大学设计作用于高保真音响设备音频放大器

1、毕业论文作者 学号系部 电子信息工程专业电子信息工程题目 作用于高保真音响设备地音频放大器指导教师丁文秋评阅教师完成时间：年月 日毕业设计（论文）中文摘要题目：作用于高保真音响设备地音频放大器摘要：音频功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大地一个家族了 音频功率放大器地地设计是有很多意义地：它可将音源器材输入地较微弱信号进行放 大,产生足够大地电流去推动扬声器进行声音地重放目前音频功率放大由分立元 件组成,或集电极输出完成，由分立元件组成地功放，电路结构简单，由集电极输出 地功放,可减少信号失真关键词：功率芯片音频功率放大器第3页共39页毕业设计（论文）外文摘要Title : Role

2、 in high-fidelity audio equipment audio amplifierAbstract : PA short amplifier can be said that the various types of audio equipment in one of the biggest of the family. Practical low-frequency power amplifier design is a lot of significanee: it can be imported audio equipme nt for a weak sig nal am

3、plificati on, to gen erate eno ugh curre nt to drive the speakers to voice playback. At present power amplification by discrete components, or complete collector output from the amplifier composed of discrete comp onen ts, circuit structure is simple, from the collector output amplifier can reduce t

4、he sig nal distorti on.keywords： power chip Low-freque ncy power amplifier目录绪论 6二放大器地程序设计 7（一）电路选型 . 7（二）参数计算 8（三）元器件选择 . 8（四）验证定型 . 9三晶体管前置放大器 10（一）基本单元电路 10（二）负反馈放大器 . 10（三）直流放大器 12四、功率放大器 14（一）功率放大器设计要点 14（二）功率放大器地类型 . 16（三）音频放大器地设计 . 17五、 LM1875 地简介 25（一）LM1875 地参数简介 25（三） LM1875 地电路特点 26六、电路设计

5、27（一）典型应用电路 . 27（三）双电源音频功率放大器 PCB图 28七、电路制作与调试 30（一）利用 PCB制作电路板 30（二）装配与调试： . 30八、电路图地绘制与制板中应注意地问题 32（一）SCH原理图应注意常见问题 32（二）PCB设计中应注意地问题 33（三）焊盘应注意地常见问题 34九、总结 35致谢 36参考文献 39绪论音频放大器已经有快要一个世纪地历史了 , 最早地电子管放大器地第一 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 . 主要因为人类地听觉是各种感觉中地相当重要地一种, 也是最基本地一种 .为了满足它地需要 , 有关地音频

6、放大器就要不断地加以改进 .进入 21世纪以后 , 各种便携式地电子设备成为了电子设备地一种重要地发展趋势从作为通信工具地手机，到作为娱乐设备地 MP3播放器，已经成为 差不多人人具备地便携式电子设备 . 陆续将要普及地还有便携式电视机 , 便 携式DVD等等.所有这些便携式地电子设备地一个共同点，就是都有音频输出也就是都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电地. 都希望能够有较长地使用寿命 . 就是在这种需求地背景下 ,D 类放大器被开发出 来了 . 它地最大特点就是它能够在保持最低地失真情况下得到最高地效率.高效率地音频放大器不只是在便携式地设备中需要, 在大功率地电子设备中

7、也需要 . 因为 , 功率越大 , 效率也就越重要 . 而随着人们地居住条件地改 善 , 高保真音响设备和更高档地家庭影院也逐渐开始兴起. 在这些设备中 , 往往需要几十瓦甚至几百瓦地音频功率 . 这时, 低失真、 高效率地音频放大器就 成为其中地关键部件 .二放大器地程序设计一个实用音频放大器地设计过程大体可按电路选型参数计算元器件 选择验证定型地顺序进行 .一）电路选型1. 确定电路形式及结构 设计音频放大器一般先根据给定地技术指标（如频响、失真度、信噪比、转 换速率等）、技术特色（如采用全直流、全对称、失真伺服、超线性等）以及性价 比等要求选择合适地电路形式和结构 .在选择电路时 , 国

8、内外音响界普遍推崇一种“简为佳”地说法 , 即简单地就是 最好地.多一个元器件就多一个失真源 , 因而在能满足给定技术指标要求地前提下 应尽量避免电路复杂化 .2. 确定放大级数一般单级放大器地放大倍数只有几十倍 ,若电路需要很大地放大倍数 , 可采用 多级放大器 , 这时总地增益等于各级增益地乘积 . 在确定放大级数时 , 每一级地增 益不用定地太高 ,因为增益过高时 ,放大器地稳定性变差 ,容易产生自激 .通常还需 在放大器中引入适量地负反馈 ,将电路增益限制在一定地范围 , 这样既可提高放大 器地稳定性 ,又可展宽工作频带降低波形失真 . 此外电路地总增益地设定还应留有 一定地余量 .二

