作用于高保真音响设备的音频放大器论文

《作用于高保真音响设备的音频放大器论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《作用于高保真音响设备的音频放大器论文（38页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

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的音频放大器 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的音频放大器摘要: 音频功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了。音频功率放大器的的设计是有很多意义的：它可将音源器材输入的较微弱信号进行放大，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。目前音频功率放大由分立元件组成，或集电极输出完成，由分立元件组成的功放，电路结构简单，由集电极输出的功放，可减少信号失真。关键词：功率芯片 音频功率放大器毕业设计(论文)外文摘要Title

2、: Role 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 significance: it can be imported audio equipment for a weak signal

3、 amplification, to generate enough current to drive the speakers to voice playback. At present power amplification by discrete components, or complete collector output from the amplifier composed of discrete components, circuit structure is simple, from the collector output amplifier can reduce the

4、signal distortion.keywords: power chip Low-frequency power amplifier目录绪论3二放大器的程序设计4（一）电路选型4（二） 参数计算5（三）元器件选择5（四）验证定型6三晶体管前置放大器7（一） 基本单元电路7（二）负反馈放大器7（三） 直流放大器9四、功率放大器12（一） 功率放大器设计要点12（二）功率放大器的类型13（三）音频放大器的设计14五、LM1875的简介24（一）LM1875的参数简介24（三）LM1875的电路特点25六、电路设计26（一）典型应用电路26（三）双电源音频功率放大器PCB图27七、电路制作与调试

5、29（一）利用PCB制作电路板29（二）装配与调试：29八、电路图的绘制与制板中应注意的问题31（一）Sch原理图应注意常见问题31（二）PCB设计中应注意的问题32（三）焊盘应注意的常见问题33九、总结34致谢35参考文献38绪论音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电子管放大器的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。为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。进入21世纪以后，各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。从作为通信工具的手机，到作为娱乐设备的MP

6、3播放器，已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。陆续将要普及的还有便携式电视机，便携式DVD等等。所有这些便携式的电子设备的一个共同点，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的。都希望能够有较长的使用寿命。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情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需要，在大功率的电子设备中也需要。因为，功率越大，效率也就越重要。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逐渐开始兴起。在这些设备中，往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时，低失真

7、、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。二放大器的程序设计一个实用音频放大器的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的顺序进行。（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的技术指标（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的电路形式和结构。在选择电路时，国内外音响界普遍推崇一种“简为佳”的说法，即简单的就是最好的。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的前提下，应尽量避免电路复杂化。2.确定放大级数一般单级放大器的放大倍数只有几十倍，若电路需要很大的放大倍数，可采用多

8、级放大器，这时总的增益等于各级增益的乘积。在确定放大级数时，每一级的增益不用定的太高，因为增益过高时，放大器的稳定性变差，容易产生自激。通常还需在放大器中引入适量的负反馈，将电路增益限制在一定的范围，这样既可提高放大器的稳定性，又可展宽工作频带降低波形失真。此外电路的总增益的设定还应留有一定的余量。（二） 参数计算1. 确定工作点晶体管的静态工作点，是影响放大器性能的主要因素。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的线性放大区，并保证在额定工作状态的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的小电流及低电压区域，这对保护器件

9、有利。但为了增大动态范围，减小失真，静态工作点又不能选的过低。通常，输入级的输入信号较小（毫伏或微伏级），工作点可选的低些如晶体管的ICQ可在（0.10.5）mA之间选取，UCEQ也可选的低些，这样对提高信噪比有利；而后面的放大级，由于信号幅度较大，工作点则应取高些ICQ可在（0.55mA）间选取，UCEQ也可取高些。此外，为保证工作点的稳定，晶体管的基极偏置电阻不能选的过大。而功率放大器的工作点则应根据电路的类型来确定。2. 计算元件数值确定了电路结构及工作点，便可根据给定的技术参数要求，计算出电路中各元件的数值和必须掌握的交直流参数，并标注在原理图上，作为制作和调整的依据。（三）元器件选择

