合并式功率放大器

1、鎮(zhèn) 江 高 專 ZHENJIANG COLLEGE 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 合并式功率放大器Combined type power amplifier系 名： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2013 年 05 月目 錄摘要1引言3第一章 設(shè)計方案4 1.1總體方案4 1.1.1放大器的功能4 1.2總體框圖5第二章 電路設(shè)計5 2.1電源電路5 2.2合并式功率放大器7 2.3前置放大器7 2.4音調(diào)控制電路10 2.4.1功放原理14 2.5音頻功率放大電路15 2.6運(yùn)行結(jié)果分析20 2.7保護(hù)電路20第三章 總體仿真27 3.1仿真27 3.2PC

2、B板設(shè)計27 3.3印制電路板的制造28第四章 安裝與調(diào)試29 4.1元件的安裝29 4.2電路的調(diào)試29 4.3性能指標(biāo)29總結(jié)30致謝31參考文獻(xiàn)32附錄33 合并式功率放大器專業(yè)班級： 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 職稱：摘要 合并式功率放大器的作用是給負(fù)載RL提供一定的輸出功率，當(dāng)RL一定時，希望輸出功率盡可能大，輸出信號的非線性失真可能小，且效率盡可能高。由于合并式電路采用直接耦合方式，為了保證電路工作穩(wěn)定，必須采取有效措施抑制零點(diǎn)漂移。為了獲得足夠大的輸出功率驅(qū)動負(fù)載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數(shù)。因此，性能良好的合并式功率放大器應(yīng)由輸入級、推動級和輸出級等部分組成。按照各級功能及技術(shù)

3、要求，首先確定整機(jī)電路級數(shù)及電壓增益分配，而后分別選擇設(shè)計各級電路元器件及參數(shù)。從功放級向前逐級設(shè)計。但還是有不足之處；音頻的變化范圍較小，對電路功能的分析有不夠詳細(xì)。音頻功率放大器是一個技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，在現(xiàn)代音響普及中，得到很大的發(fā)展和應(yīng)用。音頻功率放大器不僅僅是消費(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)和測量系統(tǒng)中。 這款功放采用了典型的OCL功放電路，為全互補(bǔ)對稱式純甲類DC結(jié)構(gòu)，功放的每一級放大均工作于甲類狀態(tài)。輸入級和電壓放大級采用線性較好的沃爾漫電路，差分管及電流推動管分別為很出名的K170、J74（可用K389、J109孿生對管對換）對管和K214、J77中功率M

4、OS管，功率輸出級為2SC5200和2SA1943大功率東芝管并聯(lián)輸出，功率強(qiáng)勁，驅(qū)動阻抗2的喇叭也輕松自如，毫不費(fèi)力。綜合運(yùn)用了我們前面所學(xué)的知識。設(shè)計完全符合要求關(guān)鍵詞：合并式 功率放大器 雙聲道 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 nonlinear dist

5、ortion 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 enough to

6、 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 amplifier

7、 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 popularization,

8、 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 structu

9、re, 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 output

10、 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- 42 -引言在

11、現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂修養(yǎng)、欣賞口味的不同，令對相同電氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評價。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)際聽音指標(biāo)的平衡與統(tǒng)一。設(shè)計并實(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，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號的非線形失真盡可能的小，效率盡可能的高。用軟件對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，并對其進(jìn)行靜態(tài)分析，動態(tài)分析，顯示波形圖，計算數(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)的場所還是休閑娛樂時，人們都喜歡音質(zhì)好的功率

12、放大器。因此功率放大器在公共場、家庭等都得到了廣泛的應(yīng)用，給許多音樂愛好者帶來了興趣，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)，對本次的設(shè)計的成功很有自信。希望在這次設(shè)計過程中，能夠進(jìn)一步提高我的動手能力，把所學(xué)知識與實(shí)踐相結(jié)合，把這個設(shè)計做得更好。功放在一個音響系統(tǒng)中，是個非常重要的組成部分。功率放大器是將音頻電壓信號轉(zhuǎn)化成音頻信號并驅(qū)動揚(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，如果沒有功率放大器，揚(yáng)聲器就不能放聲,也就無擴(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，對低頻響應(yīng)和失真度有了改進(jìn)，提高了電路的對稱性和開環(huán)指標(biāo)。

13、功率放大器在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀，從使用元件的角度來看，有電子管的功率放大器、晶體管功率放大器、場效應(yīng)管功率放大器、集成電路功率放大器等；從電路結(jié)構(gòu)來看，現(xiàn)在普遍采用合并式電路。 現(xiàn)在我們設(shè)計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。早期由于信號源的輸出電平都比較低，一般在0.2V左右，因此合并式放大器的輸入電平均要在0.2V以下，而現(xiàn)代的信號源已發(fā)生很大的變化。如CD機(jī)已被廣泛使用，現(xiàn)代信號源的輸出電平均在0.5-1V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。前后級放大器是將1訊源選擇2電平控制3電壓放大這三部

