合并式功率放大器毕业设计

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1、镇 江 高 专 ZHENJIANG COLLEGE 毕 业 设 计 (论 文) 合并式功率放大器Combined type power amplifier系 名： 电子信息系 专业班级： 电气自动化 学生姓名： 学 号： 100201140 指导教师姓名： 指导教师职称： 教授 2013 年 05 月目 录摘要1引言3第一章 设计方案4 1.1总体方案4 1.1.1放大器的功能4 1.2总体框图5第二章 电路设计5 2.1电源电路5 2.2合并式功率放大器7 2.3前置放大器7 2.4音调控制电路10 2.4.1功放原理14 2.5音频功率放大电路15 2.6运行结果分析20 2.7保护电路2

2、0第三章 总体仿真27 3.1仿真27 3.2PCB板设计27 3.3印制电路板的制造28第四章 安装与调试29 4.1元件的安装29 4.2电路的调试29 4.3性能指标29总结30致谢31参考文献32附录33 合并式功率放大器 摘要 合并式功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率，当RL一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真可能小，且效率尽可能高。由于合并式电路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。因此，性能良好的合并式功率放大器应由输入级、推动级和输出级等部分组成。按照各

3、级功能及技术要求，首先确定整机电路级数及电压增益分配，而后分别选择设计各级电路元器件及参数。从功放级向前逐级设计。但还是有不足之处；音频的变化范围较小，对电路功能的分析有不够详细。音频功率放大器是一个技术相当成熟的领域，在现代音响普及中，得到很大的发展和应用。音频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。 这款功放采用了典型的OCL功放电路，为全互补对称式纯甲类DC结构，功放的每一级放大均工作于甲类状态。输入级和电压放大级采用线性较好的沃尔漫电路，差分管及电流推动管分别为很出名的K170、J74（可用K389、J109孪生对管对换）对管和K214、J

4、77中功率MOS管，功率输出级为2SC5200和2SA1943大功率东芝管并联输出，功率强劲，驱动阻抗2的喇叭也轻松自如，毫不费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求关键词：合并式 功率放大器 双声道 Combined type power amplifierAbstract Combined type power amplifier is the role of provides certain output to load RL, when RL is fixed, want to output power as high as possible, small nonlinea

5、r distortion of the output signal, and the efficiency is as high as possible. Because of the complicated circuit adopts a direct coupling mode, in order to guarantee the circuit work stable, effective measures must be taken to suppress the zero drift. In order to obtain the output power is large eno

6、ugh to drive the load of work, so we need to have enough high voltage amplification factor. Therefore, the good performance of the combined type power amplifier by the input stage, promote the level and output level components. Audio power amplifier is a very mature technology field, Audio power amp

7、lifier is a very mature technology field, in the modern audio popularization, development and application of great. Audio power amplifier is not only consumer products (sound) equipment indispensable, but also widely used in the control system and the measurement system.in the modern audio populariz

8、ation, development and application of great. Audio power amplifier is not only consumer products (sound) equipment indispensable, but also widely used in the control system and the measurement system. This amplifier uses a typical OCL power amplifier, full-complementary symmetrical pure class a DC s

9、tructure, power amplifiers are working at every level of magnification in a state. Input amplifier and voltage amplifier with better wall diffuse linear circuits, difference in charge and current drive pipe were very famous K170, J74 (K389, J109 twin tube on the power tube) and K214, J77 MOS, power

10、output stage for 2SC5200 and 2SA1943 high power Toshiba tube parallel output, power strong, driving impedance 2 ohms speaker is relaxed, effortless. Comprehensive use of our previously learned knowledge. The design fully meets the requirementsKey words：The combined type power amplifier dual track- 3

11、4 -引言在现代音响普及中，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。设计并实现合并式功率放大器，功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。用软件对OTL功率放大器进行仿真实现。根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 现在功率放大器，提高了音质。不仅在专业的场所还是休闲娱乐时，人们都喜欢

12、音质好的功率放大器。因此功率放大器在公共场、家庭等都得到了广泛的应用，给许多音乐爱好者带来了兴趣，从而得到了更好的发展。因为我的专业是电子信息科学与技术，对本次的设计的成功很有自信。希望在这次设计过程中，能够进一步提高我的动手能力，把所学知识与实践相结合，把这个设计做得更好。功放在一个音响系统中，是个非常重要的组成部分。功率放大器是将音频电压信号转化成音频信号并驱动扬声器发声的一种设备。功率放大器在扩声系统中起着极其重要作用，如果没有功率放大器，扬声器就不能放声,也就无扩声可言。合并式功放电路是在合并式功放电路的基础上改进而成的。噪声和交流声极小，对低频响应和失真度有了改进，提高了电路的对称性

