低噪声高效率音频功率放大器的设计.docx

郑州交通职业学院毕业论文（设计）论文（设计）题目低噪声高效率音频功率放大器的设计所属系别信息工程系专业班级10级大专电子信息工程1班姓名郭向前指导老师辛云霞撰写日期一2013年4月电子信息技术儿平主宰/整个电器行业的发展，随着电子技术的进步发展在功率放大器的设计上功能也不断更新。功率放大器在家电、数码产品中的应用也越来越广泛，与我们日常生活仃着亲密关系。陋着生活水平的提高，人们越来越注意视觉，音质的享受。在大多数状况下，增加系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个IR要因素。音频功率放大器作为音响等电子设备的后级放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。同时音笏功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能珏的主要部分。目前，音频功率放大器仍以模拟功放为主流产品，模拟功放经验了数十年的不断改进和完善，其技术已发展到r顶峰。模拟类功放是以线性放大为基础，功率放大器件有电子管和晶体管两类。按功放静态工作点的设理可分为A类放大，A/B类放大和C类放大三种。晶体管功放的最大优点是电源转换效率高（C类功放最大可达55Q、体积小、重员轻、发热员不大、生产成本低。缺点是转换速率低、偶次谐波失其较大。音质和牢靠性指标都略逊于电子管功放。随若晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项好用性指标和牢靠性指标都有很大改善,并不断在向更大的输出功率、更小的体积、更轻的重量、更多的功能和智能化方向发展.关他词：音频功率放大涔的设计，晶体管功放，电子管功放AbstractE1.ectronicinfo11nationtechno1.ogyisa1.mostdominatedheentiree1.ectrica1.industrj,withtheprogressanddeve1.opmentofe1.ectronictechno1.ogyinthedesignofpoweramp1.ifierfeaturesareconstant1.yupdated.Poweramp1.ifiersinhomeapp1.iances,digita1.productsarcincreasing1.ybeingusedinapp1.ications,andisc1.ose1.yre1.atedtoourdai1.y1.ife.Withtheimprovementof1.ivingstandards,thereisgrowingemphasisonvisua1.andsoundqua1.itytoenjoy.Inmostcases,enhancedsystemperformance,suchasbettersoundeffects,istopromoteCOnSUmCrStobuyproducts,animportantfactor.Stcrvoaudiopoweramp1.ifierandothere1.ectronicequipmentasapost-stageamp1.ifiercircuit,itsmainro1.eisto1.eve1.theaudiosigna1.beforethepoweramp1.ifierinordertopromotethework1.oad,getagoodsound.StereoaudioPoWeramp1.ifierisa1.soe1.ectro-acousticdevicessuchasthemainpartoftheenergyconsumptionofpower.Current1.y,ana1.ogamp1.ifieraudiopoweramp1.ifierissti1.1.themainstreamproducts,ana1.ogamp1.ifierhasexperienceddecadesofcontinuousimprovementandperfection,anditstechno1.ogyhasbeendeve1.opedtoitspeak.Ana1.ogc1.ass-basedpoweramp1.ifierisa1.inearamp1.ifier,poweramp1.ifierpartsaretwotypesof1.ubesandtransistors.AmP1.ifierquiescentPOintaccordingtothesettingscanbedividedintoC1.assamp1.ification.A/BC1.assCC1.asszoominandzoomofthree.Thebiggestadvantageofthetransistoramp1.ifierisaPOWerconversionefficiency(Cc1.asspoweramp1.ifierupto55%).sma1.1.size,1.ightweight,1.essheat,1.owPrOdue1.iOncosts.Thedisadvantageisthe1.owconversionrate,evenhigherharmonicdistortion.Soundqua1.ityandre1.iabi1.ityoftheindicatorsarcs1.ight1.yinferiortotubeamp.Withthecontinuousimprovementoftransistormanufacturingtechno1.ogyandnewtechno1.ogy,theavai1.abi1.ityandre1.iabi1.itytargetshavegreat1.yimproved,andcontinuetothehigheroutputpower,sma1.1.ersize,1.ighterweight,nxremu1.ti-functiona1.andinte1.1.igentdirection.Keywords:AudioPowerAmp1.ifier-thetransistoramp1.ifier,1.ubeamp1引12音镇放大器的筒介12.1 音频放大电路的回顾和展望12.2 音频功率放大电路的简介22.3 力攵v1.夕一32. 3.1A类（甲类）放大器-3B类（乙类）放大器32.3.3AB类（甲乙类）放大器43JJjj43.1灵敏度4>一一33反馈43.4负反馈5*1tIKFf明c3.6 动态;百图53.7 响应5a父仲啄卜匕cm、S-*3.10阻抗匹配64总体方案设蟠64.1 总体方案论证64.2 单元模块方案论证与比较-7波形变换电路75jIj.J,一一一.功率放大级4.2.4自制稳压电源-一一4.3方案选择5单元模块设计“5.1各单元模块功能介绍及电路设计-弱信号前置放大级电路功率放大电路自制稳压电源电路5.2特别器件的介绍6结束语叁考文献一致谢181引言音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电了管放大器的第个应用就是音频放大器。然而直到现在为止，它还在不断地更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种，也是最基本的一种。为了满意它的须要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。2音频放大器的简介2.1 音频放大电路的回顾和展望随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项好用性指标和牢靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展，如美国CRoWN公司的MA-5000VZA功放，其最大输出功率可达400OW/8。（桥接，单通道）；完善的牢靠性设计使它在苛刻的环境中可连续工作，使得生产者可作3年免维护的保证：插入可编程的输入处理模块USP3：可对12000台功放的工作状态进行程控调整和各种参数检测“各种完善的牢靠性爱护措施，使它的牢靠性大大提高，可与电子管功放媲美。晶体管功放具有很多珍选优点，它的失意低于万分之一，但其音质听感息不如电子管功放那么逼真，细腻，尤其是在表现瞬态变更快而嚓亮的打击乐，弦乐和浑厚回荡的钢号曲方面感觉最明显。20世纪80年头初，欧洲有些专业公司起先探讨晶体管功放与电子管功放之间的性能差异及解决方法。电子管是一种电压限制器件，须要的限制功率极微，开关速率很快.晶体管是一种电潦限制器件，需有较大的限制电流，转换速率较强，这是最基本的差别。80年头中期欧洲首先推出了采纳MoSFET音频场效应管功放。MoSFET场效应晶体管既具有晶体管的基本优点。但运用不久发觉这种功放的牢靠性不高（无法外电路爱护），开关速度提高得不多和最大输出功率仅为150W/8Q等，90年头初，MOSFET的制造技术有了很大突破，出现一种高速MOSFET大功率开关场效应晶体管.西班牙艺格公司（EC1.ER）经多年探讨，攻克了非破坏性爱护系统的SPM专利技术，推出了集电子管功放和晶体管功放两者优点结合的第3代功放产品，在欧洲布场上获得了认可，并逐步在世界上得到应用.第3代MoSFET功放的中频和高拼音质接近也子管功放，但低频的柔软度比晶体管功放差一些，此外MOSFET开关场效应管简洁被输出和输入过战损坏。数字功放的概念早在20世纪6（）年头就有人提出由于当时技术条件的限制，进展始终较慢。1983年，等学者提出了D类放大的PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。