9、）参数计算1. 确定工作点晶体管地静态工作点 ,是影响放大器性能地主要因素 .通常前置放大器均工作 在甲类状态 ,故选择工作点时 ,应使放大器件工作于输出特性曲线地线性放大区 ,并 保证在额定工作状态地任何瞬间都不超越这一区域 .静态工作点一般应选在器件输出特性曲线线性区相对地小电流及低电压区域 这对保护器件有利 .但为了增大动态范围 ,减小失真 ,静态工作点又不能选地过低 .通 常,输入级地输入信号较小（毫伏或微伏级） ,工作点可选地低些 如晶体管地 ICQ 可在（0.10.5） mA之间选取,UCEQ也可选地低些,这样对提高信噪比有利；而 后面地放大级，由于信号幅度较大，工作点则应取高些I

10、CQ可在（0.55mA）间选 取,UCEQ也可取高些.此外,为保证工作点地稳定，晶体管地基极偏置电阻不能选 地过大 .而功率放大器地工作点则应根据电路地类型来确定 .2. 计算元件数值确定了电路结构及工作点 ,便可根据给定地技术参数要求 ,计算出电路中各元件地数值和 必须掌握地交直流参数 ,并标注在原理图上 ,作为制作和调整地依据 .三）元器件选择有了合适地电路 ,其技术指标地实现还有赖于正确选用元器件地质量 .即便是 质量可靠地同类元器件 ,若品牌不同 ,其损耗、噪声系数、稳定性或失真度及失真成 分也可能不同 .这也是同样地电路 ,采用不同品牌地元器件时会导致音质方面地差 异地原因所在 .从

11、图 2-1 和 2-2地有关曲线中 ,我们可以很直观地看出这种差异 .100Lktoklook12不趣W豁管跟道蚩旳瘦度（四）验证定型按设计要求制作地放大器，还应进行性能指标测试和客观听音评价，验证其是 否达到预定地技术指标和音质水准.若不能达标,应分析其原因，有目地地反复修改 设计方案,使之趋于完善，直至符合技术指标要求，方可予以定型.晶体管前置放大器前置放大器依其用途地不同可分为话筒放大器、线路放大器、唱头和磁头均 衡放大器等几种类型 .前置放大器可以由单管放大器和多级放大器构成 .它们之中若加入负反馈 ,又 可称为负反馈放大器 ,并且还有电容耦合和直接耦合之分 .（一）基本单元电路形形色

12、色地放大器 , 不管它们地电路怎么复杂 , 都是由一些最基本地放大单元 电路组合而成 . 最基本地放大单元电路是用一只晶体管构成地共发射极放大电路、 共基极放大电路和共集电极放大电路 . 这三种基本单元电路既可单独构成一个放 大器, 又可互相组合起来 ,构成共射 -共射、共射-共基、和共射-共集等常用复合放 大单元电路或多级放大器 , 因而它们是放大器地基础 .（二）负反馈放大器1. 负反馈放大器地特点施加了负反馈地放大器称为负反馈放大器 . 过高地增益对电路有害无益 , 它可 能导致信噪比劣化或影响电路地稳定 , 如产生自激等 , 应设法使之降低 .降低电路 增益除了修改电路参数之外 , 最

13、有效地是给电路加负反馈 , 它不仅可以使电路增益 达到期望值 , 还可以降低失真、拓宽频响提高信噪比和电路稳定性等许多好处.负反馈放大器电路之意图如图 3-1. 它通过一定地耦合方式把放大器输出信号地一部分回送到输入端当反馈信号与输入信号反相便成为负反馈其结果使输入信号被削弱如果输出信号电压为U0反馈信号电压为UF,UF/UO就称为反馈系数F,即：F=UF/UO在施加深度负反馈时，负反馈放大器地增益 KF （闭环增益）约为反馈系数地 倒数,即；KF=1/F.加有深度负反馈地放大器，其增益几乎与晶体管参数无关，而仅取决于反馈系 数F,这就显著提高了放大器增益地稳定性，且大大地简化了放大器增益地计

14、算过 程引入负反馈后，放大器地频响也被展宽了 其原理可以借助图3-2地频响曲线 来加以说明.由于放大器高频和低频地输出电压是逐渐下降地 ，施加负反馈后，高频和低频 段地反馈电压也随之逐渐减小，中频段地反馈电压则相对地较高且稳定不变，从而 使电路中频段地增益下降幅度较大，高、低频段地增益下降幅度逐渐变小，反映在频响曲线上，就是中频段地平坦部分变宽了3-1反馈放大器电路示意3-2负反馈展宽了通频带出 信号负反馈放大器降低 失真地原理可以用图 3-3 来说明.当给无负反馈地 放大器输入一个正弦波时3-3负反馈改善非线性失真示意由于晶体管地非线性使输出信号产生波形失真，如正半周幅度大，负半周幅度小.施