13、和开环指标。功率放大器在国内的研究现状，从使用元件的角度来看，有电子管的功率放大器、晶体管功率放大器、场效应管功率放大器、集成电路功率放大器等；从电路结构来看，现在普遍采用合并式电路。 现在我们设计的合并式功放是左右声道合为一体，还可设有高低音调控制装置。早期由于信号源的输出电平都比较低，一般在0.2V左右，因此合并式放大器的输入电平均要在0.2V以下，而现代的信号源已发生很大的变化。如CD机已被广泛使用，现代信号源的输出电平均在0.5-1V之间，因此现代放大器的输入灵敏度要求相应也有变化。当然不管怎么变化，只要满足合并式放大器的前三条就是合并式放大器。前后级放大器是将1讯源选择2电平控制3电

14、压放大这三部分独为一体，纯后级是将电压放大和功率放大独为一体（或两体）有左右各一路输入这种做法可在结构上、分布上、用料上更合理，因此在档次上前后级分体式放大器比合并式要高一些。技术要求： 声道数：双声道 额定输出功率：每声道20W 输入灵敏度：100mv 输入阻抗;50K欧姆 电压增益：40dB 音调控制范围：低音32dB 高音40dB 开机延时噪音1-2s 具有扬声器保护功能 电源：交流220V第一章 设计方案1.1总体方案 1.1.1放大器的功能1) 纯后级功放：在功放电路中，不带信号源选择、音量控制等附属功能的功率放大器称为纯后级功放。后级的输入讯号很单纯，就是承接前级的输出。一般只适用

15、于高档的机或专业机中。2) 合并式功放：将前置放大器和功率放大器两部分安装在同一个机箱内的放大器称为合并式功率放大器。特点：当信号源在一定输入时，放大器的输出可达功率的最佳效果；可以有多组音源输入选择；具有电平控制功能；左右声道全为一体，还可设有高低音调控制装置等。3) 本设计所采用的是合并式功放，因为有以上的特点，而且应用也相当的广泛，所以就采用合并式功率放大器。合并式功放价钱较便宜，且使用方便，完全能够满足一般的家庭需要。1.2总体框图音量控制电路音调控制电路 前置放大 输入级 激励级功放输出级前置放大电路功放电路保护电路 电源电路第二章 电路设计2.1电源电路 电源电路由电源变压器、整流

16、电路、滤波电路、稳压电路组成。电源变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。整流电路是利用二极管的单向导电特性，将正负交替的正统交流电压变换成单向的脉动电压。 滤波电路是将脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路是使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持特定。本次设计中，主要包括了电源变压器、整流电路、滤波电路三个部分。没有稳压电路，因为功率放大电路对电压的稳定要求不高，所以就不用稳压电路。电源电路原理图 电路中D1D4为整流二极管，C11为滤波电容，C12为高频退

17、耦电容；RP1为音量调节电位器；IC1、IC2是两个声道的功放集成电路；R1、R2、R3、C2（R7、R8、R9、C7）为功放IC输入端的偏置电路，由于本电路为单电源供电，功放IC输入端直流电压为1/2电源电压时电路才能正常工作；R4、R5、C3（R10、R11、C8）构成负反馈回路，改变R4（R10）的大小可以改变反馈系数。C1（C6）是输入耦合电容，C4（C9）是输出耦合电容；在电路接有感性负载扬声器时，R6、C5（R12、C10）可确保高频稳定性。 信号流程：音频信号从X1输入经音量电位器RP1，再由C1（C6）耦合，进入IC1（IC2）的1脚，由集成电路放大后从4脚输出，经输出耦合电容

18、C4（C9）到达X2。2.2合并式功率放大器2.3前置放大器我们知道在功放机中有控制放大器（又称前置放大器），功率放大器和综合放大器几种，前置放大器主要的作用是对微弱信号进行放大，同时还有切换信号和控制音量等功能，因此又称控制放大器，而功率放大器（又称后置放大器）的主要作用是供给扬声器工作时所需的功率。综合放大器则是前两种放大器的综合体，由于它是将前、后置放大器装在一个机箱里的，因此相对于前两者它又被称为合并式功放机。由于现在的Hiend功放机都是做成分体式的，因此又给我们这样一个印象：分体式的功放机就是高级品。但事实上是否是这样的呢?回答当然是否定的。因为功放机之所以要做成分体式，其主要的目

19、的是防止音质劣化。由于Hi-end机对各项技术指标的要求非常严格，为了保证功放机的质量，工程师在设计功放机时，对功率放大器工作时产生的大量热能会不会对前置放大器的工作有影响这样的问题也要考虑，因此，为了保证Hiend功放机在声音、质量上都有一流的水平就必须设计成分体的形式。但如果功放机的质量根本就没达到那么高的水平，而又要将它设计成分体的形式，不难推断这很大程度上是出于商业上的原因了。君不见以往很多廉价日本产套装机也有用分体式功放机的，但这些廉价套装机中分体式功放机的质量如何，相信有一定经验的读者心中自然会明白。在音响系统中的前置放大器，是连接信号源与功放的枢纽和桥梁。它有两个作用：选择不同的

