【導讀】低頻功率放大器簡稱功放，可以說是各類音響器材中最大的一個家族了。進行放大，產(chǎn)生足夠大的電流去推動揚聲器進行聲音的重放。單，由集電極輸出的功放，可減少信號失真。的低頻功率放大器的基本原理、內(nèi)容、技術路線。前置放大器、功率放大器、波形變換電路共4部分構成。設計的電路結構簡潔、實用，充分利用到了集成功放的優(yōu)良性能。

　　

【正文】 城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)調(diào)試34LM1875外接的220μF的電解電容炸開。初步分析得：該電容的反向耐壓參數(shù)未能滿足電路的設計。故將該處電解電容的反向耐壓值由16V增大至25V，重新購買電容接入電路，給電路加上信號時，電路仍然不能正常工作。重新檢查了電路板的連接，終于發(fā)現(xiàn)故障源是該處電容的極性接反了，修改連接后，電路可以正常工作。②解決了第一個問題后，我們發(fā)現(xiàn)，電路開始正常工作，但在較短時間內(nèi)就出現(xiàn)了功放級中LM1875芯片的散熱片異常發(fā)燙，時間較長后電路自動斷開[該芯片內(nèi)具有短路保護、過熱保護、限流保護等功能，工作安全可靠。例如，芯片溫度達到170℃，過熱保護即開始工作，當溫度降至145℃則重新進入正常工作。但如果溫度再度升高時，在達到150℃ (而不是最初開始的170℃)過熱保護便開始啟動。]，這說明該散熱片未能起到較好的散熱作用，導致芯片溫度過高啟動了過熱保護。對此我們數(shù)次更換了散熱片但均未達到預期的效果。這使得我們重新從電路結構入手，并廣泛查找資料。最終尋找到了原因：功放級電路中LM1875的正負輸入端直流偏置電路不平衡是故障的根源。分析電路原理圖：LM1875同相輸入端①腳通過100K電阻接地，反相輸入端②端通過R14（1K）和電容C1（47μF）串聯(lián)接地（保持輸出中點零電位） ，則易知運放的正、負輸入端阻抗不平衡。如此人為地將偏置電路設置地不平衡，勢必降低放大器的共模抑制比，對音質(zhì)透明度和信噪比都將產(chǎn)生惡劣影響，對穩(wěn)定輸出中點零電位也是極為不利的。根據(jù)以上想法，我們將原設計中LM1875同相輸入端外接的100K的電阻更換為2K的電阻，使得LM1875正、負輸入端阻抗近似平衡。重新加上激勵信號后，LM1875芯片的散熱片不再發(fā)燙，處于正常散熱的狀況，長時間接通電路后電路仍能正常工作。③整機調(diào)試時, 需用示波器逐級檢查在輸入方波信號情況下的輸出波形。若有波形失真, 則通過判斷其是否為高頻失真表現(xiàn)為有過沖量, 還是低頻失真表現(xiàn)為上升沿和下降沿變斜或出現(xiàn)圓角來改變電路中相應的阻、容元件參數(shù), 使之最終達到指標要求。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結35第六章 系統(tǒng)功能、指標參數(shù) 在萬用板上焊接好電路，并進行實際的測試，現(xiàn)將測試結果整理如下：按題目規(guī)定，要求測試以下部分： 基本要求部分條件：在放大通道的正弦信號輸入電壓為5～700mV, 等效負載電阻8Ω。1）額定功率、帶寬、非線性失真系數(shù)的測試測試儀器： F40型數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器、數(shù)字示波器測試方法：1．額定輸出功率的測定：在輸出端跨接負載電阻RL =8Ω，輸入1KHz正弦波將輸出端波形激勵到削波點，用示波器測出此時輸出波形的峰峰值電壓，再按以下公式計算：POR= ／RL。)2p(?U用數(shù)字存儲示波器實測，可得輸出峰峰值電壓為 Vpp，帶入公式有：PoR= ／RL)2(：輸入信號幅值不變，當輸入信號頻率變換時，用示波器測功放輸出信號幅值變化，值。帶寬BW=fHfL。：采用失真度測量儀測量，在輸入信號頻率為1KHz，輸出波形幅值接近削波點（36Vpp）時，即在BW和POR下，可以測得輸出波形河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結36失真度。2）交流聲功率的測量：測試方法：，測得其峰峰值電壓為117mVpp，則：P交流聲= ／RL = ＜10mW)2p(?U3）在額定輸出功率下的效率：測試方法：在POR時，用萬用表測功放電源正電壓為UoV，斷開功放電源，串入萬用表，測得通過電流值為IomA，則輸入功率為：PIR=Uo Io?310?因此在POR下的功率為：η= PIR／POR=55% 發(fā)揮部分1. 正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的測量:測試方法：測方波的上升沿中點處到頂部10％和90％所經(jīng)歷的時間為上升時間t1，而下降時間t2則為方波的下降沿中點處到底部10％和90％所經(jīng)歷的時間。