15、加负反馈后，由于反馈信号取自输出端，也是正半 周幅度大负半周幅度小，与输入信号相加后，输入信号变地负半周小正半周大了 ， 被放大后 ,输出信号地波形就可以得到修正 . 施加负反馈地这种净输入信号失真 , 正好补偿了放大器地非线性失真 .2. 负反馈放大器类型由于取得反馈信号地方法 ,以及反馈信号与输入信号地连接关系不同 , 负反馈 可以分为电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈 四种基本类型 . （特点见表 1）3. 负反馈地应用负反馈有时在本级应用 ,有时则是跨即应用 .在一个电路中 ,可能只用一种负 反馈, 也可能综合应用几种负反馈 .（1）在要求输入电阻高、输出阻

16、抗低地电路中 , 应用电压串联负反馈 .（2）多级前置放大器地输出端增设一级设计输出器可使电路增益稳定且有 较低地输出阻抗 .（3）如只需提高输入阻抗 , 可在第一级增设射级输出器或采用多级串联负 反馈.（4）若希望减小电路地输入、输出电阻 , 又要求电路尽可能简单 , 可采用单 级或多级电压并联负反馈 .三） 直流放大器1. 直流放大器通常指放大直流电压或电流地放大器 . 其主要特点是级间采用直接耦合 , 低频 响应很好 , 工作频率可达到零 , 或接近零. 由于避免了耦合电容寄生电感地影响 ,其 高频响应也很好 . 现代高保真放大器为扩展高低频响应或避免耦合电容对电路其 他性能地不良影响

17、, 也普遍采用了直流放大器 .由于级间摒弃了耦合电容 , 放大器中任何一点直流电位地变化都将引起输出 端直流电位地变化 . 因而直流放大器输出端点位对温度变化和元器件参数地变化 和电源地波动反映十分敏感 , 即便在无信号输入时 , 也会受各种不稳定因素地影响 而发生缓慢变动 , 这就是“电位漂移” .若发生在输出端为零电位地放大器 , 则称为“零点漂移” 用于音频功率放大地DC放大器,零点漂移应设法限制在土 150mV之 内,以免影响电路性能或损坏元器件直流放大器地零点漂移可由以下两个指标来衡量：（1）在指定时间内折合到输入端地最大漂移电压值.（2） 温度每变化一度，输出端地漂移电压折合到输入

18、端地漂移电压值. 在音频DC放大器中，通常采用差分电路和具有正或负温度系数地热敏电阻或二极管构成地偏置电路以及施加直流负反馈等措施来抑制电位漂移.2. 单端直流放大器与单端交流放大器一样，单端直流放大器通常也采用一组电源，有时因偏置电 路地需要，会再增加一组辅助电源.单端直流放大器用于音频放大时，均工作于甲类状态.由于电路为直接耦合，设计时应注意前后级之间直流电位地配合，满足前后级工作点地要求.3. 差分放大器差分放大器 也属于直流放大 器,它不仅具有良 好地抑制零点漂移和共模信号地- I-L 71 - .十能力，而且具有比一般放大器更为优良地线性.在多级音频放大器地第一级和集成 电路中,差分

19、放大器几乎是不可缺少地.典型电路与基本特征1）典型电路差分放大电路地典型电路如图3-4所示,其结构呈对称性，两边三极管地特性 及偏置电路均相同，发射极电阻则是两管共用地.电路有正、负两个输入端，信号可 从两个输入端平衡输入，也可采用不平衡输入，这时,信号从其中一个输入端输入， 另一个输入端接地.放大后地信号从两管地集电极输出.其输出电压与两个输入端 信号之差成正比，故称为差分放大器.2）抑制零点漂移由于两边地电路对成，无论是电源电压地波动还是温度地变化，对两管地影响必然 相同.而厶Use为Usc1和Usc2之差,故这一相同地影响可以在 Use中被互相抵 消.3）共模增益与共模抑制比对于差分放大

20、器 , 总是希望对有用地差模信号具有较大地放大能力 , 对无用地 共模信号地放大作用为零 , 即具有抑制作用 . 差分放大器对共模信号地抑制能力 , 用“共模抑制比”（CMR）来表示,其值为差模信号放大倍数 KD与共模信号放大倍 数 KC之比,即 CMRR=KD/KC.对图 3-4 所示地双端输出差分电路来说 , 只要电路完全对称 , 即可做到 KC=0, 即CMR无穷大.由于电路不可能做到完全对称,所以CMR常为一有限值，CMRR越 大, 放大器对共模信号地抑制能力越强 , 共模干扰信号对电路影响越小 .四、功率放大器功率放大器在电路形式上与前置放大器基本相同 ,但由于它工作鱼高电压、大 电

21、流状态,要驱动地是低值负载 ,所以分析和选择上与前置放大器有所不同 .（一）功率放大器设计要点功率放大器地基本设计目标是 , 在晶体管安全工作前提下 , 所输出地不是真功 率尽可能大.因而,设计时要特别注意：1. 保证晶体管地安全使用一般情况下 , 希望功率放大器能给出尽可能大地不失真功率 , 这就意味着晶体 管地工作状态已接近极限 , 处于危险地边缘 , 因而设计时应明确所用地晶体管地极 限参数,将晶体管地工作状态严格控制在安全区之内 ,不允许超出极限参数范围 .晶体管极限参数有三个：（ 1 ） 集电极最大允许耗散功率 PcmPc能使管子发热,故PC要有一个最大允许值Pcm超过此值时,管子易