20、输入信号，在不同的信号源间进行切换；控制音量，即是根据人们的需要，控制声音的大小。前置放大器主要由音源选择、音量控制、音调控制、平衡控制和前置放大等部分组成。音源选择电路用来选择输入的音频信号，如磁带机、CD机等。音量控制电路：用来调节输入后级放大器的信号电平的大小，以便获得不同的音量。 采用的是电位器衰减式音量控制电路。 音调控制电路：用来调节信号的低频、中频和高频的成分比例，以满足不同的聆听要求。采用的是RC衰减负反馈式音调控制电路。平衡控制：是立体声前置放大器的特有装置，用于调整左、右声道的音量差别，以校正聆听者偏离左、右音箱中线时的声像偏离，或是校正左、右声道的增益差。 本次设计主要运

21、用了音量控制电路、音调控制电路、平衡控制电路及前置放大。音源选择选用MP3或是MP4信号。音量和音调控制电路是功放电路中，常具备的电路，因此也采用了音频信号经C27耦合到音量电位器VOLUME，经电位器的动臂、R1、C1输往音调控制电路,再到平衡控制按钮。C3和C5对低音频信号视为开路，C4对高音频信号视为短路。 低音控制电路：当低音电位器RP3动臂滑到左端时，中音、低音经R5直接送到运放JRC1558的反相输入端（2脚），进行反相输出（7脚），同时从7脚取一路反馈到低音控制电路中，C3、C5将相们相反的中音信号送到低音电位器的左端，对中音进行衰减。因为反馈回来的容抗大，而电位器的50K全部串

22、联在负反馈电路中，低音在负反馈中不起作用。因此，对中音、低音的提升量最大。当低音电位器RP3动臂滑到右端时，与上述情况相反，因而低音衰减最大。高音控制电路：当高音电位器RP4动臂滑到左端时，高音经C4直接送到运放JRC4558的反相输入端（2脚），进行反相输出（7脚），同时从7脚取一路反馈到高音控制电路中，C4将相位相反的高音信号送到高音电位器的左端，对高音进行衰减。由于反馈回来的容搞大，而电位器的50K全部串联在负反馈电路中，高音在负反馈中不起作用。因此，对高音的提升量最大。当高音电位器RP4动臂滑到右端时，与上述情况相反，因而高音衰减最大。前置放大电路原理图JRC4558是由两个低噪声、高

23、性能的算放大器组成，是双运算放大集成电路，适用于有源滤波补偿放大器、音频放大器等。特点：内含相位补偿电路，噪声低，Vin=2.5uV；速度高，频带宽，fT=3MHz；可采用双列直播封装（DIP 8）或微型双列8脚塑料封装（SOP 8）JRC4558内部框图JRC4558引脚功能表表一 JRC4558引脚功能表引出端序号符号功能1OUT1输出端12INT1（-）反向输入端13INT1(+）正向输入端14VEE负电源5INT2（-）正向输入端26INT2(+）反向输入端27OUT2输出端28VCC正电源2.4音调控制电路音调控制电路的作用主要是为了满足听音者自己的听音爱好，通过对声音某部分频率信号

24、进行提升或者衰减，使整个的声场更加符合听音者对听觉的要求。一般音响系统中通常设有低音调节和高音调节两个旋钮，用来对音频信号中的低频成分和高频成分进行提升或衰减。比较高档的音响设备中多采用多频段频率均衡方式，以达到更细致地校正频响的效果。根据其在整机电路中的位置，可分为衰减式、负反馈式以及衰减负反馈混合式音调控制电路三种。这种电路一般使用高音、低音两个调节电位器；但在少数普及型机中，也有用一个电位器兼作高低音音调控制电路的。图4所示为负反馈式高低音调节的音调控制电路。该电路调试方便、信噪比高，目前大多数的普及型功放都采用这种电路。图中C1、C2的容量大于C3，对于低音信号C1与C2可视为开路，而

25、对于高音信号C3可视为短路。低音调节时，当W1滑臂到左端时，C1被短路，C2对低音信号容抗很大，可视为开路；低音信号经过R1、R3直接送入运放，输入量最大；而低音输出则经过R2、W1、R3负反馈送入运放，负反馈量最小，因而低音提升最大；当W1滑臂到右端时，则刚好与上述情形相反，因而低音衰减最大。不论W1的滑臂怎样滑动，因为C1、C2对高音信号可视为是短路的，所以此时对高音信号无任何影响。高音调节时，当W2滑臂到左端时，因C3对高音信号可视为短路，高音信号经过R4、C3直接送入运放，输入量最大；而高音输出则经过R5、W2、C3负反馈送入运放，负反馈量最小，因而高音提升最大；当W2滑臂到右端时，则

26、刚好相反，因而高音衰减最大。不论W2的滑臂怎样滑动，因为C3对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中低音信号无任何影响。普及型功放一般都使用这种音调处理电路。使用时必须注意的是，为避免前级电路对音调调节的影响，接入的前级电路的输出阻抗必需尽可能地小，应与本级电路输入阻抗互相匹配。图5所示为衰减式高低音调节的音调控制电路。电容C1、C2的容量大于电容C3、C4；对于高音信号C1与C2可视为短路，而对于低音信号则可视为开路；C3与C4对于高音信号可视为短路，而对于中低音信号则可视为开路。图6所示为衰减负反馈混合式高低音调节的音调控制电路。低音输入衰减网络由R1、R2、W1左臂、C1组成，低音负反馈