10、有了合适的电路，其技术指标的实现还有赖于正确选用元器件的质量。即便是质量可靠的同类元器件，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。这也是同样的电路，采用不同品牌的元器件时会导致音质方面的差异的原因所在。从图2-1和2-2的有关曲线中，我们可以很直观的看出这种差异。（四）验证定型按设计要求制作的放大器，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的技术指标和音质水准。若不能达标，应分析其原因，有目的的反复修改设计方案，使之趋于完善，直至符合技术指标要求，方可予以定型。三晶体管前置放大器前置放大器依其用途的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

11、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色的放大器，不管它们的电路怎么复杂，都是由一些最基本的放大单元电路组合而成。最基本的放大单元电路是用一只晶体管构成的共发射极放大电路、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，因而它们是放大器的基础。（二）负反馈放大器1. 负反馈放大器的特点施加了负反馈的放大器称为负反馈放大器。过高的增益对电路有害无益，它可能导致

12、信噪比劣化或影响电路的稳定，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，最有效的是给电路加负反馈，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.它通过一定的耦合方式把放大器输出信号的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UO，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，负反馈放大器的增益KF（闭环增益）约为反馈系数的倒数，即；KF=1/F。加有深度负反馈的放大器，其增益几乎与晶体管参数无关，而仅

13、取决于反馈系数F，这就显著提高了放大器增益的稳定性，且大大的简化了放大器增益的计算过程。引入负反馈后，放大器的频响也被展宽了。其原理可以借助图3-2的频响曲线来加以说明。由于放大器高频和低频的输出电压是逐渐下降的，施加负反馈后，高频和低频段的反馈电压也随之逐渐减小，中频段的反馈电压则相对的较高且稳定不变，从而使电路中频段的增益下降幅度较大，高、低频段的增益下降幅度逐渐变小，反映在频响曲线上，就是中频段的平坦部分变宽了。负反馈放大器降低失真的原理可以用图3-3来说明。当给无负反馈的放大器输入一个正弦波时，由于晶体管的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。施加负反馈后，由于反

14、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，输入信号变的负半周小正半周大了，被放大后，输出信号的波形就可以得到修正。施加负反馈的这种净输入信号失真，正好补偿了放大器的非线性失真。2. 负反馈放大器类型由于取得反馈信号的方法，以及反馈信号与输入信号的连接关系不同，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. 负反馈的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、输出阻抗低的电路中，应用电压串联负反馈。（2） 多级前置放大器的输出

15、端增设一级设计输出器可使电路增益稳定且有较低的输出阻抗。（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） 若希望减小电路的输入、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的放大器。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的影响，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的不良影响，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的变化都将引起输出端直流电位的变化。因而

16、直流放大器输出端点位对温度变化和元器件参数的变化和电源的波动反映十分敏感，即便在无信号输入时，也会受各种不稳定因素的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的放大器，则称为“零点漂移”。用于音频功率放大的DC放大器，零点漂移应设法限制在150mV之内，以免影响电路性能或损坏元器件。直流放大器的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的最大漂移电压值。（2） 温度每变化一度，输出端的漂移电压折合到输入端的漂移电压值。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的热敏电阻或二极管构成的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

17、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，有时因偏置电路的需要，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的配合，满足前后级工作点的要求。3. 差分放大器 差分放大器也属于直流放大器，它不仅具有良好的抑制零点漂移和共模信号的能力，而且具有比一般放大器更为优良的线性。在多级音频放大器的第一级和集成电路中，差分放大器几乎是不可缺少的。典型电路与基本特征1） 典型电路差分放大电路的典型电路如图3-4所示，其结构呈对称性，两边三极管的特性及偏置电路均相同，发射极电阻则是两管共用的。电路有正、负两个输

18、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。放大后的信号从两管的集电极输出。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的电路对成，无论是电源电压的波动还是温度的变化，对两管的影响必然相同。而Usc为Usc1和Usc2之差，故这一相同的影响可以在Usc中被互相抵消。3） 共模增益与共模抑制比对于差分放大器，总是希望对有用的差模信号具有较大的放大能力，对无用的共模信号的放大作用为零，即具有抑制作用。差分放大器对共模信号的抑制能力，用“共模抑制比”（CMRR）来表示，其值为差模信号放大倍数KD与共模信