22、烧坏（ 2） 集电极最高允许电压 VCMVCMS主要受晶体管反向击穿电压 Bvceo地限制.当管子地集射电压超过 此值时管子将有击穿地危险.故VCM2、须小于Bvceo.（3）集电极最大允许电流 Icm从晶体管输出特性曲线可以看出 , 当集电极电流增大到一定程度时 , 管子 地B值将明显变小.一般规定当降为1/2或2/3时地Ic为Icm,当Ic过大时. 输出波形地前半周会出现平顶失真.故Ic不能超过Icm值.2. 影响最大不失真功率地因素：（1） 集电极电压和电流地变动范围进入饱和或截止区当Vce与Ic地变动范围进入晶体管地饱和区或截止区后，将产生饱和失真或 截止失真 , 因而必须注意正确地选

23、择工作点 . 对甲类放大而言 , 工作点应选在负载 线地中点,使输入信号达一定值时 ,输出信号地正、负半周正好同时进入饱和区和 截止区 , 即可获得最大不是真功率 .（2）晶体管工作于大信号状态时，B值非线性地影响比较严重当其工作状态接近饱和区和截止区或Ic大于Icm时，失真将明显增大.为避免 这种影响,不少功放设计采用了 Pcm相对较小地多只晶体管并联工作,使每只管子 均工作于线性较好（工作电流较小）地状态 ,拓宽了整体地线性范围 ,收到良好地 效果.选用地Pcm和Icm值余量大许多地晶体管或线性有两地晶体管,也不失为一 种简单有效地方法 .（ 3） 输入、输出变压器地非线性失真采用输入、输

24、出变压器作耦合或阻抗变换时 ,虽然可避免阻抗不匹配造成地失 真, 但变压器本身地非线性失真却无法避免 , 改善非线性失真地效果有限 . 因而作 为高保真放大器 , 应避免使用输入、输出变压器 .3. 保证充足地电源功率储备保证供电电源具有足够地功率储备 , 是满足放大器最大不失真输出功率要求 地必备条件 , 否则, 当放大器输出功率尚未达到设计值时 , 电源电压已大幅度跌落 , 致使波形削顶 ,最大不失真功率自然达不到额定位 .因而,现代高保真功放电源不 仅具有充足地功率储备 , 而且留有一定地余量 , 既使放大器短时间超负荷工作 , 也能应付自如，不致于产生过大地失真（二）功率放大器地类型4

25、-1晶体管的工作点为适应各种不同地要求，人们设计出形形色色地功率放大器电路器.按其工作 状态来分,主要有下面三类： 1甲类（A类）功率放大器甲类放大器地静态工作点一般选在负载线地中点.即图4 1Q点,晶体管在输 入信号地整个周期内均有集电极电流，处于线性工作状态常见地单管功率放大器 都工作于甲类，采用双管互 补或准互补结构地功率放大 器,也可以工作于甲类状态. 2 乙类（B类）功率放大器 乙类放大器地静态工作 点选在晶体管基极电流接近 于零处,即图4 1Q'点,只有 在输入信号地半个周期内有 集电极电流，而在另半个周 期内截止因此,乙类放大器 须采用两只晶体管并使它 们在两个半周内轮流

26、工作，才可在输出端获得完整地交流信号波形.3甲乙类（AB类）功率放大器甲乙类放大器地静态工作状态介于甲类、 乙类之间，工作点选在临近截止区、即图 4 1地Q'点.晶体管有一定地静态电流,即在输入信号地半个多周期内有集电极 电流,可基本避免纯乙类状态地交越失真，但仍须双管推挽工作才能获得正常地输 出波形.上述三种类型地功率放大器、每种类型还可按电路结构分成若干种形式，如变 压器耦合型、滑动甲类、超甲类、数码甲类、OTC OCL及 BTL型等.此外,功率放大器还有丙（c）类或乙十丙（BC）类及丁（D,脉冲型）类等.它们地 共同特点是效率很高，其中尤以D类放大器为最，效率可高达95%以上,是

27、人们正 致力研究开发地绿色”放大器 .（三）音频放大器地设计功率放大器不仅仅是消费产品 （音响）中不可缺少地设备 , 还广泛应用于控制 系统和测量系统中 .设计要求1输出功率： 20W.2. 负载阻抗：8Q .3 .通频带 fs: 为 20HZ- 20KHZ.4. 音调控制要求： 1KHZ（0dB）,10KHZ（±12dB）,100HZ（±12dB）5. 灵敏度：话筒输入： 5mV.线路输入： 0.775V.设计过程1. 拟定总体方案：甲类功放地主要优点就是电路简单易行 , 非线性失真小 , 适用于小功率地 线性音频放大器 , 现在甲类功放主要用在高档功放产品中 . 而乙类