27、网络由R6、R3、W1右臂、C2组成；高音输入衰减网络由R1、R4、W2左臂、C3组成，高音负反馈网络由R6、R5、W2右臂、C3组成；C1、C2、C3的作用与图2中的完全一样。目前，许多中高档AV功放电路中都采用了专用音调控制IC，如M62411FP、TDA7315、TDA7449等。图7所示的AV功放电路，使用了TDA7449，其内部含有高低音调节电路，它通过I2C总线由单板CPU输入控制数据来调节音调，高、低音调节范围均为14dB，调节步进台阶为2dB每级；该电路外接元件少，控制简单、精确。3.音量、响度补偿、平衡控制等电路常用的音量控制方式是信号衰减式，由电位器来完成。通过调节信号的衰

28、减量，改变扩音系统输出功率的大小，从而使扬声器重放出来的声音强弱得到调节，实现音量控制。现在AV功放中一般都使用步进式双联同轴电位器作主声道音量控制。为实现遥控，也有采用双联马达电位器的。在中高档机中则使用数字式电子音量控制的较多，通过可360度全方位旋转的脉冲电位器或按键与单片CPU来控制专用音量IC，达到控制音量的目的。响度补偿控制，是为了弥补人耳在音量小时对声音的低频域及高频域的听觉灵敏度下降的缺陷，而自动改变放大器频响的一种电路。常用方法是将特定的阻容网络接入音量电位器的抽头*同构成响度控制，调节音量时使高、低音的提升量自动变化。图8为普及型功放常采用的响度控制电路，当音量电位器关小且

29、开关SW接通时，电位器W的上半部分与C1构成并联高音提升网络，而电位器下半部分电阻与C2、R并联构成中高频衰减网络，也就是低音提升网络。这样就起到了等响度补偿作用。当SW接到断开位置时，响度补偿则取消。平衡控制电路是通过校正左右声道的增益差来调节左右声道的音量差别，达到校正声像偏移的目的。图9为普及型功放常采用的一种控制方式，仅使用一个线性电位器。当滑动臂位于中心位置时，两声道输出幅度相等（设定两输入幅度相等），每个声道的插入损耗均为3dB。当滑动臂滑向任一顶端时，一个声道的强度增加3dB左右，而另一个声道的强度则变得很小，甚至变为零，这样就实现了左右平衡控制。这种电路要求使用的电位器阻值较高

30、，一般为47100k，阻值变化规律相对于中点具有对称性。在中高档AV功放中则大多采用电子平衡控制电路，如图7所示的TDA7449其内部含有电子平衡控制电路，通过单片CPU输入控制数据来调节左右平衡量，能在800dB范围内以1dB每级的变化量调节左右声道的平衡变化。t1101.gif (3.34 KB)2009-4-28 00:50t1102.gif (2.83 KB)2009-4-28 00:50t1103.gif (3.46 KB)2009-4-28 00:50t1104.gif (6.03 KB)2009-4-28 00:50t1105.gif (2.05 KB)2009-4-28 00:

31、50t1106.gif (698 Bytes)2009-4-28 00:50 将来自前置放大器的信号放大到足够能推动相应扬声器系统所需的功率。 按电路所用的器材分类，可以分为电子管功率放大器、晶体管功率放大器、集成电路功率放大器。晶体管功率放大器：具有体积小、功率大、能耗少等特点，技术参数指标高，具有良好的瞬态特性。分立元件构成的电路结构，被应用在很多功率放大器中。电子管功率放大器：在20世纪60年代以前均采用电子管作功率放大器，后来被体积小、功率大、耗能少的晶体管所取代。集成电路功率放大器：它的最突出优点是可靠性高，外围电路简单，组装方便，不足之：处是电声指标（功率、频响、失真度、信噪比等）

32、和音质皆不如分立元件组成的放大器。本设计所采用的是晶体管功率放大器，它克服了电子管功放的两个缺点，一是阻尼系数可做得很高，有良好的瞬态特性，在声音的节奏感，力度上要比胆机明快、爽朗、有力；二是无需变压器，不仅节省成本，缩小体积，而且避免了由变压器所引起的失真。晶体管放大器是现时市场上汽车音响功率放大器的主流产品，品种繁多，档次齐全。 2.4.1功放原理左声道：当输入的音频信号处于“正半周”时，VT1导通，VT3截止，“正半周”信号经VT1、VT2差分放大后，从VT1集电极直接耦合到VT5的基极，经VT5放大到足够的幅度，激励VT7和VT9输出正半周的信号。同理，当音频信号处于“负半周”时，VT