19、号放大倍数KC之比，即CMRR=KD/KC。对图3-4所示的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CMRR无穷大。由于电路不可能做到完全对称，所以CMRR常为一有限值，CMRR越大，放大器对共模信号的抑制能力越强，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、大电流状态，要驱动的是低值负载，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的基本设计目标是，在晶体管安全工作前提下，所输出的不是真功率尽可能大。因而，设计时要特别注意：1. 保证晶体管的安全使用一般情况下，希望功率放大器能给

20、出尽可能大的不失真功率，这就意味着晶体管的工作状态已接近极限，处于危险的边缘，因而设计时应明确所用的晶体管的极限参数，将晶体管的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，管子易烧坏。（2） 集电极最高允许电压VCMVCM值主要受晶体管反向击穿电压Bvceo的限制。当管子的集射电压超过此值时管子将有击穿的危险。故VCM必须小于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，管子的值将明显变小。一般规定当降为1/

21、2或2/3时的Ic为Icm，当Ic过大时。输出波形的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的因素：（1） 集电极电压和电流的变动范围进入饱和或截止区当Vce与Ic的变动范围进入晶体管的饱和区或截止区后，将产生饱和失真或截止失真，因而必须注意正确的选择工作点。对甲类放大而言，工作点应选在负载线的中点，使输入信号达一定值时，输出信号的正、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，值非线性的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相对较小的多

22、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）的状态，拓宽了整体的线性范围，收到良好的效果。选用的Pcm和Icm值余量大许多的晶体管或线性有两的晶体管，也不失为一种简单有效的方法。（3） 输入、输出变压器的非线性失真采用输入、输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的失真，但变压器本身的非线性失真却无法避免，改善非线性失真的效果有限。因而作为高保真放大器，应避免使用输入、输出变压器。 3.保证充足的电源功率储备保证供电电源具有足够的功率储备，是满足放大器最大不失真输出功率要求的必备条件，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

23、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的功率储备，而且留有一定的余量，既使放大器短时间超负荷工作，也能应付自如，不致于产生过大的失真。（二）功率放大器的类型为适应各种不同的要求，人们设计出形形色色的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 甲类放大器的静态工作点一般选在负载线的中点即图41Q点，晶体管在输入信号的整个周期内均有集电极电流，处于线性工作状态。常见的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的功率放大器，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的静态工作点选在晶体管基极电流接近于零处，即图41Q点

24、，只有在输入信号的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工作，才可在输出端获得完整的交流信号波形。3甲乙类(AB类)功率放大器甲乙类放大器的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41的Q”点。晶体管有一定的静态电流，即在输入信号的半个多周期内有集电极电流，可基本避免纯乙类状态的交越失真，但仍须双管推挽工作才能获得正常的输出波形。上述三种类型的功率放大器、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

25、及丁(D，脉冲型)类等。它们的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，是人们正致力研究开发的绿色”放大器。（三）音频放大器的设计功率放大器不仅仅是消费产品（音响）中不可缺少的设备，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：8。3通频带fs: 为20HZ20KHZ。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： 甲类功放的主要优点就是电路简单易行，非线性失真小，适用于小功率的线性音频放大器，现在甲类功放主要用在高档功放产品中

26、。而乙类功放与甲类功放最主要的不同点就是静态电流小，因此无信号时消耗功率小，可获得较高的效率；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的衔接处，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，出现所谓的开关转换失真。因此，在实际Hi-Fi高保真放音系统中，一般不采用乙类功放，而采用线性失真小的甲类功放或甲乙类功放。甲乙类功放是通过改变偏置的方法来减少交越失真，它将甲类功放的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失真大之间的矛盾。而且甲乙类功放的效率可达到78.5% ，故本次设计采用甲

27、乙类功放。通过对设计要求和设计方案的分析，本课题觉得采用LM1875作为功率放大器。 前置放大级音调控制级功率放大级自制稳压电源负载 图4-2 系统组成框图 确定各级的增益分配放大倍数Vs. dB数0dB：一般将信号电平（0dB）即0.775V作为衡量放大器灵敏度的参考标准。5mV的dB数为：。因为采用的集成芯片LM1875，其输出功率为20W，则负载上的电压 ：为又话筒输入为5mV，则整个电路的增益为20lg（13/0.005）=68dB。考虑到音调级必要的衰减，增益为2dB左右。所以取整个电路的增益为70dB。则各级的增益如下：* 功放级：26dB（厂家给定的）* 音调控制级：-2dB。*