主要技术要点是如何把PCM信号变成PWM（脉冲调宽信号）。美国TriPa公司设计f改进的D类数字功放，取名为“T”类功放，1999年意大利PoWERSoFT公司推出了数字功放的商业产品，从今，第4代音频功率放大器一一数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可，市场日益扩大，最终将替代各类模拟功放。2.2 音频功率放大电路的简介进入21世纪以后，各种便携式的电了设备成为了电子设备的种重要的发展趋势.，从作为通信工具的手机，到作为消遣设备的MP3播放器，已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。接连将要普及的还有便携式电视机，便携式DVD等等。全部这些便携式的电子设备的个共同点，就是都仃音频输出，也就是都须要有一个音场放大器：另一个特点就是它们都是电池供电的，都希望能够有较长的运用寿命。就是在这种需求的背景下，D类放大器被开发出来了。它的最大特点就是它能够在保持最低的失真状况下得到最高的效率。高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中须要，在大功率的电子设备中也须要。因为，功率越大，效率也就越全要。而随着人们的居住条件的改善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也渐渐起先兴起。在这些设备中,往往须要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时，低失真、高效率的音臻放大器就成为其中的关键部件。2. 3音频放大器分类长期以来，高品质音频放大涔的工作类别，只限于A类（甲类）和AB类（甲乙类）.其缘由布丁过去只有电子管这样的器件，B类（乙类）电子管放大器产生的失真使它们甚至在公共广播用时都难于被人们所接受。全部的自称为高保真放大器均工作于推挽式的A类（甲类）。随着半导体得件的出现和发展，放大器的设计得到/更多的自由.，就放大器的类别而言，已不限FA类（甲类）和AB类（甲乙类）。这里将各种类别的放大器简介如下。不过须要指出，就目前来说用于音频功率放大港的工作类别，A类（甲类）、AB类（甲乙类）和B类（乙类）这三类放大器仍覆盖着半导体放大冷的绝大多数。2.3.1A类（甲类）放大器A类（甲类）放大器，是指电流连续地流过全部输出罂件的一种放大器。这种放大器，由丁避开J'器件开关所产生的非线性，只耍偏置和动态范围限制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器.A类放大器在结构上，还有两类不同的工作方式。其中一类是将两个射极跟随器相联工作，其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过，而不使任一器件截止.这一措施的最大优点是它不会突然地耗尽输出电流，假如负载阻抗低于标定值，放大涔会短期出现截止现象，在失真上可.能略有增加，但不致出现直感上的严峻缺陷。另类可称作为限制电流源型（VCIS）,它本版上是个单独的射极跟随器，并带有一个有源放射极负教，以达到合适的电流泄放.这一类作为输出级时，须要在起先设计之前就把所要驱动的阻抗是多低搞清晰0B类（乙类）放大器B类（乙类）放大器，是指器件导通时间为50%的一种工作类别。这类放大器可以说是最为流行的一种放大涔，或许目前所生产的放大潺有99%是属于这一类。AB类（甲乙类）放大器AB类（甲乙类）放大器，事实上是A类（甲类）和B类（乙类）的结合,每个涔件的导通时间在50100%之间，依器子偏置电流的大小和输出电平。该类放大器的偏巴按B类（乙类）设计，然后增加偏置电流，使放大器进入AB类（甲乙类）。AB类（甲乙类）放大器在输出低于某一电平常，两个输出器件皆导通，其状态工作于A类（甲类）：当电平增高时，两个器件将完全截止，而另个器件将供应更多的电流。这样在AB类（甲乙类）状态起先时，失真将会突然上升，其线性劣于A类（甲类）或B类（乙类）。不过本人认为，它的正值运用在于它对A类（甲类）的补充,且当面对低负载阻抗时可接着较好地工作。3放大器常见名词3.1灵敏度对放大器来说.灵敏度般指达到额定输出功率或电收时输入端所加信号的电压大小,因此也称为输入灵敏度;对音箱来说,灵敏度是指给音箱施加Iw的输入功率,在喇叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值.3.2阻尼系数负载阻抗与放大器输出阻抗之比。运用负反的晶体管放大器输出阻抗极低,仅零点儿欧姆甚至更小,所以阻尼系数可达数卜到数百。3. 3反馈也称为回授，一种将输出信号的一部分或全部回送到放大器的输入端以变更电路放大倍数的技术.3 .4负反馈导致放大倍数减小的反馈称为负反馈.