33、3导通，VT1截止，“负半周”信号经VT3、VT4差分放大后，从VT3的集电极直接耦合VT6，的基极，经VT6放大到足够的幅度，激励VT8、VT10输出负半周信号。右声道：当输入的音频信号处于“正半周”时，VT11导通，VT13截止，“正半周”信号经VT11、VT12差分放大后，从VT11集电极直接耦合到VT5的基极，经VT15放大到足够的幅度，激励VT17和VT19输出正半周的信号。同理，当音频信号处于“负半周”时，VT13导通，VT11截止，“负半周”信号经VT13、VT14差分放大后，从VT13的集电极直接耦合VT16，的基极，经VT16放大到足够的幅度，激励VT18、VT10输出负半周

34、信号。 （以左声道为例）输入级：VT1、VT2构成NPN型差分放大电路，VT3、VT4构成PNP型差分放大电路。共同组成了互补对称的差分输入放大级。R16、R17、R18、R36、R37组成输入级的偏置电路。激励级：VT5、VT6组成单端推挽电压放大级，也是作为功率放大级的激励级。对称互补输出级；VT7、VT8是功率放大推动管，而VT7与VT9组成NPN型功率复合管，VT8与VT10组成PNP型功率复合管。功放原理图2.5音频功率放大电路 首先调试放大电路，输入信号为0.5V1HZ/0Degr，运行结果如下: 部分运行保留结果说明如下Oscilloscope data for 音频功率放大电路

35、.ewbTime base: 0.5 seconds per divisionTime offset: -0.115 secondsChannel A sensitivity : 0.5 volts per divisionChannel A offset: 0 voltsChannel B sensitivity : 5 volts per divisionChannel B offset: 0 voltsChannel A connected: yesChannel B connected: yesColumn 1 time (seconds)Column 2 channel A volt

36、ageColumn 3 channel B voltageTime Channel A Channel B-1.250000000000e-01 -5.2760e-01 1.0518e+01 1.875000000000e-01 -6.6825e-01 1.3338e+01 2.500000000000e-01 -7.0717e-01 1.3857e+01 3.125000000000e-01 -6.3844e-01 1.2748e+01 3.750000000000e-01 -4.7252e-01 9.4270e+00 4.375000000000e-01 -2.3468e-01 4.689

37、0e+00 5.000000000000e-01 3.8885e-02 -7.8273e-01 5.625000000000e-01 3.0652e-01 -6.1174e+00 6.250000000000e-01 5.2748e-01 -1.0541e+01 模拟话筒输入信号为：10mv 20KHZ/0Deg模拟线路输入信号为：10mv 50HZ/0Deg 部分运行结果说明：Oscilloscope data for 合并式音频功率放大器.ewbTime base: 0.01 seconds per divisionTime offset: -0.0155 secondsChannel A

38、 sensitivity : 0.01 volts per divisionChannel A offset: 0 voltsChannel B sensitivity : 20 volts per divisionChannel B offset: 0 voltsChannel A connected: yesChannel B connected: yesColumn 1 time (seconds)Column 2 channel A voltageColumn 3 channel B voltageTime Channel A Channel B- 0.000000000000e+00

39、 1.0002e-03 2.3472e+00 3.125000000000e-06 1.0141e-03 2.3430e+00 6.250000000000e-06 1.0279e-03 2.3387e+00 9.375000000000e-06 1.0417e-03 2.3349e+00 2.950000000000e-03 1.1881e-02 5.6257e+00 2.953125000000e-03 1.1889e-02 5.6260e+00 2.971875000000e-03 1.1934e-02 5.6523e+00 2.975000000000e-03 1.1941e-02 5

40、.6630e+00 2.978125000000e-03 1.1949e-02 5.6745e+00 2.981250000000e-03 1.1956e-02 5.6858e+00 2.984375000000e-03 1.1964e-02 5.6962e+00 2.987500000000e-03 1.1971e-02 5.7050e+00 根据运行调试结果得： 话筒输入信号： 频率响应 100KHZ 输入电压 30HZ 输入电压 10mv最大不失真的电压临界值为50mv/100mv2.2音频功率放大电路 变压器采用中心抽头、次级电压为双18V的电源变压器；整流电路为桥式整流电路（正、负双

41、电源），形式采用桥堆；滤波电路采用电容滤波，具有的特点：输出电压波型连续且比较平滑，输出电压的平均值提高（桥式整流U0=1.2U2），输出的直流电压为24V，直流电流为2A，交流电源频率为50HZ，根据公式C（35）得：Rl = =12, C4=3333uF12滤波电容采用6800uF。 电路中接入R6和R5，组成电压串联负反馈网络。交流闭环增益为KVC1R5/ R622dB。R6 同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。220V市电经过开关S1和保险管（F1），后进入变压器初级，变压器的次级输出双18V交流，双18V送入由D1组成的桥式整流电路，经过桥式整流和C1，C2（68

