【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品（音響）中不可缺少的設(shè)備，還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)中。：1．輸出功率：20W。2．負(fù)載阻抗：8Ω。3．通頻帶Δfs: 為20HZ–20KHZ。4．音調(diào)控制要求：1KHZ（0dB），10KHZ（177。12dB），100HZ（177。12dB）5．靈敏度：話筒輸入：5mV。線路輸入：。 擬定總體方案： 甲類功放的主要優(yōu)點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單易行，非線性失真小，適用于小功率的線性音頻放大器，現(xiàn)在甲類功放主要用在高檔功放產(chǎn)品中。而乙類功放與甲類功放最主要的不同點(diǎn)就是靜態(tài)電流小，因此無信號(hào)時(shí)消耗功率小，可獲得較高的效率；但是，乙類功放在工作時(shí)，由于兩只晶體管交替導(dǎo)通與截止，因而，在兩管輸出信號(hào)波形的銜接處，會(huì)產(chǎn)生交越失真；而且功放管在從反偏到零偏再轉(zhuǎn)為正偏轉(zhuǎn)換時(shí)，隨著信號(hào)頻率升高，輸出信號(hào)就會(huì)在時(shí)間上延遲，出現(xiàn)所謂的開關(guān)轉(zhuǎn)換失真。因此，在實(shí)際HiFi高保真放音系統(tǒng)中，一般不采用乙類功放，而采用線性失真小的甲類功放或甲乙類功放。甲乙類功放是通過改變偏置的方法來減少交越失真，它將甲類功放的高保真度與乙類功放折衷，從而在一定程度上解決了上述效率高與失真大之間的矛盾。% ，故本次設(shè)計(jì)采用甲乙類功放。通過對(duì)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案的分析，本課題采用LM1875作為功率放大器。 前置放大級(jí)音調(diào)控制級(jí)功率放大級(jí)自制穩(wěn)壓電源負(fù)載圖21 系統(tǒng)組成框圖 確定各級(jí)的增益分配放大倍數(shù)Vs. dB數(shù)0dB：一般將信號(hào)電平（0dB）。5mV的dB數(shù)為：。因?yàn)椴捎玫募尚酒琇M1875，其輸出功率為20W，則負(fù)載上的電壓 ：為話筒或者CD/DVD輸入為5mV，則整個(gè)電路的增益為20lg（26/）=136dB。考慮到音調(diào)級(jí)必要的衰減，增益為－2dB左右。所以取整個(gè)電路的增益為138dB。則各級(jí)的增益如下：* 功放級(jí)：52dB* 音調(diào)控制級(jí)：2dB。* 前置放大級(jí)：44dB。 單元電路的設(shè)計(jì)①電路形式的選擇 由于信號(hào)遠(yuǎn)輸入的信號(hào)幅度較小。不足以推動(dòng)以后的功放電路。因此要用電壓放大電路對(duì)信號(hào)輸入的音頻信號(hào)電壓進(jìn)行放大，對(duì)于信號(hào)源，其負(fù)載約為47KΩ，所以選用電壓串聯(lián)負(fù)反饋方式的同相比例放大器，它可以使輸入電阻增大，輸出電阻減小，且輸入輸出電壓同相。又因?yàn)榍爸梅糯蠹?jí)的增益為44dB，即158倍，取160倍，前置放大級(jí)電路采用二級(jí)，第一級(jí)與第二級(jí)采用電容耦合方式，總的電壓放大倍數(shù)為Auf=160，設(shè)計(jì)中選用Auf1=1，Auf2=其中第一級(jí)實(shí)際上是一個(gè)電壓跟隨器，它提高了帶負(fù)載的能力。 圖22 前置放大器電路圖 電路中二極管D1作用是：，D1導(dǎo)通，此時(shí)LF353（2）也為一個(gè)電壓跟隨器，信號(hào)不經(jīng)過放大直接到音調(diào)控制級(jí)的輸入端。當(dāng)輸入為5mV時(shí)，不足以讓二極管導(dǎo)通，此時(shí)LF353（2）為放大器，信號(hào)將放大160倍后到音調(diào)控制級(jí)的輸入端。 ② 集成運(yùn)放的選擇 因?yàn)锳uf2=160，根據(jù)通頻帶20HZ–20KHZ，其上線頻率為20KHZ，則集成運(yùn)放的放大倍數(shù)帶寬積應(yīng)滿足下列關(guān)系： GB≥Auf2fh = 180*20KHZ = 從運(yùn)放的資料手冊(cè)中可查出LF353的單位放大倍數(shù)帶寬GB=4MHZ，滿足要求。③ 各元件的參數(shù)選擇和計(jì)算 電路中電容C11是用作噪聲去耦合的，可以用小體積大容量的鉭電容或普通電解電容，一般可選為10μF，R11可選用較大的電阻，取1MΩ，電阻R12取10K，LF353（2）構(gòu)成的是放大倍數(shù)為160的電壓放大電路，同相交流放大電路的平衡電阻可盡量選得大一些，一般為10K以上，這樣有利于提高放大電路的輸入電阻，由于輸入電阻為47K，故選RP2的阻值為47K，R21取1K，耦合電容C12為10μF。