的情況下(輸入端懸空)竟然沒有一點低噪!懷疑是喇叭靈敏度太小，先不管。檢測輸出端直流電壓。左聲道1 7mV.右聲道2.8mV,正常范圍，輸入mp3時有音樂放出，看來一切正常，這下就可放心的接上我的箱子了。

　　筆者的無源箱子是筆者在佛山實習的時候購得，沒有銘牌，只標明了頻響50Hz一16kHz.低音單元口徑5英寸，阻抗6Ω(由筆者后來自己測試得到)，功率40W;硬模反球頂高音單元，聲音純正，標準的書架音箱配置，如圖6(a)所示。筆者可以說是對其一"聽"如故，把實習補貼的余下的錢全都砸到這對箱子上了。

　　接上箱子，無輸入的情況下把耳朵貼在箱子的喇叭旁邊，仍幾乎聽不到任何底噪!著實令我很驚訝!這么一款芯片竟有如此好的性能!插入CD,放出了我的最愛一beyond的《海闊天空》，那磅礴的氣勢鋪面而來，將低音鼓和貝斯聲表現的淋漓盡致，黃家駒的高音也刻畫的完美至極!基于搖滾歌手張震岳的《愛我別走》改編的阿岳正傳主題曲前奏的高音和低音結合體對功放是絕佳的考驗。接上之后試聽，其高音表現的令人非常滿意，穿透力很強，低音也堪比市面上500塊錢的2.0聲道音響。

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　　圖5 1kHz正弦波單端輸出波形

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　　圖6(a)雙端輸出測試現場，右邊為筆者的無源箱子

　　七、客觀測試

　　由于是自己親手打造，主觀試聽多少會有點主觀因素在里面。為了對它的綜合性能進行一個全方位的測試。筆者將其搬到了實驗室。

　　筆者用DSl022C雙通道數字采樣示波器先對功放輸出單端測試，輸入5Q0mVpp的正弦波，測試現場如圖5所示，示波器上顯示出了完美的反相的兩條正弦波。

　　單端輸出測試完畢。筆者測試了10Hz到80kHz數個典型的頻率值的500mVpp的正弦波雙端輸出波形，1 kHz正弦波的輸出波形如圖6(b)所示。

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　　圖6(b)1kHz正弦波響應

　　由得到的數據可以畫出此功放的幅頻特性曲線，如圖7所示，可見在整個音頻頻率域內功放的增益非常穩定，可貴的是在10Hz的情況下功放增益還能達到1 1.76倍，只是在20kHz時增益有些偏小。

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　　圖7 TA2020功放板的幅頻響應曲線

　　由于輸出LC低通濾波器的諧振點在70kHz.故輸出在70kHz時達到諧振，增益最大(14.24倍)，但是效率已經很低，從芯片的發熱程度可以表現出來。

　　筆者又對其進行了方波測試，分別取200Hz、1kHz、10kHz、20kHz、70kHz這幾個頻點進行了測試。輸出波形如圖8所示。10kHz以下的頻點上響應波形還很完美，頻率達到20kHz,由于輸出端LC低通濾波器的緣故，已經明顯失真了。在70kHz時已經完全變成了正弦波。

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　　圖8(a)1kHz方波響應

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　　圖8(b)70kHz方波響應

　　八、結束語

　　這個的功放沒有使用任何發燒器件，卻仍然表現出了其優越的性能!