14、分獨(dú)為一體，純后級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20W3 輸入靈敏度：100mv4 輸入阻抗;50K歐姆5 電壓增益：40dB6 音調(diào)控制范圍：低音32dB 高音40dB7 開機(jī)延時噪音1-2s8 具有揚(yáng)聲器保護(hù)功能9 電源：交流220V第1章 設(shè)計方案1.1總體方案 1.1.1放大器的功能1) 純后級功放：在功放電路中，不帶信號源選擇、音量控制等附屬功能的功率放大器稱為純后級功放。后級的輸入訊號很單純，就是承接前級的輸出。一般

15、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)信號源在一定輸入時，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。合并式功放價錢較便宜，且使用方便，完全能夠滿足一般的家庭需要。1.2總體框圖圖1-2總體框圖音量控制電路音調(diào)控制電路 前置放大 輸入級 激勵級功放輸出級前置放大電路功放電路保護(hù)電路 電源電路第2章 電路設(shè)計2.1電源電路 電源

16、電路（圖2-1）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)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒄?fù)交替的正統(tǒng)交流電壓變換成單向的脈動電壓。 濾波電路是將脈動電壓中的脈動成分濾掉，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)生變化時保持特定。本次設(shè)計中，主要包括了電源變壓器、整流電路、濾波電路三個部分。沒有穩(wěn)壓電路，因?yàn)楣β史糯箅娐穼﹄妷旱姆€(wěn)定要求不高，所以就不用穩(wěn)壓電路。圖2-1 電源電路原理圖 電路中D1D4為

17、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；IC1、IC2是兩個聲道的功放集成電路；R1、R2、R3、C2（R7、R8、R9、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電源電壓時電路才能正常工作；R4、R5、C3（R10、R11、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，R6、C5（R12、C10）可確保高頻穩(wěn)定性。 信號流程：音頻信號從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

18、，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。2.2合并式功率放大器圖2-2 合并式功率放大器圖2.3前置放大器我們知道在功放機(jī)中有控制放大器（又稱前置放大器圖2-3），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微弱信號進(jìn)行放大，同時還有切換信號和控制音量等功能，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機(jī)箱里的，因此相對于前兩者它又被稱為合并式功放機(jī)。由于現(xiàn)在的Hiend功放機(jī)都是做成分體式的，因此又給我們這樣一個印象：分體式的功放機(jī)就是高級品。但

19、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Hi-end機(jī)對各項(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)計功放機(jī)時，對功率放大器工作時產(chǎn)生的大量熱能會不會對前置放大器的工作有影響這樣的問題也要考慮，因此，為了保證Hiend功放機(jī)在聲音、質(zhì)量上都有一流的水平就必須設(shè)計成分體的形式。但如果功放機(jī)的質(zhì)量根本就沒達(dá)到那么高的水平，而又要將它設(shè)計成分體的形式，不難推斷這很大程度上是出于商業(yè)上的原因了。君不見以往很多廉價日本產(chǎn)套裝機(jī)也有用分體式功放機(jī)的，但這些廉價套裝機(jī)中分體式功放機(jī)的質(zhì)量如何，相信有一定經(jīng)驗(yàn)的讀者心中自然會明白。在

20、音響系統(tǒng)中的前置放大器，是連接信號源與功放的樞紐和橋梁。它有兩個作用：選擇不同的輸入信號，在不同的信號源間進(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。音源選擇電路用來選擇輸入的音頻信號，如磁帶機(jī)、CD機(jī)等。音量控制電路：用來調(diào)節(jié)輸入后級放大器的信號電平的大小，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：用來調(diào)節(jié)信號的低頻、中頻和高頻的成分比例，以滿足不同的聆聽要求。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

21、聽者偏離左、右音箱中線時的聲像偏離，或是校正左、右聲道的增益差。 本次設(shè)計主要運(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。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經(jīng)C27耦合到音量電位器VOLUME，經(jīng)電位器的動臂、R1、C1輸往音調(diào)控制電路,再到平衡控制按鈕。C3和C5對低音頻信號視為開路，C4對高音頻信號視為短路。 低音控制電路：當(dāng)?shù)鸵綦娢黄鱎P3動臂滑到左端時，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），同時從7腳取一路反饋到低音控制電路中，C3、C5將相們相反的中音信號送

22、到低音電位器的左端，對中音進(jìn)行衰減。因?yàn)榉答伝貋淼娜菘勾?，而電位器?0K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，對中音、低音的提升量最大。當(dāng)?shù)鸵綦娢黄鱎P3動臂滑到右端時，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動臂滑到左端時，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），同時從7腳取一路反饋到高音控制電路中，C4將相位相反的高音信號送到高音電位器的左端，對高音進(jìn)行衰減。由于反饋回來的容搞大，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，對高音的提升量最大。當(dāng)高音電位器RP4動臂滑到右端時，與上