负反馈虽然使放大倍数蒙受损失,但能够有效地拓宽频响,减小失真,因此应用极为广泛。4 .5正反馈使放大倍数增大的反馈称为正反饿。正反馈的作用与负反馈刚好相反,因此运用时应当当心谦慎。3. 6动态范围信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差.对器材来说,动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理实力.3.7 响应频率响应，荷称频响，衡量一件涔材对高，中，低各频段信号匀称再现的实力.对器材频响的要求有两方面，一是范围尽垃宽，即能够重播的频率下限尽责低,上限尽量高：二是频率位国内各点的响应尽量平坦，避开出现过大的波动。瞬态响应，器材对音乐中突发信号的跟随实力。瞬态响应好的器材应当是信号来就马上响应,信号一停就嘎然而止,决不拖泥带水。3.8 信噪比(S/N)乂称为讯噪比,信号的有用成份与杂音的强弱对比，经常用分贝数表示°设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。3. 9屏蔽在电了装置或导线的外面覆盖易于传导电磁波的材料，以防止外来电磁杂波对有用信号产生干扰的技术.3. 10阻抗匹配一件器材的输出阻抗和所连接的负数阻抗之间所应满意的某种关系,以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说,例如信号源连放大渊.前级连后级,只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-IO倍以上,就可认为阻抗匹配良好"寸丁放大泯连接音箱来说,电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱,而晶体管放大器则无此限制,可以接任何阻抗的音箱。4总体方案设绍3.1 总体方案论证系统原理方框图如图1所示。依据题目任务，我们设计有五个基本电路（I）波形变换电路（2）弱信号前置放大级电路（3）自制稳压电源电路（4）功率放大电路（5）爱护电路图1系统原理框图其中前巴级主要完成小信号的电压放大任务；功率放大级则实现对信号的电压和电流放大任务：直流桎压电源部分则为整个功放电路供应能量.由于方波中含有丰富的而次谐波重成，波形变换电路供应方波，可通过对方波信号的测试来检验功放的转换速率、失其度、效率等指标，爱护电路可以有效地爱护负载不过我,对功率放大器也有肯定的爱护作用。该系统是个高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的音响与脉冲传输、放大兼容的好用电路。下面对每个单元电路分别进行论证。3.2 单元模块方案论证与比较波形变换电路方案一：利用运放在开环状态卜的饱和特性,正弦波信号经过两级运放放大后，产生了正弦波饱和失真的方波信号，由于输出方波幅值远大于题目要求,于是采纳开关三极管脚与脚短接当成两个二极管削波（用两个楮开关管也可以）,便将电压钳制在70Omv左右,然后通过电阻分压,最终得到题目要求的正负极性对称的20OmVP-P的方波信号。方案二：干脆采纳施密特触发器进行变换与整形.而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成，也可采纳专用施密特触发器构成，还可以选用NE5532电路构成。方案三：利用运放的正反馈作用，使转换部分的波形上升沿和下降沿都变得很陡，利用稔压管将电压稳定在6.2V左右，然后利用电阻分压得到要求的正负对称的峰峰值为20OmV的方波信号。运放选用NE5532。本系统采纳方案二，且施密特电路采纳而精度、高速运算放大器1.F357构成.弱信号前置放大级方案:弱信号前置放大电路必需由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成电路构成.符合上述条件的集成电路有：M5212、1.M5213、1.1.MI875、TDAI5I4.NE5532、NE5534等。本系统设计选用NE5532,因为同众多的运放相比.NE5532具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能，被称为“运放之皇”.这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能，较宽的带宽能保证信号在低、中、海频段均能不失真输出,使电路的整体指标大大提高。功率放大级方案一：功率放大输出级采纳分立元件构成的OC1.电路，驱动级采纳集成芯片，整个功放级采纳大环电压负反馈。这种方案的优点是：由于反馈深度简洁限制，收放大倍数简洁限制。I1.失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外用元器件较多，调试要困难一些。