在集成电路制作的音频功放里边，性能优秀的基本都成了经典，已经有无数的爱好者做过了。但是，这些跟我们没多大关系，因为只有亲自动手去做，才能有所体会。并且，即使是经典成熟的东西，要将它做好也是要下一番功夫的。

电路选型

    想来想去，最终我选用的功放IC是大家熟知的TA2024，它的总体评价是比较高的。这款芯片在以前的《无线电》上多次被提到，在这里对它就不再赘述了。这里只对着原理图（图1）的一些细节的东西做点简单的介绍。

    TA2024有4个引脚是有关状态的输入或输出端，它们分别是：6脚（OVERLOAD）、12脚（MUTE）、18脚（SLEEP）和19脚（FAULT），这里用到了后面三种状态。如图1所示，SLEEP端接一开关，作为开关机控制，FAULT端与MUTE端接在一起，当出现输出电流过大、电源电压过高、芯片结温过高时，FAULT端输出低电平，使放大器进入静音状态。要注意的是，当输出电流过大导致放大器进入静音状态时，芯片不能自动复位，此时必须重新关闭电源重新开机。

        MAX5486是一款具有防抖动按钮接口的双通道对数型数字电位器，每通道具有32个抽头，能实现音量加减、声道平衡和静音控制，典型的应用电路如图2所示。图中4个按钮分别为模式选择（音量或平衡控制）、静音、音量加（平衡左声道移动）和音量减（平衡右声道移动）。音量和平衡均为32级控制，每按键一次，音量增大或减小（平衡向左或向右移动）一级，当按键时间超过250ms时，按每秒4级变化，超过500ms时，按每秒8级变化。       

       这种按钮接口的数字音量控制可以很方便地将做成的功放附加上遥控功能，比如使用常见的315MHz（433MHz）四通道无线遥控模组（这里应使用点动式），只需将接收模块的4个输出端接上一个反相器到MAX5486的4个按钮输入端即可。另外，MAX5486还可以外接5个LED用于音量或平衡指示，图中电路没有使用这一功能。

    最后是电源部分。笔者在这里简单地使用了一个LM7805将12V电压稳成5V后给MAX5486供电。由于压差较大，稳压器的功耗也较大，这里不推荐使用LM1117。还有就是电源的退耦问题，适当地使用磁珠和小电容会取得很好的效果。

元器件选择

     音频功放的元器件选择一直是爱好者们最热点的话题之一。笔者钻研不深，也不具备评估的条件，所以选择元器件大都参照数据手册。

     首先是输入耦合电容。爱好者们一致认为，这一环节对音色的影响是很大的，所以大多数爱好者都会选用名厂的CBB电容，而TA2024的设计指南上推荐使用的是电解电容，更有甚者就是德州仪器公司的Ｄ类功放，仅仅使用普通的陶瓷电容作为输入耦合电容。笔者个人看来，钽电解电容除了耐压不太高之外，其他方面还是令人满意的，并且在这种小功率的功放中，贴片的钽电解很容易做到体积小巧、布局整齐。所以，我最终舍弃了使用CBB电容的想法，输入耦合电容全部选用贴片钽电解。

      接着是输出端的滤波电容。多数厂家的Ｄ类功放都推荐使用CBB电容，笔者在考虑，是不是CBB电容在恢复波形时效果要比陶瓷好？最终没能得出答案，于是依葫芦画瓢，选用了较便宜的汤姆逊CBB。

     最后，也是最重要的器件，就是滤波电感。它的性能不仅影响音质，而且关系到整个电路板的EMC问题。我们知道，Ｄ类功放中流过电感的电流为200kHz以上的脉冲，瞬间值很大，所以电感的饱和电流必须大于脉冲的峰值电流，这就对电感的铜线线径和磁芯面积提出了一定要求。另外,高频脉冲的谐波分量是非常丰富的，可能对周围电路及周边的电器造成干扰，因此要选用合适的电感和滤波电容，尽可能地减小干扰。

     在大电流的应用里，一般使用磁环制作电感，TA2024的输出功率较小，在这里没有太大必要。笔者使用的是普通的工字型电感，尽管这种电感磁力线不封闭，但可以拆开观察线径的粗细，用起来也比较放心。
 

     电容和滤波电感的参数决定了滤波器的截止频率。TA2024数据手册中提供的参数截止频率在70kHz左右，这比

德州仪器公司的推荐参数（27kHz）高得多。这样可能对高频分量的衰减要小一些，但同时效率也会变低。
    由于笔者的扬声器阻抗为6Ω，所以选取的滤波电容为0.33μF ，介于0.47μF（4Ω时的推荐值）和0.22μF（8Ω时的推荐值）之间。
    其他元器件的要求就比较宽松了，如电源的滤波退耦，使用普通的铝电解和陶瓷电容。