42、00UF/35V）的滤波后，输出的空载电压约为正负24V左右（U=1.414*18V），正负24V为JRC4558和功放电路以及保护电路。内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反以及负载泄放电压反冲等。 TDA2030各脚电压，5脚24V正常，4脚12V输出脚正常，2脚12V正常，1脚信号输入脚12V正常调节电压，不断减小电压值，当输入电压为0.3V，1KHZ时，输出曲线不再失真，而功率值也达到了要求的10W值。于是确实输入电压。从图3也可以看出，输入波形相对于输出其峰值微不可见，可见放大倍数之大。2.6运行结果分析1、电路中设置了两个滑动

43、变阻器，分别为调节话筒及前置级相对信号的强弱，适当地调节其阻值，便可得到总音量效果。2、输出功率的调试 在输入信号端输入正弦波信号，用双踪示波器观测ui,uo的波形，当刚好不出现削波失真时，可得Po（Po=uo2/RL）值。3、整机频率特性调试当低频截止频率不满足设计要求时，应增大耦合电容值。当高频截止频率不满足时，更换频率高的集成运放。4、 如果输出的正弦波波形幅度呈波浪变化（波形周期个数变密），说明低频干扰（噪声），此时应查静噪电容，更换或调整。如果输出的正弦波波形有毛刺（波形周期个数变疏），说明有高频干扰（噪声），应调整高频反馈电容。2.7保护电路保护电路是用来保护功放管和扬声器，它的几

44、种形式：(1) 切断负载式保护电路：主要是由过载检测及放大电路、继电器两部分组成。当放大器输出过载或是中点电位，过载检测电路输出过载信号，经放大后启动继电器动作，使扬声器断开，从而保护了扬声器。（2）分流式保护电路：由过载检测及分流控制组成，当输出过载时，过载检测电路输出过载信号，控制并联在两功率管基极之间的分流电路，使其内阻减小，分流增加，减少了大功率管的输出电流，保护功率管和扬声器。（3）切断信号式保护电路；当功率放大器输出过大的功率时，由过载保护电路检测到过载信息，经处理放大后，传给触发器等控制器，由控制器输出控制电平，将输入到功诲放大器的信号接地或切断输入通路。（4）切断电源式保护电路

45、：在功率放大器因过载等原因而出现过流时，保护电源电路。本设计中采用的是切断负载式保护电路。因为在各种功率放大器中最常用，所以就选切断负载式保护电路。 (1)直流保护：当功率放大电路发生故障，其输出端出现的直流电压的绝对值超过设计限度时，保护电路中的直流检测电路即把它检测出来，变成控制信号。控制信号经放大后控制触发器翻转，驱动保护继电器动作，断开功率输出电路，使扬声器得到保护。同时，控制信号还启动指示电路工作，使保护指示灯闪烁报警。(2)过载保护：当输出电流超过额定输出电流的1倍左右时，过载检测电路输出保护控制信号，控制输出电路断开，保护扬声器及功放。(3)开机延时接通保护：通过开机延时电路控制

46、继电器驱动电路的工作状态，使继电器在开机时延时14秒钟接通扬声器，以避免开机过程中产生的浪涌电流冲击扬声器，使其音圈移位。该电路以Q4、Q5为中心，组成了直流电压取样检测电路。图中的Q1、Q2等系右声道功率输出电路（左声道功率输出电路图中未画出）。右声道的直流电压取样信号经由R6（左声道取样信号经由R21）衰减、隔离，C2、C3滤波，送往Q4、Q5、R7组成的互补式直流检测电路进行监测。当右（或左）声道的功率输出电路出现正极性的较大的直流失调电压时，电流经R6（或R21）、Q4的be结到地，Q4导通，其集电极输出控制电平，经R8、D2送Q7放大后，输往RS触发器。同样，功率输出电路中出现负的直

47、流失调电压时，电流经地、Q5的be结、R6（或R21）、OCL电路中点，Q5导通，也输出控制电平。这种取样检测方式为互补方式。 R1、R2、R3、R4、Q3等组成了过载检测电路（左声道的过载检测电路未画出）。R1、R2分别用来对输出级上、下臂功率管的过载情况进行取样。Q3对输出电路进行过载状态监测。R1两端的电压与功率管Q1的发射极电流成正比，该电压经过R3、R4、R2衰减分压，成为Q1发射结的正向偏压。调整R3、R4的阻值，可使此电压在额定输出状态下不能使Q3导通。当功放工作异常致使Q1严重过载时，流过R1的电流大增。从而产生足以使Q3导通的正向偏压，使Q3导通，输出监控信号，经Q7放大后送

48、到触发器，使触发器输出状态翻转，继电器释放，断开功率输出电路。例如，Q1发射极瞬间输出电流达到10A时，R1两端的电压可达0.2510A=2.5V。这一电压经R3、R4、R2分压，仍大于0.7V，足以使Q3导通。下臂功率管则从R2两端取出电压，经R1、R3、R4分压后，提供给Q3监测。 为了使过载保护电路不影响放大器的正常使用，电路中增加了C1。C1与R3组成滤波网络，避免Q3被高频强信号误控导通。另外，为避免Q3损坏而失去保护作用，有的电路中还在Q3基极与地间增加了一个电阻和二极管组成的箝位电路。当Q3基极的电压过高时，通过此电路分流限压，保护Q3。D1、D2在电路中起隔离作用，避免过载保护