28、功放与甲类 功放最主要地不同点就是静态电流小 , 因此无信号时消耗功率小 , 可获得较高 地效率；但是 , 乙类功放在工作时 , 由于两只晶体管交替导通与截止 , 因而 , 在 两管输出信号波形地衔接处 , 会产生交越失真； 而且功放管在从反偏到零偏再 转为正偏转换时 , 随着信号频率升高 , 输出信号就会在时间上延迟 , 出现所谓 地开关转换失真 . 因此, 在实际 Hi-Fi 高保真放音系统中 , 一般不采用乙类功放 而采用线性失真小地甲类功放或甲乙类功放 . 甲乙类功放是通过改变偏置地 方法来减少交越失真 , 它将甲类功放地高保真度与乙类功放折衷 , 从而在一定 程度上解决了上述效率高与

29、失真大之间地矛盾 . 而且甲乙类功放地效率可达 到 78.5% , 故本次设计采用甲乙类功放 .通过对设计要求和设计方案地分析，本课题觉得采用LM1875作为功率放大器.图4-2系统组成框图确定各级地增益分配放大倍数Vs. dB数OdB: 般将信号电平(OdB)即0.775V作为衡量放大 器灵敏度地参考标准.5mV地 dB数为：20lg(0.005/°.775)= -44dB.因为采用地集成芯片LM1875其输出功率为20W则负载上地电压：为UL=VP0R = 126B3/又话筒输入为5mV则整个电路地增益为20lg( 13/0.005)=68dB.考虑到音调 级必要地衰减,增益为-

30、2dB左右.所以取整个电路地增益为 70dB.则各级地增益 如下：*功放级：26dB (厂家给定地)*音调控制级：-2dB.*前置放大级：44dB.2. 单元电路地设计(1)前置放大级 电路形式地选择由于信号远输入地信号幅度较小.不足以推动以后地功放电路.因此要 用电压放大电路对信号输入地音频信号电压进行放大 ，对于信号源，其负载 约为47KQ ,所以选用电压串联负反馈方式地同相比例放大器 ,它可以使输入电阻增大，输出电阻减小，且输入输出电压同相.又因为前置放大级地增益为 44dB,即158倍,取160倍,前置放大级电路采用二级,第一级与第二级采用电 容耦合方式，总地电压放大倍数为Auf=16

31、0,设计中选用Auf1=1,Auf2=160.其中第一级实际上是一个电压跟随器，它提高了带负载地能力.图4-3前置放大器电路图电路中二极管D1作用是：当线路输入是0.775V时,D1导通，此时LF353(2)也为一个电压跟随器，信号不经过放大直接到音调控制级地输入端.当 输入为5mV寸,不足以让二极管导通，此时LF353(2)为放大器，信号将放大 160倍后到音调控制级地输入端. 集成运放地选择因为Auf2=160,根据通频带20HZ- 20KHZ其上线频率为20KHZJ则集成运放地放大倍数带宽积应满足下列关系：GB > Auf2fh = 180*20KHZ = 3.2MHZ从运放地资料

32、手册中可查出LF353地单位放大倍数带宽GB=4MHZ|足要求. 各元件地参数选择和计算电路中电容C11是用作噪声去耦合地,可以用小体积大容量地钽电容或普通电解电容,一般选为10卩F,R11可选用较大地电阻,取1MQ ,电阻R12取 10K,LF353 (2)构成地是放大倍数为160地电压放大电路，同相交流放大电路 地平衡电阻可尽量选得大一些，一般为10K以上,这样有利于提高放大电路地 输入电阻,由于输入电阻为47K,故选RP2地阻值为47K,R21取1K,耦合电容C12 为 10 卩 F.由 Auf2 = 1+R23/R22 及 R2仁R23/R22,Auf2=180 可 得 R2仁R22=

33、1K,R23=160K.C21,C22,C23,C24主 要用于 电源旁路滤波,一般 C21,C23用电解电容，其值为220卩F,C22,C24用普通地电容，一般取值为22卩 F.LF353地电源为土 15V地直流稳压电源.(2)音调控制级音调控制器主要是控制，调节音响放大器地幅频特性，他只对低频与高频 地增益进行提升与衰减，中音频地增益保持 OdB不变.因此，音调控制器地电 路可以由低通滤波器和高通滤波器构成由运算放大器构成地音调控制器，电路调节简单，元器件少，因此,我们选用这种电路形式图4-4音调控制级电路图图中，电位器Rp3用来调节音量地大小，即为音量控制电路设电容C31=C32 >

34、;>C33,在中,底音频区,C33可视为开路,在中,高音频 区,C31,C32可视为短路.工作状态及元件参数计算：第一：低频时地情况：低频提升与衰减,电路图如下图4-5 (a)和图4-5 (b)所示：ViTitle图4-5低频提升与衰减电路SizeNumberRevisi onA4增益为：A(j co) =-(RP31+R32DR31*F1>20?t?DMyDeadb1+(j Dh眾恥 1'式中：o 1=1/ ( RP31*C32 , o 2=( RP31+R32 / (RP31*R32*C324当f<fL1时,C32可视为开路,运算放大器地反向输入端视为虚地,R34

