【正文】 ey words： The bined type power amplifier dual track 3 引言 在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂(lè)修養(yǎng)、欣賞口味的不同，令對(duì)相同電氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評(píng)價(jià)。所以，就高保真度功放而言，應(yīng)該達(dá)到電氣指標(biāo)與實(shí)際聽(tīng)音指標(biāo)的平衡與統(tǒng)一。 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)合并式功率放大器，功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載RL（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出 的信號(hào)的非線形失真盡可能的小，效率盡可能的高。用軟件對(duì) OTL 功率放大器進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。根據(jù)實(shí)例電路圖和已經(jīng)給定的原件參數(shù)，使用軟件模擬電路，并對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)分析，顯示波形圖，計(jì)算數(shù)據(jù)等操作。 現(xiàn)在功率放大器，提高了音質(zhì)。不僅在專業(yè)的場(chǎng)所還是休閑娛樂(lè)時(shí)，人們都喜歡音質(zhì)好的功率放大器。因此功率放大器在公共場(chǎng)、家庭等都得到了廣泛的應(yīng)用，給許多音樂(lè)愛(ài)好者帶來(lái)了興趣，從而得到了更好的發(fā)展。 因?yàn)槲业膶I(yè)是電子信息科學(xué)與技術(shù)，對(duì)本次的設(shè)計(jì)的成功很有自信。希望在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠進(jìn)一步提高我的動(dòng)手能力，把所 學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，把這個(gè)設(shè)計(jì)做得更好。 功放在一個(gè) 音響 系統(tǒng)中，是個(gè)非常重要的組成部分。功率放大器是將音頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成音頻信號(hào)并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲的一種設(shè)備。功率放大器在擴(kuò)聲系統(tǒng)中起著極其重要作用，如果沒(méi)有功率放大器，揚(yáng)聲器就不能放聲 ,也就無(wú)擴(kuò)聲可言。合并式 功放電路是在合并式功放電路的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。噪聲和交流聲極小，對(duì)低頻響應(yīng)和失真度有了改進(jìn)，提高了電路的對(duì)稱性和開(kāi)環(huán)指標(biāo)。 功率放大器在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀，從使用元件的角度來(lái)看，有電子管的功率放大器、晶體管功率放大器、場(chǎng)效應(yīng)管功率放大器、集成電路功率放大器等； 從電路結(jié)構(gòu)來(lái)看，現(xiàn)在普遍采用合并式電路。 現(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)的合并式功放是左右 聲道 合為一體，還可設(shè)有高低音調(diào)控制裝置。早期由于信號(hào)源的輸出電平都比較低，一般在 左右，因此合并式放大器的輸入電平均要在 以下，而現(xiàn)代的信號(hào)源已發(fā)生很大的變化。如 CD機(jī)已被廣泛使用，現(xiàn)代信號(hào)源的輸出電平均在 之間，因此現(xiàn)代放大器的輸入靈敏度要求相應(yīng)也有變化。當(dāng)然不管怎么變化，只要滿足合并式放大器的前三條就是合并式放大器。前后級(jí)放大器是將 1訊源選擇 2電平控制 3電壓放大這 4 三部分獨(dú)為一體，純后級(jí)是將電壓放大和功率放大獨(dú)為一體（或兩體）有左右各一路輸入這種做法可在結(jié)構(gòu)上、分布上、用料上更合理，因此在檔次上前后級(jí)分體式放大器比合并式要高一些。 技術(shù)要求： ① 聲道數(shù)：雙聲道 ② 額定輸出功率：每聲道 20W ③ 輸入靈敏度： 100mv ④ 輸入阻抗 。50K 歐姆 ⑤ 電壓增益： 40dB ⑥ 音調(diào)控制范圍：低音 32dB 高音 40dB ⑦ 開(kāi)機(jī)延時(shí)噪音 12s ⑧ 具有揚(yáng)聲器保護(hù)功能 ⑨ 電源：交流 220V 第一章 設(shè)計(jì)方案 總體方案 放大器的功能 1) 純后級(jí)功放：在功放電路中，不帶信號(hào)源選擇、音量控制等附屬功能的功率放大器稱為純后級(jí)功放。