28、 前置放大级：44dB。2. 单元电路的设计（1）前置放大级 电路形式的选择 由于信号远输入的信号幅度较小。不足以推动以后的功放电路。因此要用电压放大电路对信号输入的音频信号电压进行放大，对于信号源，其负载约为47K，所以选用电压串联负反馈方式的同相比例放大器，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。又因为前置放大级的增益为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，总的电压放大倍数为Auf=160，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，它提高了带负载的能力。 图4-3 前置放大器电路图 电路中

29、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的输入端。当输入为5mV时，不足以让二极管导通，此时LF353（2）为放大器，信号将放大160倍后到音调控制级的输入端。 集成运放的选择 因为Auf2=160，根据通频带20HZ20KHZ，其上线频率为20KHZ，则集成运放的放大倍数带宽积应满足下列关系： GBAuf2fh = 180*20KHZ = 3.2MHZ从运放的资料手册中可查出LF353的单位放大倍数带宽GB=4MHZ，满足要求。 各元件的参数选择和计算 电路中电容C11是用作噪声去耦合的，可以用小体积大容量

30、的钽电容或普通电解电容，一般选为10F，R11可选用较大的电阻，取1M，电阻R12取10K，LF353（2）构成的是放大倍数为160的电压放大电路，同相交流放大电路的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的输入电阻，由于输入电阻为47K，故选RP2的阻值为47K，R21取1K，耦合电容C12为10F。由Auf2 = 1+R23/R22 及R21=R23/R22，Auf2=180可得R21=R22=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220F，C22，C24用普通的电容，一般取值为22F。L

31、F353的电源为15V的直流稳压电源。（2）音调控制级音调控制器主要是控制，调节音响放大器的幅频特性，他只对低频与高频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB 不变。因此，音调控制器的电路可以由低通滤波器和高通滤波器构成。由运算放大器构成的音调控制器，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，电位器用来调节音量的大小，即为音量控制电路。设电容C31=C32 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：低频时的情况：低频提升与衰减，电路图如下图4-5（a）和图4-5（b）所示：

32、图4-5 低频提升与衰减电路增益为：A（j）=-(RP31+R32)/R31*1+(j)/2/1+(j)/1式中：1=1/（RP31*C32）， 2=（RP31+R32）/（RP31*R32*C32）当ffL1时，C32可视为开路，运算放大器的反向输入端视为虚地，R34的影响可以忽略，此时电压增益 AVL=(RP31+R32)/R31在f=fL1时，因为fL2=10fL1，故可得 AV1=(RP31+R32)/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*（/10）=0.14 AVL 此时，电压增益 AV2相对于 AVL下降了

33、17dB。同理可得低频衰减的相应表达式。第二：高频提升与衰减：高频等效电路如图4-6所示： 图4-6 高频等效电路电阻关系式为： Ra=R31+R31+（R31R31/R32）Rb=R34+R32+（R34R32/R31）Rc=R31+R32+（R32R31/R34） 若取R31=R32=R34， 则上式为：Ra=Rb=Rc=3R32=3R34高频提升与衰减的等效电路如下图4-7所示： 图4-7 高频提升与衰减电路 （3）功率放大级电路形式的选择: 芯片选用LM1875，而一个LM1875的输出功率最大只能达到20W，已能满足本课题的设计要求,故本设计采用单片LM1875。如果要把输出功率提高

34、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OCL电路的基础上发展起来的新型功率放大电路，其工作原理如下： 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，且不需要输出电容，这不仅克服了输出电容的影响，也免除了两组电压对称性的苛刻要求。BTL的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，前者的输出功率为后者的4倍；换言之，如果负载和输出功率相同，BTL电路对所用的

35、晶体管的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的优点。目前常见的BTL电路大多是由两个独立的单端推挽电路拼合而成（多见于集成电路），其信号分相是先将信号送入第一个单端电路，放大后经电阻分压再送到第二个单端电路，这样不仅会把单端电路的缺陷带入放大器，而且还会将第一个单端电路的畸变信号经过第二个单端电路放大而进一步加重，因此其特性必然不好。由BTL的工作原理及特点可知，要满足输出功率为50W的要求，可用两个LM1875组成BTL电路，要想获得好的输出特性，关键是要获得BTL电路所需的两个大小相等，相位相反的音频信号。通过查询资料（3），可知，可以用一个倒相电路来提供此