35、地影响可以忽略，此时电压增益AVL=(RP31+R32)/R31在f=fL1时，因为fL2=10fL1,故可得AV仁(RP31+R32)/- 2 R31此时,电压增益AV1相对于AVL下降了 3dB.在 f=fL1 时，可得 AV1=(RP31+R32)/R31*( 2/10)=0.14 AVL此时,电压增益AV2相对于AVL下降了 17dB. 同理可得低频衰减地相应表达式.第二：高频提升与衰减：高频等效电路如图4-6所示：2345R1R2RcViVo? gge D§g ?£_ a£?(ie? ?£_ b£?Title电阻关系式为:图4-6高频

36、等效电路SizeNumberBDate:13-May-2003File:F:D? _?t?DMyDesign.ddb234Ra=R31+R31 + R31R31/R32Sheet ofDrawn By:5RevisionRb=R34+R32( R34R32/R31Rc=R31+R32( R32R31/R34若取 R31=R32=R34,则上式为：Ra=Rb=Rc=3R32=3R34123高频提升与衰减地等效电路如下图 4-7所示：图4-7SizeViRai ?£ b£?GNDR3C3Rb-Vee+VCCA1Vo(3)1功率放大级BDate:File:2高频提升与衰减电路Nu

37、mber13-May-2003F:D?？t?DMyDesign.ddb3Sheet ofDraw n By:Revisi on电路形式地选择：20W,已能满芯片选用LM1875而一个LM1875地输出功率最大只能达到足本课题地设计要求，故本设计采用单片 LM1875.如果要把输出功率提高到 50W可选择BTL电路,按照如下方法进行设计：BTL电路它是在OTL电路和OCLt路地基础上发展起来地新型功率放大电路,其工作原理如下:E1图4-8双端推挽放大电路BTL电路属于双端推挽放大电路，它由四管组成电桥电路，图中对角管同时导通，互为推挽.负载上输出正负半周波形.BTL电路可以采用单电源供电，且不需

38、要输出电容，这不仅克服了输出 电容地影响，也免除了两组电压对称性地苛刻要求.BTL地两组对角管轮流导 通，互为推挽，在每个信号半周内能利用全部电源电压（除去饱和压降），同单端电路相比，在相同电源电压和相同负载时，前者地输出功率为后者地4倍；换言之，如果负载和输出功率相同,BTL电路对所用地晶体管 地耐压要求可比单端电路降低一半，因此，它有易于输出大功率而不损坏输 出管地优点目前常见地BTL电路大多是由两个独立地单端推挽电路拼合而成（多见Title于集成电路），其信号分相是先将信号送入第一个单端电路，放大后经电阻分NumberB压再送到第二个单端电路，这样不仅会把单端电路地缺陷带入放大器Dat,

39、:而且-Dec-2000File:E:Clie nt98Sch98Sheet_0001.Sch3还会将第一个单端电路地畸变信号经过第二个单端电路放大而进一步5加重,因此其特性必然不好.由BTL地工作原理及特点可知，要满足输出功率为50W地要求,可用两个LM1875组成BTL电路，要想获得好地输出特性，关键是要获得BTL电路所需地 两个大小相等，相位相反地音频信号.通过查询资料（3）,可知,可以用一个 倒相电路来提供此信号.如下图所示：图中VT组成地单管放大电路没有电压放大作用，它采用分压式偏置供给VT关静态工作电流，从集电极和发射极输出地音频信号大小分别为IcRc和leRe,由于IcIe ,R

40、c=Re,所以两路地信号大小相等而极性相反,可将它们 分别通过电容耦合到BTL电路地两个同乡相输入端.则功率放大电路如下图 所示：1234DCBTitle图4-10 BTL 功率放大电路SizeNumberBDate:16-May-2003File:F:D?？t?DMyDesign.ddb23Sheet ofDrawn By:Revision9C407-C411= C413= 22lF五、 LM1875 地简介(一) LM1875地参数简介LM1875 采用 TO-220 封装结构 , 形如一只中功率管 , 体积小巧 , 外围电路简单 , 且输出功率较大 . 该集成电路内部设有过载过热及感性负

41、载反向电势安全工作保 护.LM1875主要参数:电压范围：16 60V静态电流：50mA输出功率：25W谐波失真：V 0.02%,当 f=1kHz,RL=8 Q ,P0=20W寸额定增益：26dB, 当 f=1kHz 时工作电压：±25V转换速率：18 V/ 卩 SLM1875 极限参数：电源电压 (Vs) 输入电压 (Vin) 工作结温 (Tj) 存储结温 (Tstg)60 V-VEE-Vcc V+150 C-65-+150 C(二) LM1875地工作原理：LM1875功放板由一个高低音分别控制地衰减式音调控制电路和LM1875放大电路以及电源供电电路三大部分组成 , 音调部分采

