文档介绍：音频功率放大器的设计
目录
一、音频功率放大器简介 1
(一)早期的晶体管功放 1
(二)晶体管功放的发展和互调失真 1
(三)功放输入级——差动与共射-共基 3
(四)放大器的电源与甲类放大器 4
(五)其他类型的放大器 5
二、放大器常见名词 6
(一)灵敏度 6
(二)阻尼系数 6
(三)反馈 6
(四)动态范围 6
(五)响应 6
(六)信噪比(S/N) 7
(七)屏蔽 7
(八)阻抗匹配 7
三、音频放大器的设计 7
(一)设计要求: 7
(二)设计过程 7
四、LM1875的简介 16
(一)LM1875的参数简介 16
(二)LM1875的工作原理: 16
(三)LM1875的电路特点 17
五、电路设计 17
(一)典型应用电路 17
(三)双电源音频功率放大器PCB图 19
六、电路制作与调试 20
(一)利用PCB制作电路板 20
(二)装配与调试: 20
七、电路图的绘制与制板中应注意的问题 21
(一)Sch原理图应注意常见问题 21
(二)PCB设计中应注意的问题 22
(三)焊盘应注意的常见问题 23
八、总结 23
参考文献 25
音频功率放大器的设计
一、音频功率放大器简介
在现代音响普及中,人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同,令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以,就高保真度功放而言,应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至于思想认识上都取得了长足的进步。
(一)早期的晶体管功放
半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管,人们就开始用它制造功率放大器。
早期的放大器几乎全用锗管来制作,但由于锗管工艺上的一些原因,使得放大器中所用的晶体管,尤其是功放管性能指标不易做得很高,例如,共发射极截止频率fh的典型值为4kHz,大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样,放大器的频率响应也就很狭窄,其3dB截止频率通常在10kHz左右,大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约,制作较大功率的 OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子,所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难,谐波失真得不到充分的抑制,因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还是胆机规声”,这种看法的确事出有因。
(二)晶体管功放的发展和互调失真
随着半导体工艺的逐渐成熟,大电流、高耐压的晶体管品种日益增加,越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的 OCL电路或 OTL电路(图一)。最初的大功率 PNP管是锗管,而 NPN管是硅管,两者的特性差别非常显著,电路的对称性很差,人们更多采用的是图二所示的准互补电路,通过小功率硅管 Q1与一只大功率的 NPN硅管 Q2复合,得到一只极性与PNP管类似的大功率管,降低了电路因对称性差而招至的失真。
到了六十年代末,大功率的 PNP硅管商品化的时候,互补对称电路才得到
广泛的应用。元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃,在主观音质评价方面,也改变了过去人们对晶体管功放的看法,无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放,晶体管功放都被大量地采用,首次在数量上以压倒性的优势超过了电子管功放。在商品化的晶体管扩音机中,相继出现了一些摧琛夺目的名机,如 JBL的 SA600,Marantz互补对称电路MOdel15等等。
尽管电子管的拥护者仍大量存在,人们毕竟能够比较公正地看待晶体管放大器了,认为晶体管机频响宽阔,层次细腻,与电子管机比较起来有一种独特的舱力,而不是简单的谁取代谁的问题。
瞬态互调失真的提出是认识上的一次飞跃七十年代,功率放大器的发展史中出现了一件最引人注目的事情,这就是瞬态互调失真(Transient lntermodulation)及其测量方法的提出。1963年,芬兰 Helvar工厂的一名工程师在制作一台晶体管扩音机时,由于接线失误,使电路的负反馈量减少了,后来却意外地发现负反馈量减少后的音质非常好,客观技术指标较差,而更正错误以后的线路尽管技术指标提高了,音质反而比误接时明显下降。这一现象引起了当时同一工厂的 ,之后,他对此进行了悉心研究,于1970年首先发表了关于晶体管功率放大器瞬态互调失真(TIM)的论文。至 1971年,Otala博士及其研究小组就 TIM失真理论发表的论文已经超过20篇,引起了电声界准互补电路人士的广泛反响。
瞬态互调失真的大意是这样的:
在直接耦合的晶体管放大电路