36、信号。如下图所示： 图4-9倒相电路 图中VT组成的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的音频信号大小分别为IcRc和IeRe，由于IcIe，Rc=Re，所以两路的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 电路的两个同乡相输入端。则功率放大电路如下图所示： 图4-10 BTL功率放大电路 五、LM1875的简介（一）LM1875的参数简介 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载反向电势安全工作保护。 LM1875主要参数： 电压范围

37、： 1660V 静态电流： 50mA 输出功率： 25W 谐波失真： 0.02%，当f=1kHz，RL=8，P0=20W时 额定增益： 26dB，当f=1kHz时 工作电压： 25V 转换速率： 18V/S LM1875极限参数： 电源电压(Vs) 60 V 输入电压(Vin) -VEE-Vcc V 工作结温(Tj) +150 存储结温(Tstg) -65-+150 （二）LM1875的工作原理：LM1875功放板由一个高低音分别控制的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，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W0

38、2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，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。放大电路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C06等组成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10的作用是防止放大器产生低频自激。本放大器的负载阻抗为416。为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于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

39、2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。（三）LM1875的电路特点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%时，功率可达40W（人耳对THD10%一下的失真没什么明显的感觉），保护功能完善。笔者是一个不错的选择。 其接法同TDA2030相似，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的音频功放电路，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25V电源电压RL=4可获得20W的输出功率，在30V电源8负载获得30W的

40、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）极低的失真，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）极宽的工作电压范围（16-60V）。（8）内置输出保护二极管。 （9）外接元件非常少，TO-220封装。 （10）输出功率大，Po=20W(RL=4)。六、电路设计（一）典型应用电路 音频功率放大器的典型应用电路分为两种：一种为单电源供电，另一种为双电源供电。两种典

41、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的基本工作原理相同，不同之处在于：单电源供电时，采用R1、R2分压，取12VCC作为偏置电压经过R3加到1脚，使输出电压以12VCC为基准上下变化，因此可以获得最大的动态范围。但在本课题中，我们希望能对音频放大器的音量和音频进行调节，即得到更理想更直观的设计，在此次设计中采用双电源供电的方法。（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 在电路原理图的基础上，

42、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的详细过程列举出来：v 第1步：利用一个能生成图像的软件生成一些图像文件，比如用低版本的PROTEL组织SCH， 再利用网络表生成相应PCB图（不会PROTEL 的话，甚至是WINDOWS的画笔程序也行)，以备打印。v 第2步：将PCB图打印到热转印纸上（所谓的热转印纸就是不干胶纸的黄色底衬！）。=现在有这样的专门买的纸张。v 第3步：将打印好PCB的转印纸平铺在覆铜板上，准备转印。v 第4步：用热转印机加温（要很热）将转印

43、纸上黑色塑料粉压在覆铜板上形成高精度的抗腐层。v 第5步：转印机加温加压成功转印后的效果！若你经常搞，熟练了，很容易成功。 v 第6步：准备好三氯化铁溶液进行腐蚀。v 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。v 第8步：清理出焊盘部分，剩下的部分用于阻焊。v 第9步：安装所需预定原件并焊接好。v 第10步：测试以验证其正确性。 通过上面的方法能容易的得到我们所需要的电路板，但是焊接完的电路成品的效果好坏取决于电路原理图设计的好坏以及制作出的电路板的好坏。（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

44、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与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂，以利散热。焊接时必须注意焊接质量，对于初学者，可先在废旧的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错的地方，特别要注意有极性的电子零件，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，放大器的输出端先不接扬声器，而是接万用电表，最好是数显的，万用表置于DC*2V档。功放板上电注意观察万用

45、电表的读数，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。若电表的读数在正常的范围内，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，音箱的音调有变化。值得一试的实验：将C6短路，用万用表测LM1875输出端的直流电位，看是否是在30MV以内，然后接上音箱试两小时，用万用表测LM1875输出端的直流电位，看直流电位是否在30MV以内，如果是的话，则C6这个电容可以省掉，这样的话，此放大板就成一个纯直流功放了。八、电路图的绘制与制板中应注意的问题（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