測試結果：上升時間：t1= 下降時間：t2= 方波的峰峰值電壓為200mVpp。，在RL=8Ω條件下，可測得最大輸出波形峰峰值電壓為 Vpp。則額定輸出功率為POR= ／RL = W。)2(在POR條件下，對系統(tǒng)的輸出波形測定，結果如下：上升時間：t1= μs下降時間：t2= μs河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結37頂部斜降= ／36= ％波形過沖量= ／36= ％ 要求指標與實測指標對比見表 項目 測試對象題目要求指標 實測指標正弦波輸入額定輸出功率（POR／W） 　10 　　 帶寬（BW／Hz）　50～10000 　　 非線性失真系數(shù)γ 　3％ 　　 POR下的效率η 55％ 　　輸出交流聲功率（P／mW） 　10 　轉(zhuǎn)換后的方波信號波形上升時間（tr／μs） 　1 　　 下降時間（tf／μs) 　1 　　峰—峰值電壓（Vpp／mV） 　200　200mVpp方波輸入激勵放大通道后輸出波形 輸出功率（POR／W） 　10 　　上升時間（tr／μs） 　12 　　下降時間（tf／μs） 　12 　　 頂部斜降 　2％ 　　 過沖量 　5％ 　河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結38 測試結果分析整個系統(tǒng)在調(diào)試時 ,分部分調(diào)試 . 首先是電源的調(diào)試 ,其次是前置放大級和轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試 ,然后是功率級本身的調(diào)試 ,最后將整個電路連接起來調(diào)試 .(1) 額定功率 POR:輸入 1 k Hz 正弦波 ,用示波器測到此時輸出波形電壓有效值為U=12. 7 V , 則 POR = U2/ RL = 12. 72/ 10 = 16. 1 W.(2) 帶寬 B W : 輸入信號幅值不變 ,改變頻率 ,用示波器測輸出幅值 ,下限頻率 f上限頻率 fh對應的幅值為 0. 707 \u20203X頻幅值 . 測得帶寬為 10 Hz～90 k Hz.(3) 在 POR下的效率 : 斷開正電源 ,串入萬用表 ,在 POR下 ,測得電壓為 20. 28 V電流為652 mA ,則電源輸入功率為 : PIN= 20. 28 0. 652 2 = 26. 45 W. 效率為 :η =POR/ PIN=16. 1/ 26. 45 = 60. 9 %.(4) 交流聲功率 : 輸入端短路時 ,用晶體管毫伏計測輸出端交流電壓有效值為 1. 38 mV ,則 P = ( 1. 38 10 3)2/ 10 = 1. 904 10 6W =1. 904 μW.(5) 在 POR和 B W 內(nèi)失真度 :采用失真度測試儀 ,在輸入信號為 1 k Hz 時 ,測得波形的失真度為 :0. 5 %.(6) 方波轉(zhuǎn)換速率 : 輸入信號為 1 k Hz ,峰2峰值為 200 mV 時 ,用示波器測得上升時間 t r 和下降時間 tf分別為 :0. 95μs 和 0. 9 μs.(7)用方波激勵放大通道時 ,測輸出方波 tr和 tf分別為 4. 4μs 和 3. 9μs ,頂部斜降為 0. 04/15. 1 = 0. 26 %. 測試結果見表 下表： . 表　測試結果與要求指標對比項目 要求指標 實測指標輸出功率P OR　/ W ≥10 16 . 1帶寬/ Hz 50～10 10 3 10～90 10 3失真系數(shù)γ/ % ≤3 效率η 　/% ≥55 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結39上升時間 tr　/μS ≤1 下降時間 tf/μS ≤1 產(chǎn)生方波 Up p　/ mV200 200方波輸出功率 POR/ W≥10 頂部斜降/% ≤2 由測量的數(shù)據(jù)可以知道實測參數(shù)并沒與計算的參數(shù)或仿真參數(shù)完全一致，原因可能是① 由于各個元器件并非是理想的，如電阻的實際值與標稱值不盡相同；② 各計算公式為近似的公式；③ 測量儀器儀表的讀數(shù)誤差等等。由表 1 可見，本電路具有很好的高頻響應特性（fH ? ? KHz） ，這就保證了很短的上升時間（tr ??μs） ；而低頻下限頻率延伸到很低（fL ?? Hz） ，又保證了很小的平頂斜降。從測試結果來看，在輸出額定功率的條件下，本電路在其通頻帶 Hz～ KHz 內(nèi)的失真度為?＜3％，尤其在 50Hz～10KHz 之間時具有非 常平坦的幅頻特性，這主要得益于整個電路簡潔、實用的設計。其中前置放大級和功放級內(nèi)部均為直接耦合，前置放大級和功率放大級之間采用鉭電容耦合。