方案二：采纳专用的功放集成芯片。1.MI875是-款功率放大集成块，体积小巧，外国电路简沽，I1.输出功率较大。该集成电路内部设有过我过热及感性负载反向电势平安工作爱护。依据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，假如电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集胜利放“很多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一股集胜利放，为了不至于因过我、过流、过热等损坏还得加困难的爱护电路。现在市场上有很多性能优异的集胜利放芯片，如TDA2O4OA、1.M1875.TDAI5I4等。集胜利放具有工作牢靠，外围电路简洁，爱护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满意并超过本设计的要求是没有问题的。另外集成运放还有性价比高的特点.故本系统设计选用方案二。该方案的优点是：技术成熟，外国元器件少，爱护功能较完善，调试简沽，便于扩功等。自制稳压电源本系统设计采纳三端集成稳压电源电路，选用1.M78I8、1.M7918三端集成稳压器。4. 3方案选择由前面的方案论证得知，设计本系统有两种方案，一种方案是采纳集成电路与分立元件相结合的方案，另一种是全部采纳集成芯片的方案。为尽可能的降低噪声影响，减小非线性失真，以及考虑到外国元器件过多会给系统引入噪声等干扰因素造成不利影响，本设计采纳方案二：全部采纳臾成运放芯片搭建电路。为满意题目规定的指标要求，诚小非线性失真，提高电路的高频和低频特性,我们确定在前置放大级电路中采纳集成双运放NE5532,在正弦波一一方波转换电路中采纳集成运放1.F357,在功率放大级中采纳运放1.MI875。5单元模块设计4.1 各单元模块功能介绍及电路设计设计电路如图2所小.我们干腑采纳施密特触发器进行波形变换与整形，选用高精度、离速运算放大器1.F357构成施密特触发器.依据题目要求，变换后的方波要正、负时称，频率为100OHz,上升和下降时间W1.us,电压的峰-峰值为200mV,因为1.F357属于FET管，具有良好的匹配性能，输入阻抗高、低噪声、漂移小、频带宽、响应快等特点，完全可以满意技术指标要求“4I_,.3TVz图2波形变换电路此电路中，C1.和C2为脉冲加速电容，可以削减方波脉冲上升时间和下降时间,可以取56pF和100pF.R1.可以将输出幅度调整至200mV,可选用1（）K.R4为限流电阻，限制稳压二极管电流6，、VD2,保证输出方波幅度稔定。（1）确定输出电压u。U。=土Vz,比较器输出凹凸电平为±VzUoH=VZ、Uo1.=-V2（2）5和U.的表达式（当U.=U.时，输出电压状态发生跳变）（3）门限电位当UEbjh时，Uo<()jU0=-V1.当U,YE,1.时，U°>0,Uo=QAV=Ea1.H-Emt=2R迟滞宽度Ri-令R：=IOK(假设迟滞比较器的迟滞宽度AV=0.7V)则R1.嗡.DXRR-DXIOKfK取RiKnR1.近似等于人，即R1.IOKC图4中集成运算放大器可采纳转换速率SR>IOVuS,增益带宽枳GBW>IoMHZ的运放芯片，如1.F357、OP-16,OP-37、NE5534等。电路接成迟滞电压比较冷结构，为保证输出方波幅度稳定输出访用2只稳压二极管DI、D2.稳压值为Vz=±3V0R4为稳压二极管的限流电阻，把流过D1.、D2的电流限定在6mA左右。CkC2为脉冲加速电容，它可以进一步削减方波脉冲时间上升和下降时间。假设迟滞比较器的迟滞宽度V=EmH-Em1.=O.7V,则R3可用下式来确定R3=(2VzV-I)R2=(2*30.7-1.)i*10=75.71Ka取R3=75KC如电路采纳1.F357集成运放，则输出方波的上升时间和卜降时间可做到小于05uS0调整RW,输出幅度可调整到200mV,满意题目指标要求。5.1.1 弱信号前置放大级电路前置放大电路可以采纳集成运兜放大器构成的前置放大器，也可以采纳专用前置放大料IC构成的前置放大器电路.从经济方面考虑本设计采纳的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有1.F347、1.F353、1.F357、1.F356、OP-16、OP-37、NE5532、NE5534等.主要考虑的技术指标是带宽、电压增益、转换速率、噪声和电流消耗等。为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,削减输出噪声,采纳臾成运算放大器构成前置放大器电路时,必需采纳同相放大电路结构.电路如图3所示。图3网和放大电路结构的前次放大电路为了尽能保证不失其放大.