46、件描述（Library Reference）是零件在零件库里的名称，将外形和引脚功能相同的零件取的一个通用名称；零件标识是电路图里用户根据需要自行设计的名称，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的Part Fields和Read Only Fields有什么用？零件属性对话框中的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的参数；对于仿真零件可以在这些设置中设置有关仿真的模型参数。 Read Only Fields一般用于仿真零件中的仿真模型的定义。3如何直接更换零件？在要更换的零件上双击，在弹出的零件属性对话框中的Lib

47、Ref中输入新的零件描述，点击OK按钮即可完成零件的直接更换。 4如何设置常用零件的默认零件封装？可以用零件库编辑器打开要修改的零件，在零件描述（Description）对话框中Designator标签页里的Part Foot Print 1中输入零件封装名。此零件封装名即是该零件的默认零件封装。5如何直接从原理图切换到PCB设计？点击菜单DesignUpdate PCB命令，即可实现原理图到PCB设计的自动切换。但要注意打开需要切换的PCB图，将其他无关的PCB图关闭，否则会出现意想不到的问题。6如何批量修改零件属性？点击零件属性对话框中的Globe按钮，在整体修改对话框中可以设置整体修改选

48、项，在Copy Attributes中输入有关替换设置，如A*B*则将A开头的标识符改成以B开头的标识符号。 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，那样的话可以重新安装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；察看打印机的打印纸设置是否是合适；打印机不能兼容。（二）PCB设计中应注意的问题1布线方向：从焊接面看，元件的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

49、，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。 2各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。 3电阻，二极管的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的情况下，一般是采用平放较好；对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取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

50、且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用 竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取12/10英寸。 4电位器：IC座的放置原则 （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的要求，因此应尽可能放轩在板的边缘，旋转柄朝外。 （2）IC座：设计印刷板图时，在使用IC座的场合下，一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角，而且紧靠定

51、位槽（从焊接面看）。 5进出接线端布置 （1）相关联的两引线端不要距离太大，一般为23/10英寸左右较合适。 （2）进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。 6设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。 7在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一 定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。 8设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。 9布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符； 10设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。（三）焊盘应注意的常见问题焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大

52、于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。 焊盘的开口：有些器件是在经过波峰焊后补焊的，但由于经过波峰焊后焊盘内孔被锡封住，使器件无法插下去，解决办法是在印制板加工时对该焊盘开一小口，这样波峰焊时内孔就不会被封住，而且也不会影响正常的焊接。 焊盘补泪滴：当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有桥接的危险，大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。九、总结此次毕业设计是我大学生活重要的一步。从最初的选题，开题到写论文直到完成论文。其间，查找资料，老师指导，与同

53、学交流，反复修改论文，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 通过这次实践，我了解了音频功率放大器用途及工作原理，熟悉了音频功率放大器的设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。 毕业设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的制作能力。 但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。由于时间有限，未能完成全部安装与调试工作，对设计结果没有作出最后的检验，也感到遗憾。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，

54、使我明白自己知识还很不全面。马上要毕业了，自己的求学之路还很长，以后更应该在工作实践中不断学习，努力使自己 成为一个对社会有所贡献的人。致谢本设计是在丁老师的精心指导和鼓励下完成的。丁老师深厚扎实的学识，严谨的学风和真诚谦逊的品质，使我在这次设计过程中收益匪浅。丁老师在设计方面对我的指导和帮助令我终身难忘。在此，谨向丁老师表示衷心的感谢！感谢所有支持和帮助过我的同学和老师！此外，我还要感谢在我的论文中所有被援引过的文献的作者们，他们是我的知识之源！最后，再次向所有给予我帮助和鼓励的同学和老师致以最诚挚的谢意！ 表一表 1 （续表）参考文献1 胡宴如，耿苏燕 .模拟电子技术（第二版）. 北京：高等教育出版社2 董少明，付维亚，夏东盛 .单片机原理与应用 .北京：中国铁道出版社3 高吉祥，唐朝京 .模拟电子线路设计 .北京：电子工业出版社4 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程 .北京：电子工业出版社5 林红，周鑫霞 .模拟电路基础 .北京：清华大学出版社6 于枫 宋占伟 李海富 电子工程师制图与制版技术protel 99 SE 应用 科学出版社