PCB的设计

    尽管笔者小打小闹地做过不少东西了，但是这次设计PCB是花费时间最长的一次，也是自己最为满意的。乍一看，电路的元器件数量并不多，但是布局和走线却是反复修改后才确定的。

    在布局上，为了便于以后方便装入外壳，并且比较美观，笔者将输入、输出和电源接口全部放置到电路板的一端，这不仅需要选用体积小巧的接插件，而且要尽可能地使输入输出端隔开。要特别注意的是退耦元件的布局，MAX5486和TA2024都有两个以上的电源端，尽管在原理图中看起来是将各电源引脚接到一起，然后并联多个小电容，但实际在布局时，必须在每个引脚附近单独放置一个或多个小电容，并且越靠近引脚效果越好。确定了器件布局后，布线也是要下一番功夫的。对于输入信号线，要尽量避开大信号的走线，以免引入干扰。而对于输出信号线和电源线，则要尽量做到粗短。所以在TA2024引脚只有0.3mm宽的情况下，需要将输出端的走线以平滑过渡的方式加粗，必要时去掉阻焊镀上锡层，这样一方面可以减小损耗，另一方面有利于降低辐射（特别在D类功放中）。而在两个芯片共用一组电源时，必须将两者的电源端分别接到主滤波电容上。

    最后是接地的问题。笔者参照了多款D类功放的评估板，发现与AB类功放中星形的单点接地有所不同，D类功放大多简单地采用大面积敷铜的方法接地。后来仔细一想，这样做不仅因为D类功放芯片体积小巧，而且其中实际上也暗含了单点接地的道理。例如我们看看TA2024的引脚排列，不难发现，它输出端和电源引脚在一侧，输入端和其他小信号引脚在另一侧，当采用大面积敷铜时，由于芯片底下的散热片是接地的，电流会按电阻最小的路径流动，也就形成了以芯片底下散热铜箔为中心的单点接地。
    图3是笔者设计的PCB图。

焊接

    说实话，本来焊接对笔者来说算不了什么难事，但这回却因为一个不大不小的失误导致焊接遇到了不小的阻碍。
    细心的读者应该发现了，笔者设计的PCB板大面积的敷铜是与器件引脚直接相连的，没有使用隔热垫，这样就导致了焊接时由于大面积铜箔散热良好，极易虚焊，甚至无法焊接。笔者纯粹出于好奇，想试试直接敷铜的效果，最终以焊坏了一块PCB为代价。图4是最后焊接完成的电路实物图，最初设计时考虑到让输出接线端子伸出外壳，所以才设计了如#p#分页标题#e#

此的实物形状，不过遗憾的是，笔者至今还没能找到合适的外壳。

测试与评估

       不同于以前的制作，这回笔者借助各类仪表对这款功放进行了测试，并做出了一些肤浅的评估。图5为测试现场实拍图，以下的测试数据的测试条件为：电源电压12V，负载为阻抗6Ω。

        首先我们来看一下方波响应。图6给出的分别是输入10 kHz、40 kHz、70 kHz方波时的输出波形图。不难看出，D类功放的方波响应与AB类功放的方波响应是有很大区别的。AB类功放的方波响应在低频时,输出接近方波，随着频率升高，输出波形边沿开始变得平缓，幅值呈递减趋势；而D类功放由于输出端的LC滤波器存在固定截止频率，随着输入方波频率的升高，波形越来越接近正弦波，直到输入方波频率等于滤波器截止频率时，输出波形变为完全的正弦波。

       从图中不难看出，按照图1元件参数的取值，LC滤波器的截止频率在70 kHz左右，这一数值远远大于TI公司D类功放滤波器截止频率的推荐取值（27kHz左右），这就导致TA202X系列功放的效率较TI公司的D类功放要低，这一点从芯片的体积也可以看出（同等功率的D类功放，TI公司的芯片体积远小于TA202X系列）。

        接下来看一下正弦波响应。图7给出的是输入10Hz、2kHz、25kHz、40kHz正弦波时的输出波形图。图中给出的一组波形和测量数据反映出了D类功放的一些特点。首先我们能看出来的是D类功放有极低的下限截止频率，第一幅图可以看出，下限频率低于10Hz，这一点是AB类功放很难达到的。其次是在整个音频范围内，这款D类功放均能保持平稳的增益，而在高于音频的范围里，增益会急剧增加。这一点和其他公司的D类功放有相同的特性。还有一点就是随着频率的升高，放大器的相移会随之增大，从图中数据的实测频率可以看出，相移导致了微小的频差。

        当然，由于笔者知识水平有限，使用的方法并不一定合适，加上示波器是八位的，精度有限，这种计算方法可能是比较粗糙甚至是存在一些错误的，希望读者能批评指正。

        最后的阶段就是试听感觉也很不错。制作完成这款功放到撰写此文，已经近半年，这段时间其性能一直十分稳定。