图3采纳两级运算放大器电路A和B,每级放大器的增益取决于R1.、R2和R3、R4.BPAvA=1+R2RI.AvB=I+R4R30由上述分析可知,低频功率放大器的总增益为68dB.两级前置放大罂的增益支配在50dB左右比较合适,每级增益在25dB左右,以保证充分发挥每级的线性放大性能并满意带宽要求,从而可保证不失真,即达到保其放大质里。图3中C1.、C2分别为隔直流电容,是为满意各级直流反馈、稳定直流工作点而加的0但对丁沟通成分,C1、C2必需呈现短路状态,即要求C1.、C2的容抗远小R1、R3的限值。C3、C4为耦合电容.为保证低频晌应.要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R5、R6为各级运放输入端的平衡电阻,通常R5=R2*R6=R4,一个采纳两级NE5532(C1:A和C1.:B)构成的前置放大器如图4所示。各级均采纳固定增益加输出衰减组成.要求当各级输出不衰减.输入Ug=5mV时，输出Uai2.53V对于第-一级放大器.要求杂信号最强时.输出不失真.即在U""二7m'W时.输出UWW1.W0所以4=Uom/Uq-=11/0.7=15.7取A=15.当输入信号最小,即以,"=1OmV而输出不衰减时Ugpt=A1.×SjT=I5X10=150mVa其次级放大要求输出“。Md2.53V,考虑到元件误差的影响,取Ug=3V,而输入信号最小为150mV.则其次级放大器倍数为4=U°h=3/0.15=20取4=22。因此,取R6=IK,R,=15K.R1.7=22K.R1.t=IKo跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级,即缓冲级。说得通俗一点，就是做阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两缎放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。图I两级NE5532构成的前置放大电路5.1.2 功率放大电路前面已经说过功率放大电路可由分立元件组成也可以由集胜利放组成。分立元件组成的功率放大电路，假如电路选择得好，参数选择恰当，元件性能优良，设计和调试的好，则性能也很优良。在分立元件组胜利率放大电路中由三极管、二极管、电阻、电容等器件组成的核心电路，供应了自由调整的余地.但分立元件组成的功率放大电路只要其中个环节出现问题，则性能会低于般集胜利率放大电路。而且为了不致过载、过流、过热等损坏元件，须要加以困难的爱护电路。集胜利率放大电路成熟，低频性能好，内部设计具有夏介爱护电路，可以增加其工作的牢靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调整，信噪比较小，而且电路布局合理，外围电路简洁，爱护功能齐全，还可外加散热片解决散热问题。以下介绍采纳集成芯片构成的的功率放大罂。采纳集胜利放1.MI875构成的低频功率放大器电路如图5所示。1.M1875是一个输出功率最大可达到30W的音频功率放大器，Avo为90dB,失真率为O.OI5%(1.KHz,2OW),喈宽为70KHz,具仃AC和DC短路爱护电路和热爱护电路，电源电压范围为166()V,采纳TO-220封装。在图5电路中，输入信号Vi经过CI2耦合到1.MI875的脚，功率放大后从脚输出加到扬声涔。R1.3、CI4串联接在输出端用以抑制高频噪声。C9、CIO,C1.1.,03用电源去耦/波，防止功率放大器产生高频自激,去耦是指对电源实行进一步的波波措施，去除两级间信号通过电源相互干扰的影响。R1.hRI2m成反馈网络；C20为直流负反馈电容：直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对放大电路的各项动态性能没有影响，动态性能指放大倍数、通领带、输入及输出电阻等。R1.O为输入接地电阻，防止输入靠路时引起感应噪声：CI2为信号耦合电容，耦合指信号由第一级向其次级传递的过程。电源电压采纳±5V01.M1875开环增益为26dB,即放大倍数A=20。因为要求输出到8Q电网负数上的功率PO220W,而Uav=匕=2820=17.9加上功率管上压降,则U=Utw+2=17.9+2=19.7V则取电源电压为±20V./小=松/&=2208=2.244.=2Ucu=2×21×2.24=3()VV所以计算效率为*=(匕/6)X%=)|30)X100%=66.7%输出最大不失真电压t7三=7.9V,故UoPr=I7.92=35.8V1.R21=II由于A=20,£12+阳121,4。=n1+=21Abra×(I)IO所以功放电压增益取4=1().则输入信号Up,p=Uop,t,Af=35.8/1()=3.58VR12.'