由Auf2 = 1+R23/R22 及R21=R23//R22，Auf2=180可得R21=R22=1K，R23=160K。C21，C22，C23，C24，主要用于電源旁路濾波，一般C21，C23用電解電容，其值為220μF，C22，C24用普通的電容，一般取值為22μF。LF353的電源為177。15V的直流穩(wěn)壓電源。音調(diào)控制器主要是控制，調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，他只對(duì)低頻與高頻的增益進(jìn)行提升與衰減，中音頻的增益保持0dB 不變。因此，音調(diào)控制器的電路可以由低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的音調(diào)控制器，電路調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，元器件少，因此，我們選用這種電路形式。圖23 音調(diào)控制級(jí)電路圖 圖中，電位器用來調(diào)節(jié)音量的大小，即為音量控制電路。設(shè)電容C31=C32 C33，在中，底音頻區(qū)，C33可視為開路，在中，高音頻區(qū)，C31，C32可視為短路。工作狀態(tài)及元件參數(shù)計(jì)算：第一：低頻時(shí)的情況：低頻提升與衰減，電路圖如下圖4（a）和圖4（b）所示： 圖24 低頻提升與衰減電路增益為：A（jω）==[(RP31+R32)/R31]*[1+(jω)/ω2]/[1+(jω)/ω1]式中：ω1=1/（RP31*C32）， ω2=（RP31+R32）/（RP31*R32*C32）當(dāng)ffL1時(shí)，C32可視為開路，運(yùn)算放大器的反向輸入端視為虛地，R34的影響可以忽略，此時(shí)電壓增益 AVL=(RP31+R32)/R31在f=fL1時(shí)，因?yàn)閒L2=10fL1，故可得 AV1=(RP31+R32)/R31此時(shí)，電壓增益 AV1相對(duì)于 AVL下降了3dB。在f=fL1時(shí)，可得AV1=[(RP31+R32)/R31]*（/10）= AVL 此時(shí)，電壓增益 AV2相對(duì)于 AVL下降了17dB。同理可得低頻衰減的相應(yīng)表達(dá)式。第二：高頻提升與衰減：高頻等效電路如圖25所示： 圖25 高頻等效電路電阻關(guān)系式為： Ra=R31+R31+（R31R31/R32）Rb=R34+R32+（R34R32/R31）Rc=R31+R32+（R32R31/R34） 若取R31=R32=R34， 則上式為：Ra=Rb=Rc=3R32=3R34高頻提升與衰減的等效電路如下圖6所示： 圖26 高頻提升與衰減電路 增益函數(shù)表達(dá)式為：== 式中， 時(shí)，視為開路，電壓增益AV0=1（0dB）。在f=fH1時(shí) AV3=AV0 此時(shí)電壓增益AV3相對(duì)于AV0高3dB 。在f=fH2時(shí)， AV4=AV0此時(shí)電壓增益 AV4相對(duì)于AV0提高了17dB。當(dāng)時(shí)，視為端路，此時(shí)電壓增益 AVH=（Ra+R33）∕R33同理可以得圖示電路的相應(yīng)表達(dá)式，其增益相對(duì)于中頻增益為衰減量。又已知，由計(jì)算式得： ，則 ； ，則 AVL=（RP31+R32）/R31≧20dB其中，R31，R32，RP31不能取得太大，否則運(yùn)放漂移電流的影響不可忽視。但也不能太小，否則流過它們的電流將超過運(yùn)放的輸出能力。通常取幾千歐姆至幾百千歐姆?，F(xiàn)取RP31=470KΩ，則AVL=（RP31+R32）/R31=11（） ，即取 R34=R31=R32=47K，則 ， 取標(biāo)稱值 ， 取標(biāo)稱值470PF 取， ，級(jí)間耦合電容電路形式的選擇:芯片選用LM1875，而一個(gè)LM1875的輸出功率最大只能達(dá)到20W，已能滿足本課題的設(shè)計(jì)要求,故本設(shè)計(jì)采用單片LM1875。如果要把輸出功率提高到50W，可選擇BTL電路，按照如下方法進(jìn)行設(shè)計(jì):BTL電路它是在OTL電路和OCL電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型功率放大電路，其工作原理如下： 圖27 雙端推挽放大電路 BTL電路屬于雙端推挽放大電路，它由四管組成電橋電路，圖中對(duì)角管同時(shí)導(dǎo)通，互為推挽。負(fù)載上輸出正負(fù)