49、检测电路与直流保护检测电路互相影响。 图2中，C6为延时电容，C6、R12、R13与D4、Q8组成延时电路，开机时，触发器输出的高电平经R12、R13分压后向C6充电。由于C6两端的电压不能突变，其正端在开机时被拉低为地电位，加之C6的充电电路时间常数较大，以及D4的存在，使Q8不能立即导通。当C6正端所充电压达到5.6V0.7V6.3V时，D4导通,Q8也导通,继电器吸合，功率输出电路接通，达到开机延时保护的目的。 图2中的触发器则是一个由4001集成块中的“或非”门组成的典型RS触发器，设C4负端接R端，Q7集电极接S端，则输出端Q与R、S端的关系见附表。附表RS触发器真值表图2中，C4为

50、触发器的预置（初始化）电容，即一开机就使R端为1，使触发器输出高电平，经延时后，驱动Q8导通，J24吸合，接通扬声器工作。另外，由于功率放大电路上、下臂间不可能完全对称，Q1、Q2的工作点在开机时，容易产生偏差，致使输出中点电位偏离0V，并通过直流检测和放大电路去影响触发器的S控制端，干扰延时保护的正常工作。为了避免这种现象，该电路在直流检测电路的输入端与地间增加了Q6。开机时，经C4提供的预置电压，使Q6饱和导通，迫使直流检测输入端的绝对值电压远远低于0.7V，而无监测电平输出。C4与Q6的be结、R11组成的充电回路的时间常数，远远大于OCL电路工作点建立的时间，保证保护电路能可靠地工作。

51、图2中由4001集成块中两个“或非”门和Q9、D7等组成的保护指示电路，4001c、4001d接成“非”门，与R17、R18、C7组成一个多谐振荡器。调整其阻容值，可以改变振荡器的振荡频率。振荡器输出的方波信号，经R16隔离，再通过Q9放大后驱动D7闪亮报警。D6是隔离二极管，在Q8饱和导通、继电器吸合、功放正常工作时，通过D6使4001c的反馈电压到地，强迫振荡器停振，并使4001d输出高电平，控制D7常亮。当Q8截止电路处在保护状态时，D6反向截止，避免Q8集电极的高电平影响振荡器的工作在检修功放的输出电路中，常常会遇到继电器不能吸合的故障，除了功放中点电压偏移引起电路保护之外，保护电路本

52、身不正常也是故障的原因之一。常见的功放保护电路有两种，一种是分立元件组成的电路，另一种是由集成电路组成的保护电路。两种电路在实际应用中都十分常见，下面以PCI237构成的功放保护电路为例介绍其电路原理和检修方法。由PCI237组成的保护电路保护范围包括：中点电压漂移保护、功放末级过流保护等。电路的保护十分灵敏，保护电路的动作时间小于1秒，只要外围电路的元件选取得当，电路工作十分可靠。但此类保护电路，因为电路的灵敏度太高，有时会出现误保护的故障，此时若在集成电路的，两脚分别对地加接一只：104的电容，可以有效防止误保护的发生。其电路工作原理如下（图3）：电路中的、两脚都是保护电路的输入端，当脚电

53、路外围出现正电压或负电压时，电路的继电器输出端脚则输出高电平，继电器因没有回路电流而不能吸合，起到电路保护的作用。本电路的检修十分简单，只要检查、两脚的外围电路和供电是否正常，就可以很快的找出故障部位。如果脚的电压为正电压或者负电压，且继电器不吸合，那么说明功放末级有故障。应该先检查并排除功放末级电路的故障。另外，当电路中有其他的脉冲干扰时，也会引起继电器误保护，采用CPU功能控制的功放，一日CPU工作时出现干扰脉冲，也会引起本电路的保护。在、脚加上两个电容，可以防止CPU电路的工作脉冲对本电路的干扰而引起误保护。实际上在应用中。加上此电容也可提高电路的稳定性，本电路的常见故障元件为：脚供电电

54、压二极管D2(1N4007)，脚外围对地电容C4损坏(多数情况下为电容引脚锈断)等等。如一台声宝BD808功放机。出现无规律性自动保护的现象，在音量开大时频繁自动保护。开机检查发现在功放正常放音时无失真的现象，说明功放末级放大电路正常(如果放音失真那么就说明末级放大电路中的输出有直流电压此时继电器保护则是属于中点电压漂移而保护。可以根据声音的输出是否失真来断定是哪一部分的原因)，应着重检查保护电路。保护电路是由集成电路UPCI237组成，其典型应用电路与附图电路基本相同，于是检查并代换电路中的元件，但故障依旧。更换集成电路也没能排除故障。在电路保护时测集成电路UPC1237的脚有不稳定的电压出