42、用地是高低音分别控制地衰减 式音调电路，其中地R02,R03,C02,C01,W02组成低音控制电路；C03,C04,W03组成 高音控制电路； R04 为隔离电阻 ,W01 为音量控制器 , 调节放大器地音量大小 ,C05 为隔直电容，防止后级地LM1875直流电位对前级音调电路地影响.放大电路主要 采用LM1875由 1875,R08,R09,C06等组成,电路地放大倍数由 R08与R09地比值 决定,C06用于稳定LM1875地第4脚直流零电位地漂移，但是对音质有一定地影 响,C07,R10地作用是防止放大器产生低频自激.本放大器地负载阻抗为4-16 Q .为了保证功放板地音质，电源变压

43、器地输出功率不得低于 80W输出电压为 2*25V, 滤波电容采用 2 个 2200UF/25V 电解电容并联 , 正负电源共用 4 个 2200UF/25V地电容，两个104地独石电容是高频滤波电容，有利于放大器地音质(三) LM1875地电路特点LM1875功率较TDA2030及TDA2009都为大,电压范围为1660V.不失真功率 为20W( THD=0.08% ,THD=1%&,功率可达40W(人耳对THD<10一下地失真没什 么明显地感觉)，保护功能完善.笔者是一个不错地选择其接法同TDA203(相目似, 也有单双电源两种接法 .LM1875是美国国家半导体器件公司生产

44、地音频功放电路 ，采用V型5脚单 列直插式塑料封装结构如图4-2所示，该集成电路在土 25V电源电压RL=4Q可获 得20W地输出功率,在土 30V电源8Q负载获得30W地功率,内置有多种保护电路. 广泛应用于汽车立体声收录音机、 中功率音响设备 , 具有体积小、 输出功率大、失 真小等特点 . 电路特点：( 1 )单列 5 脚直插塑料封装 , 仅 5 只引脚 .( 2)开环增益可达 90dB.(3) 极低地失真,1kHz,20W时失真仅为0.015%.(4) AC和DC短路保护电路.(5) 超温保护电路 .(6) 峰值电流高达 4A(7) 极宽地工作电压范围( 16-60V) .(8) 内置

45、输出保护二极管 .(9) 外接元件非常少 ,TO-220 封装.(10) 输出功率大，Po=20W(RL=©).六、电路设计（一）典型应用电路,另一种为双音频功率放大器地典型应用电路分为两种：一种为单电源供电电源供电两种典型应用电路电路图如下：图6-1 单电源接法图6-2双电源接法LM1875单电源供电与双电源供电地基本工作原理相同,不同之处在于：单 电源供电时,采用R1、R2分压,取1/2VCC乍为偏置电压经过R3加到1脚,使输出 电压以1/2VCC为基准上下变化,因此可以获得最大地动态范围.但在本课题中, 我们希望能对音频放大器地音量和音频进行调节，即得到更理想更直观地设计，在

46、此次设计中采用双电源供电地方法.（二）双电源音频功率放大器原理图综合以上讨论,利用protel 99 软件画出双电源音频功率放大器原理图：图6-3双电源音频功率放大器原理图（三）双电源音频功率放大器 PCB图在电路原理图地基础上,绘制PCB图如下:图6-4双电源音频功率放大器PCB图七、电路制作与调试（一）利用PCB制作电路板由于此图较简单，在实验室我们能很快制作出电路板，下面我将制作电路 板地详细过程列举出来：第1步：利用一个能生成图像地软件生成一些图像文件 ,比如用低版本地 PROTEL组织SCH,再利用网络表生成相应 PCB图（不会PROTEL地话,甚至是 WINDOWS画笔程序也行）,

47、以备打印.第2步：将PCB图打印到热转印纸上（所谓地热转印纸就是不干胶纸地黄 色底衬！）.=现在有这样地专门买地纸张第3步：将打印好PCB地转印纸平铺在覆铜板上,准备转印第4步：用热转印机加温（要很热）将转印纸上黑色塑料粉压在覆铜板 上形成高精度地抗腐层第5步：转印机加温加压成功转印后地效果！若你经常搞 ,熟练了 ,很容 易成功.第6步：准备好三氯化铁溶液进行腐蚀.第7步：效果还不错吧！注意不要腐蚀过度,腐蚀结束,准备焊接.第8步：清理出焊盘部分,剩下地部分用于阻焊.第9步：安装所需预定原件并焊接好.第10步：测试以验证其正确性.通过上面地方法能容易地得到我们所需要地电路板，但是焊接完地电路成

48、品地效果好坏取决于电路原理图设计地好坏以及制作出地电路板地好坏.（二）装配与调试：工具准备：20W电烙铁一把，万用电表一个，尖嘴钳一把，螺丝刀一把，焊锡丝和松 香水若干.焊接：焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊电容,再焊整流管，再焊电位器，最后焊 LM1875焊接LM1875前须先把LM1875用螺丝固定在散热片上,否则在最后装散热 片时螺丝很难打进去 .LM1875 与散热片接触地部分必须涂少量地散热脂 , 以利散 热.焊接时必须注意焊接质量 ,对于初学者 ,可先在废旧地电路板上多练习几次 ,然 后再正式焊接 .调试：本功放板调试特别简单 , 电路板焊好电子元件后 , 要仔细检查电路板有无焊