后級(jí)的輸入訊號(hào)很單純，就是承接前級(jí)的輸出。一般只適用于高檔的機(jī)或?qū)I(yè)機(jī)中。 2) 合并式功放：將前置放大器和功率放大器兩部分安裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)的放大器稱為合并式功率放大器。特點(diǎn)：當(dāng)信號(hào)源在一定輸入時(shí)，放大器的輸出可達(dá)功率的最佳效果；可以有多組音源輸入選擇；具有電平控制功能；左右聲道全為一體，還可設(shè)有高 低音調(diào)控制裝置等。 3) 本設(shè)計(jì)所采用的是合并式功放，因?yàn)橛幸陨系奶攸c(diǎn)，而且應(yīng)用也相當(dāng)?shù)膹V泛，所以就采用合并式功率放大器。 合并式功放價(jià)錢(qián)較便宜，且使用方便，完全能夠滿足一般的家庭需要。 5 總體框圖 第二章 電路設(shè)計(jì) 電源電路 電源電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。 電源變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。整流電路是利用二極管的單向?qū)?電特性，將正負(fù)交替的正統(tǒng)交流電壓變換成單向的脈動(dòng)電壓。 濾波電路是將脈動(dòng)電壓中的脈動(dòng)成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。 穩(wěn)壓電路是使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持特定。 本次設(shè)計(jì)中，主要包括了電源變壓器、整流電路、濾波電路三個(gè)部分。沒(méi)有穩(wěn)壓電路，因?yàn)楣β史糯箅娐穼?duì)電壓的穩(wěn)定要求不高，所以就不用穩(wěn)壓電路。 音量控制電路 音調(diào)控制電路 前置放大 輸入級(jí) 激勵(lì)級(jí) 功放輸出級(jí) 前置放大電路 功放電路 保護(hù)電路 電源電路 6 電路中 D1— D4為整流二極管， C11 為濾波電容， C12 為高頻退耦電容； RP1為音量調(diào)節(jié)電位器； IC IC2 是兩個(gè)聲道的功放集成電路； R R R C2（ R R R C7）為功放 IC 輸入端的偏置電路，由于本電路為單電源供電，功放 IC 輸入端直流電壓為 1/2 電源電壓時(shí)電路才能正常工作； R R C3（ RR1 C8）構(gòu)成負(fù)反饋回路，改變 R4（ R10）的大小可以改變反饋系數(shù)。 C1（ C6）是輸入耦合電容， C4（ C9）是輸出耦合電容；在電路接有感性負(fù)載揚(yáng)聲器時(shí)，R C5（ R1 C10）可確保高頻穩(wěn)定性。 信號(hào)流程：音頻信號(hào)從 X1 輸入經(jīng)音量電位器 RP1，再由 C1（ C6）耦合，進(jìn)入 IC1（ IC2）的 1腳，由集成電路放大后從 4 腳輸出，經(jīng)輸出耦合電容 C4（ C9）到達(dá) X2。 電源電路原理圖 7 合并式功率放大器 前置放大器 我們知道在功放機(jī)中有控制放大器（又稱前置放大器），功率放大器和綜合放大器幾種，前置放大器主要的作用是對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)還有切換信號(hào)和控制音量等功能，因此又稱控制放大器，而功率放大器（又稱后置放大器）的主要作用是供給揚(yáng)聲器工作時(shí)所需的功率。綜合放大器則是前兩種放大器的綜合體，由于它是將前、后置放大器裝在一個(gè)機(jī)箱里的，因此相對(duì)于前兩者它又被稱為合并式功放機(jī)。由于現(xiàn)在的 Hi— end 功放機(jī)都是做成分體式的，因此又給我們這樣一個(gè)印象：分體式的功 放機(jī)就是高級(jí)品。但事實(shí)上是否是這樣的呢 ?回答當(dāng)然是否定的。因?yàn)楣Ψ艡C(jī)之所以要做成分體式，其主要的目的是防止音質(zhì)劣化。由于 Hiend機(jī)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求非常嚴(yán)格，為了保證功放機(jī)的質(zhì)量，工程師在設(shè)計(jì)功放機(jī)時(shí)，對(duì)功率放大器工作時(shí)產(chǎn)生的大量熱能會(huì)不會(huì)對(duì)前置放大器的工作有影響這樣的問(wèn)題也要考慮，因此，為了保證 Hi— end功放機(jī)在聲音、質(zhì)量上都有一流的水平就必須設(shè)計(jì)成分體的形式。但如果功放機(jī)的質(zhì)量根本就沒(méi)達(dá)到那么高的水平，而又要將它設(shè)計(jì)成分體的形式，不難推斷這很大程度上是出于商 8 業(yè)上的原因了。