功率放大級采用負反饋集成運放電路，使得系統(tǒng)的非線性失真和不穩(wěn)定度大為減小。同時我們認識到，系統(tǒng)中有些地方可以做的更完善：比如進一步提高功放的效率；為降低電源、整流管對信道的干擾，可以將整流管穩(wěn)壓管屏蔽起來；對于雙通道功放 NE5532，因為左，右通道之間存在串抗，最佳方案是分別用兩套方案。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結40第七章 設計總結 對設計的小結 本設計特點：,輸入波形轉(zhuǎn)換電路的為經(jīng)一級放大過的正弦信號,更有利于產(chǎn)生正負極性對稱的方波。,外圍元器件少,電路簡單,容易調(diào)試。系統(tǒng)整體體積小巧精悍且性能穩(wěn)定。, 最容易感受到噪聲干擾。因此, 我們把正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路采用一點接地焊接, 信號輸入輸出線均采用盡量短的屏蔽線。這樣我們就有效的提高了放大器的抗干擾能力, 使其達到系統(tǒng)指標要求。（功放級），也存在小信號（前置級），所以抗干擾也要引起足夠的重視。因為如果功放級的大電流流過公共地線，會產(chǎn)生一個壓降。這樣就會對前置級產(chǎn)生干擾。因此要采取單點接地的抗干擾的措施，即前置級單獨用一個地，功放級單獨用一個地，最后兩地單點接到變壓器的公共地上。5. 電路中前置放大級和功放級之間的耦合電容采用鉭電容, 使系統(tǒng)性能增加。6. 制作功放的整體效果與焊接、布線關系密切, 為防止噪聲干擾, 減少失真, 機內(nèi)各電路板裝配非常講究, 本功率放大器電源部分和前置部分分別置于墊板相對的角上, 以免前置級引入變壓器干擾, 同時, 強弱信號也盡量分開, 以免產(chǎn)生反饋自激。信號輸入線采用屏蔽線, 以減少外部干擾。 放 級 焊 接 時 先 焊 接 跳 線 ， 再 焊 接 電 阻 ， 再 焊 電 容 ， 再 焊 整 流 管 ，再 焊 電 位 器 ， 最 后 焊 LM1875， 焊 接 LM1875前 須 先 把 LM1875用 螺 絲 固 定 在 散熱 片 上 ， 否 則 在 最 后 裝 散 熱 片 時 螺 絲 很 難 打 進 去 。 焊 接 時 必 須 注 意 焊 接 質(zhì) 量 。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 設計總結41 設計收獲體會 通過這次畢業(yè)設計，我們深深的感受到了將理論知識運用到實踐中的難度，看上去較為簡單的電路設計在動手實現(xiàn)時，遇到的問題各種各樣，比如功放級LM1875芯片的散熱問題、電容耐壓值選取過小使得接通電路后電容炸開的問題等等。同時我們也收獲了很多。不僅可以充分的體會到自己動手實踐的樂趣，獲得哪怕是前進一小步時候的那種成功的喜悅，還有以下的幾點感觸： （1）此次設計有利于我們學習能力的提高。這里所說的學習能力包括獲取資料的能力、理解前人思路的能力、系統(tǒng)設計能力、動手能力、分析排除故障能力、表達能力等很多方面，在平時的課堂學習中我們是很少有這樣的機會鍛煉自己的。（2）有利于我們應變能力的提高。要求我們在規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定的題目，由于時間急迫會出現(xiàn)各種意想不到的結果，所以我們必須在盡可能短的時間內(nèi)解決可能出現(xiàn)的問題，這就需要在平時的訓練中提高應變能力。此次設計，我們受益匪淺，對電子設計產(chǎn)生了濃厚的興趣，更從中學到了在書本中、課堂上沒有的經(jīng)驗和知識，為以后的專業(yè)知識學習指引了方向。電子設計競賽是同我們自動化專業(yè)的相關課程密切結合的，是專業(yè)課體系化的過程，與培養(yǎng)個人的自身全面素質(zhì)緊密相關。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 42第八章 附錄 系統(tǒng)整體電路圖：（見附圖） 儀器設備清單 F40 型數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器 數(shù)字萬用表 數(shù)字示波器穩(wěn)壓電源河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 43第九章 參考文獻1 胡宴如，耿蘇燕 .模擬電子技術（第二版）. 北京：高等教育出版社2 董少明，付維亞，夏東盛 .單片機原理與應用 .北京：中國鐵道出版社3 高吉祥，唐朝京 .模擬電子線路設計 .北京：電子工業(yè)出版社4 .北京：電子工業(yè)出版社5 林紅，周鑫霞 .模擬電路基礎 .北京：清華大學出版社6 于楓