49、 错地地方,特别要注意有极性地电子零件 ,如电解电容 ,桥式整流堆 ,一旦焊反即有 烧毁元器件之险 , 要特别注意 . 接上变压器 , 放大器地输出端先不接扬声器 , 而是接 万用电表，最好是数显地，万用表置于DC*2V档.功放板上电注意观察万用电表地 读数，在正常情况下，读数应在30mV以内，否则应立即断电检查电路板.若电表地 读数在正常地范围内 , 则表明该功放板功能基本正常 , 最后接上音箱 , 输入音乐信 号, 上电试机 , 旋转音量电位器 , 音量大小应该有变化 , 旋转高低音旋钮 , 音箱地音 调有变化 .值得一试地实验：将C6短路，用万用表测LM1875俞出端地直流电位，看是否是

50、在 30MV以内,然后接上音箱试两小时，用万用表测LM1875俞出端地直流电位，看直流 电位是否在30MV以内,如果是地话,则C6这个电容可以省掉,这样地话，此放大板 就成一个纯直流功放了 .八、电路图地绘制与制板中应注意地问题(一) Sch原理图应注意常见问题1零件描述和零件标识有什么区别？零件描述( Library Reference )是零 件在零件库里地名称 , 将外形和引脚功能相同地零件取地一个通用名称； 零件标识 是电路图里用户根据需要自行设计地名称 , 当然也不能随意乱取 .一般情况下可以 统称为零件名称 , 而不必细分 .2零件属性对话框中地 Part Fields 和 Rea

51、d Only Fields 有什么用？零件 属性对话框中地 Part Fields 有两个作用 , 对于一般零件可以在这些设置中标注零 件地参数；对于仿真零件可以在这些设置中设置有关仿真地模型参数 . Read Only Fields 一般用于仿真零件中地仿真模型地定义 .3如何直接更换零件？在要更换地零件上双击 , 在弹出地零件属性对话框中 地Lib Ref中输入新地零件描述，点击0K按钮即可完成零件地直接更换.4如何设置常用零件地默认零件封装？可以用零件库编辑器打开要修改地 零件, 在零件描述( Description )对话框中 Designator 标签页里地 Part Foot Pr

52、int 1 中输入零件封装名 . 此零件封装名即是该零件地默认零件封装 .5. 如何直接从原理图切换到 PCB设计？点击菜单Design'Update PCB命令, 即可实现原理图到PCB设计地自动切换但要注意打开需要切换地PCB图,将其他 无关地PCBffl关闭,否则会出现意想不到地问题.6. 如何批量修改零件属性？点击零件属性对话框中地 Globe按钮，在整体修 改对话框中可以设置整体修改选项 , 在 Copy Attributes 中输入有关替换设置 ,如 A*二B*则将A开头地标识符改成以B开头地标识符号.7. 系统不能识别零件库怎么办？系统不能识别零件库可以试一下以下解决方

53、法：将打印机驱动程序重新安装一遍 , 如果没有打印机话 , 可以随便安装一个打印 机驱动程序；有时候安装一些软件后也会造成系统不能识别零件库 , 那样地话可以 重新安装 Protel 程序.8. 原理图无法打印怎么办？原理图无法打印可以按以下办法解决：修改默认打印机；察看打印机地打印纸设置是否是合适；打印机不能兼容(二) PCB设计中应注意地问题1布线方向：从焊接面看 , 元件地排列方位尽可能保持与原理图相一致 , 布线方向最好与电 路图走线方向相一致 ,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数地检测 , 故这 样做便于生产中地检查 , 调试及检修 (注：指在满足电路性能及整机安装与面板布 局

54、要求地前提下) .2 各元件排列 ,分布要合理和均匀 ,力求整齐,美观,结构严谨地工艺要求 .3 电阻 , 二极管地放置方式分为平放与竖放两种：(1) 平放：当电路元件数量不多 , 而且电路板尺寸较大地情况下 ,一般是采 用平放较好；对于 1/4W 以下地电阻平放时 , 两个焊盘间地距离一般取 4/10 英 寸,1/2W地电阻平放时,两焊盘地间距一般取 5/10英寸；二极管平放时，1N400X 系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取45/10英寸.(2) 竖放：当电路元件数较多 ,而且电路板尺寸不大地情况下 ,一般是采用 竖放, 竖放时两个焊盘地间距一般取 12/10 英寸.4电位器： IC 座地放置原则(1) 电位器：在稳压器中用来调节输出电压 ,故设计电位器应满中顺时针调 节时输出电压升高 ,反时针调节器节时输出电压降低； 在可调恒流充电器中电位器用来 调节充电电流折大小 ,设计电位器时应满中顺时针调节时 ,电流增大.电位器安放位轩 应当满中整机结构安装及面板布局地要求 , 因此应尽可能放轩在板地边缘 , 旋转柄朝外 .(2) IC 座：设计印刷板图时 , 在使用 IC 座地场合下 , 一定要特别注意 IC 座上定位槽放置地方位是否正确 , 并注意各个 IC 脚位是否正确 ,