君不見(jiàn)以往很多廉價(jià)日本產(chǎn) 套裝機(jī)也有用分體式功放機(jī)的，但這些廉價(jià)套裝機(jī)中分體式功放機(jī)的質(zhì)量如何，相信有一定經(jīng)驗(yàn)的讀者心中自然會(huì)明白。 在音響系統(tǒng)中的前置放大器，是連接信號(hào)源與功放的樞紐和橋梁。它有兩個(gè)作用：選擇不同的輸入信號(hào)，在不同的信號(hào)源間進(jìn)行切換；控制音量，即是根據(jù)人們的需要，控制聲音的大小。前置放大器主要由音源選擇、音量控制、音調(diào)控制、平衡控制和前置放大等部分組成。 音源選擇電路用來(lái)選擇輸入的音頻信號(hào)，如磁帶機(jī)、 CD 機(jī)等。 音量控制電路： 用來(lái)調(diào)節(jié)輸入后級(jí)放大器的信號(hào)電平的大小，以便獲得不同的音量。 采用的是電位器衰減式音量控制 電路。 音調(diào)控制電路：用來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)的低頻、中頻和高頻的成分比例，以滿足不同的聆聽(tīng)要求。采用的是 RC衰減 — 負(fù)反饋式音調(diào)控制電路。 平衡控制：是立體聲前置放大器的特有裝置，用于調(diào)整左、右聲道的音量差別，以校正聆聽(tīng)者偏離左、右音箱中線時(shí)的聲像偏離，或是校正左、右聲道的增益差。 本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了音量控制電路、音調(diào)控制電路、平衡控制電路及前置放大。音源選擇選用 MP3 或是 MP4 信號(hào)。音量和音調(diào)控制電路是功放電路中，常具備的電路，因此也采用了 音頻信號(hào)經(jīng) C27 耦合到音量電位器 VOLUME，經(jīng)電位器的動(dòng)臂 、 R C1 輸往音調(diào)控制電路 ,再到平衡控制按鈕。 C3 和 C5 對(duì)低音頻信號(hào)視為開(kāi)路， C4 對(duì)高音頻信號(hào)視為短路。 低音控制電路：當(dāng)?shù)鸵綦娢黄?RP3 動(dòng)臂滑到左端時(shí)，中音、低音經(jīng) R5 直接送到運(yùn)放 JRC1558 的反相輸入端（ 2 腳），進(jìn)行反相輸出（ 7 腳），同時(shí)從 7 腳取一路反饋到低音控制電路中， C C5 將相們相反的中音信號(hào)送到低音電位器的左端，對(duì)中音進(jìn)行衰減。因?yàn)榉答伝貋?lái)的容抗大，而電位器的 50K 全部串聯(lián)在負(fù)反饋電路中，低音在負(fù)反饋中不起作用。因此，對(duì)中音、低音的提升量最大。當(dāng)?shù)鸵綦娢黄?RP3 動(dòng)臂滑到右端時(shí)，與 上述情況相反，因而低音衰減最大。 高音控制電路：當(dāng)高音電位器 RP4 動(dòng)臂滑到左端時(shí)，高音經(jīng) C4 直接送到運(yùn)放JRC4558 的反相輸入端（ 2 腳），進(jìn)行反相輸出（ 7 腳），同時(shí)從 7 腳取一路反饋 9 到高音控制電路中， C4 將相位相反的高音信號(hào)送到高音電位器的左端，對(duì)高音進(jìn)行衰減。由于反饋回來(lái)的容搞大，而電位器的 50K 全部串聯(lián)在負(fù)反饋電路中，高音在負(fù)反饋中不起作用。因此，對(duì)高音的提升量最大。當(dāng)高音電位器 RP4 動(dòng)臂滑到右端時(shí)，與上述情況相反，因而高音衰減最大。 JRC4558是由兩個(gè)低噪聲、高性能的算放大器組成，是雙運(yùn) 算放大集成電路，適用于有源濾波補(bǔ)償放大器、音頻放大器等。 特點(diǎn)：內(nèi)含相位補(bǔ)償電路，噪聲低， Vin=；速度高，頻帶寬， fT=3MHz；可采用雙列直播封裝（ DIP 8）或微型雙列 8腳塑料封裝（ SOP 8） JRC4558內(nèi)部框圖 前置放大電路原理圖 10 JRC4558引腳功能表 表一 JRC4558引腳功能表 引出端序號(hào) 符號(hào) 功能 1 OUT1 輸出端 1 2 INT1（ ） 反向輸入端 1 3 INT1(+） 正向輸入端 1 4 VEE 負(fù)電源 5 INT2（ ） 正向輸入端 2 6 INT2(+） 反向輸入端 2 7 OUT2 輸出端 2 8 VCC 正電源 音調(diào)控制電路 音調(diào)控制電路的作用主要是為了滿足聽(tīng)音者自己的聽(tīng)音愛(ài)好，通過(guò)對(duì)聲音某部分頻率信號(hào)進(jìn)行提升或者衰減，使整個(gè)的聲場(chǎng)更加符合聽(tīng)音者對(duì)聽(tīng)覺(jué)的要求。一般音響系統(tǒng)中通常設(shè)有低音調(diào)節(jié)和高音調(diào)節(jié)兩個(gè)旋鈕，用來(lái)對(duì)音頻信號(hào)中的低頻成分和高頻成分進(jìn)行提升或衰減。比較高檔的音響設(shè)備中多采用多頻段頻率均衡方式，以達(dá)到更細(xì)致地校正頻響的效果。 11 根據(jù)其在整機(jī)電路中的位置，可分為衰減式、負(fù)反饋式以及衰減負(fù)反饋混合式音調(diào)控制電路三種。這