55、现。经分析，这大都是交流成分串入电路中引起集成电路保护，对于此现象，只要在电路的脚对地接一只标称容量为104的瓷片电容，故障即可排除。大功率的家用功放的主声道均采用了OCL电路作功率放大。这种电路出现故障时，其输出端的直流电位常常会偏离零电平，出现较高的正或负的直流电压。输出的直流电流流过扬声器的音圈时，轻者会产生固定磁场，使音圈移位，难以恢复，重者会将其烧毁。另外，在部分特大功率功放中，由于输出功率非常大，在用户操作不当时，可能会持续输出数安培甚至十几安培的峰值电流，使该声道的最大输出功率远远超过功放的额定输出功率，致使扬声器烧毁。 继电器K1 为常闭状态，控制S2、S3；整流桥D9和VT2

56、1 构成检测电路；D6是VT22、VT23的保护二极管VT22、VT23是继电器的鸡翅管。C23为开机延时保护电路，R27、R28起隔离的作用。 当电路过载时，整流桥D9将些信号检测出来，使VT21导通，VT22截止，VT23导通，继电器K1吸合，从而使左、右扬声器断开，电路得到保护。保护电路原理图 元件介绍(1) 9014的资料 9014是NPN型小功率三极客，是非常常见的晶体三极管，主要用途：作为低频、低噪声前置放大等电路中。 9014管脚图及封装9014管脚图及封装1、发射极 2、基极3、集电极 三极管参数集电极最大耗散功率PCM0.4W（Tamb=25）集电极最大允许电流ICM=0.1

57、A集电极基极击穿电压BVCBO=50V集电极发射极击穿电压BVCEO=45V发射极基极击穿电压BVEBO=5V集电极发射极饱和压降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA)基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)特征频率fT=150MHzHFE： A=60150; B=100300; C=200600; D=4001000(2) 9013资料 9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管， 9013管脚图 9013管脚图 三极管参数最大耗散功率(PCM)：0.625W最大集电极电流(ICM)：0.5A集电极-发射极击

58、穿电压(VCEO)：25V集电极-基极击穿电压(VCBO)：45V发射极-基极击穿电压(VEBO)：5V集电极-发射极饱和压降(VCE)：0.6V特怔频率(fr)：150MHZ放大倍数：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300第三章 总体仿真3.1仿真总体电路的仿真是在软件Multisim虚拟电子实验室中进行的。具体步骤如下：（1）打开Multisim软件并建立一个放置仿真电路图的文件夹；（2）规划电路界面；（3）调出所有仿真电路所需的元件；（4）将仿真电路用的元件按原理图绘制在Multisim的工作区域内；（5）连接线路和放置节点；（

59、6）连接仪器仪表；（7）执行仿真命令。3.2 PCB板设计（1）单击“File”菜单下的“New Design.”命令，创建一个新设计文件库文件（文件名为：DC功率放大器的设计.ddb）（2） 在“设计文件管理器”窗口内,双击“Document”文件夹,然后执行“File”菜单下的“New.”命令,选择Schematic Document(原理图文档)文件图标,生成一个新的原理图文件。（3）图纸类型、尺寸、底色、标题栏等的选择。单击“Design”菜单下的“Options.”(选择)命令，在弹出的对话框内，单击“Sheet Options”(纸张选项)标签，在“Document Options

60、”的文档设置窗内选择图纸类型为A4，图纸底色为淡黄色，打印时设置为白色，标题栏采用默认标准。(4)单击“Tools”菜单下的“Preferences.”(优化.)命令，设置Protel原理图编辑器的工作参数。(单击主工具栏内的放大、缩小工具，适当放大编辑区。)(5) 放置元器件R1、R2、VT1、JRC4558.等（6）设置电子元器件属性。元件序号（R1R56、C1C26、D1D111等）元器件封装：普通电阻为AXIAL0.4、NPN晶体管为TO-220/TO-92、整流二极管采用桥堆，其封装为FLY4、极性电容为RB.3/.6、普通电容为RAD0.2、变压器采用外置方式等等。（7）调整元件位

61、置，并使用“画线”工具连接。（8）执行ERC检查，并纠正电路图中可能存在的错误。（9）执行“Design”菜单下的“Update PCB.”命令直接创建PCB文件。或先执行该菜单下的“Create Netlist.”命令，生成网络表文件。(10) 在PCB编辑区中，对其进行布局。3.3印制电路板的制造完成PCB图的设计后，就应该制作印制电路板，制作印制电路板的步骤如下：（1）将打印出的PCB图贴在覆铜板上；（2）用电熨斗将PCB图牢牢固熨在覆铜板上，斯下不干胶纸。此时在不干胶上的电路原理图就被熨在了覆铜板上；（3）用三氯化铁将覆铜板进行腐蚀；（4）用橡胶水或汽油将腐蚀后的覆铜板上的油漆洗净；（5）将有焊盘的地方进行钻孔。Protel印制电路第四章 安装与调试4.1元件的安装在印制板上安装元件时，一般应注意如下几点：(1) 元件引脚若有氧化膜，则应除去氧化膜，并进行搪锡处理。(2) 安装时，要