八图5采纳维胜利放1.M1.875构成的低频功率放大器电路由于在本电路中选用了集胜利放1.MI875,它在应用中外围元器件少，调试简洁，便于扩功，使得功率放大皴电路简洁，好用，输出功率大，非线性失真小。5.1.3自制稳压电源电路直流稳压电源部分则为整个动放电路供应能量，依据以上设计的前置放大级电路和功率放大级电路的要求，仅须要稳压电源输出的一种直流电压即为+8V.因三端稳压器具有结构简洁、外围元器件少、性能优良、调试便利等显著优点，本设计中采纳三端稳压电路，电源经100OuF电解并并上S1.uF电容依次滤掉各种频率干扰后输出，输出电Jk直流性能好，实测其然波电压很小。5.2特别器件的介绍本电路设计简洁、好用，符模块单元均选用集成运放电路。在前置放大缎电路中采纳集成双运放NE5532,在正弦波一方波转换电路中采纳集成运放1.F357.在功率放大级中采纳运放1.MI875.如此设计使得电路外圉结构简洁，体积小巧精致，且较好的结合了各运放的优良性能，使电路能满意各项指标。现介绍各芯片参数如下：表1表5532的极限参数参数符号NE5532单位电源电压Vcc±22V差分输入电压Vdif±13V输入电压Vi供应电压V功耗，TA=25CPD1100mW工作温度TOPR0'70C表21.m875的参数电压范围：雎电压15'60V,或±30V静态电流：50InA输出功率：30,谐波失真：0.015%,当f=1.kHz,R1.=8Q.P(k20W时额定增益：26dB,当f=1.kHz时工作电压：±25V转换速率：18VuS(9VuS)1.F357的通用参数：(I)与MoSFET输入设备相比，耐JIJ的JFET允许无熔断处理：(2)高或低的源阻抗低I/转折，优良的低噪声应用：(3)在大多数堆片放大器上，偏且调整不行降解漂移或共模抑制：(明新输出电路级允许大电容负载(5000PF)的运用，无稳定性的问题:(5)内部补偿和大的差分输入电压实力；对数放大器；光电放大器；(6)来祥保持电路共同特点：低输入偏置电流：30pA；(7)低输入失调电流3pA：高输入阳抗：1012Q：低输入噪声电流：001.pAHZ:而共模抑制比：100dB:(9)大的DC电JK增益：106dB6结束语随着人们生活水平的提虑,人们越来越注意视觉、音质的享受，然而音频功率放大器作为音响等电子设备的后级放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。同时音频功率放大器乂是音响等电声设番消耗电源能量的主要部分.为r满意人们的须要有关的音频放大器就要不断地加以改进。音频放大器设计主要由五个基本电路组成：波形变换电路、弱信号前置放大电路、自制稳压电路、功率放大电路、爱护电路。整篇论文主要围绕这五个基本电路绽开的设计。目前，音频功率放大器仍以模拟功放为主流产品，但是随着技术的进步数字功放将会渐渐进入工程应用并获得世界同行的认可从而占据市场最终将代替各类模拟功放。通过本次论文设计，我更好的了解了音频放大器的发展历程并加深了对电子专业学问的相识，也培育了我独立思索、支配的实力。参考文献曾广兴,现代音响技术应用J,广东科技出版社.技97年3月：15-28张平,关于音频功率放大器的应用J,2002年美期：1-2龚伟，音频放大器限制方式粽述J,2003年02期:3-4龚伟，iR庆高校报U，2007年10期；7-10黎明，电子质量UJ,2002年02期:5-9华成英，模域电子技术基础M,高等教化出版社，2006年：110T56姚福安.音频功率放大潺设计口,山东高校学报,2003年06期：1220牟小令,高效率一高功率放大功率1.2003年01期：88-90马建田，电子系统设计X，高等教化出版社：23-78ZfftU乱音频功率放大涔J,2003年08期:3-9李瀚逊，电路基本分析（其次依）阳，高等教化出版社：45-90陈伟搂,新型好用电路精选指南M,电子工业出版社:25-90谢自美，电子线路设计理,华中科技高校出版社：375康华光,模拟光成电路设计M,机械工业出版社2005年I1.月225512315678101112131115胡宴如,高频电子线路M,高等教化出版社.2003:55-60在本论文顺当完成之际，我首先要由衷地感谢我的指导老师郑立仁老师。在论文的选题、文献查阅、开题、试验以及撰写的每一个环节，都得到J'老师泮格的批阅和悉心的指导。正是由于老牌这样的淳谆教化和激励，才使我能够在短短的时间里顺当的完成毕业设计论文。同时，我也体会到了老帅扎实的专业学问基珈，严诬的学术思维方式，以及长期工作在一线积累的丰富的实践阅历.而且，老加主动乐观的生活看法，以诚相待的处事原则，给我留下了深深的印缴.使我学会了在为自己的志向努力奋斗的过程中，刚好享受阶段性的胜利带来的喜悦。我的课题是老师以往的学生没有做过的，这样，老师就给我足够的空间去自己思索、支配。所以我觉得通过这学期的毕业环节，对我是一个很好的熬炼。