23、述情況相反，因而高音衰減最大。圖2-3 前置放大電路原理圖JRC4558是由兩個低噪聲、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=2.5uV；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（圖2-4） 圖2-4 JRC45 58引腳功能表表一 JRC4558引腳功能表引出端序號符號功能1OUT1輸出端12INT1（-）反向輸入端13INT1(+）正向輸入端14VEE負(fù)電源5INT2（-）正向輸入端26INT2(+）反向輸入端27OUT2輸

24、出端28VCC正電源2.4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音者自己的聽音愛好，通過對聲音某部分頻率信號進(jìn)行提升或者衰減，使整個的聲場更加符合聽音者對聽覺的要求。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)兩個旋鈕，用來對音頻信號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。圖2-5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。這種電路一般使用高音、低音兩個調(diào)節(jié)電位器；但在少數(shù)普及型機(jī)中，也有用一個電位器兼作高低音音調(diào)控制電路的。圖2-5所示為負(fù)反饋式高低音調(diào)節(jié)的音調(diào)控制電路。該

25、電路調(diào)試方便、信噪比高，目前大多數(shù)的普及型功放都采用這種電路。圖中C1、C2的容量大于C3，對于低音信號C1與C2可視為開路，而對于高音信號C3可視為短路。低音調(diào)節(jié)時，當(dāng)W1滑臂到左端時，C1被短路，C2對低音信號容抗很大，可視為開路；低音信號經(jīng)過R1、R3直接送入運(yùn)放，輸入量最大；而低音輸出則經(jīng)過R2、W1、R3負(fù)反饋送入運(yùn)放，負(fù)反饋量最小，因而低音提升最大；當(dāng)W1滑臂到右端時，則剛好與上述情形相反，因而低音衰減最大。不論W1的滑臂怎樣滑動，因?yàn)镃1、C2對高音信號可視為是短路的，所以此時對高音信號無任何影響。高音調(diào)節(jié)時，當(dāng)W2滑臂到左端時，因C3對高音信號可視為短路，高音信號經(jīng)過R4、C3

26、直接送入運(yùn)放，輸入量最大；而高音輸出則經(jīng)過R5、W2、C3負(fù)反饋送入運(yùn)放，負(fù)反饋量最小，因而高音提升最大；當(dāng)W2滑臂到右端時，則剛好相反，因而高音衰減最大。不論W2的滑臂怎樣滑動，因?yàn)镃3對中低音信號可視為是開路的，所以此時對中低音信號無任何影響。普及型功放一般都使用這種音調(diào)處理電路。使用時必須注意的是，為避免前級電路對音調(diào)調(diào)節(jié)的影響，接入的前級電路的輸出阻抗必需盡可能地小，應(yīng)與本級電路輸入阻抗互相匹配。圖2-6所示為衰減式高低音調(diào)節(jié)的音調(diào)控制電路。電容C1、C2的容量大于電容C3、C4；對于高音信號C1與C2可視為短路，而對于低音信號則可視為開路；C3與C4對于高音信號可視為短路，而對于中低

27、音信號則可視為開路。圖2-6圖2-10所示為衰減負(fù)反饋混合式高低音調(diào)節(jié)的音調(diào)控制電路。低音輸入衰減網(wǎng)絡(luò)由R1、R2、W1左臂、C1組成，低音負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)由R6、R3、W1右臂、C2組成；高音輸入衰減網(wǎng)絡(luò)由R1、R4、W2左臂、C3組成，高音負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)由R6、R5、W2右臂、C3組成；C1、C2、C3的作用與圖2中的完全一樣。圖2-10圖2-9圖2-8圖2-7目前，許多中高檔AV功放電路中都采用了專用音調(diào)控制IC，如M62411FP、TDA7315、TDA7449等。圖2-7所示的AV功放電路，使用了TDA7449，其內(nèi)部含有高低音調(diào)節(jié)電路，它通過I2C總線由單板CPU輸入控制數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)音調(diào)，高、

28、低音調(diào)節(jié)范圍均為±14dB，調(diào)節(jié)步進(jìn)臺階為2dB每級；該電路外接元件少，控制簡單、精確。3.音量、響度補(bǔ)償、平衡控制等電路常用的音量控制方式是信號衰減式，由電位器來完成。通過調(diào)節(jié)信號的衰減量，改變擴(kuò)音系統(tǒng)輸出功率的大小，從而使揚(yáng)聲器重放出來的聲音強(qiáng)弱得到調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)音量控制?，F(xiàn)在AV功放中一般都使用步進(jìn)式雙聯(lián)同軸電位器作主聲道音量控制。為實(shí)現(xiàn)遙控，也有采用雙聯(lián)馬達(dá)電位器的。在中高檔機(jī)中則使用數(shù)字式電子音量控制的較多，通過可360度全方位旋轉(zhuǎn)的脈沖電位器或按鍵與單片CPU來控制專用音量IC，達(dá)到控制音量的目的。響度補(bǔ)償控制，是為了彌補(bǔ)人耳在音量小時對聲音的低頻域及高頻域的聽覺靈敏度下降的

29、缺陷，而自動改變放大器頻響的一種電路。常用方法是將特定的阻容網(wǎng)絡(luò)接入音量電位器的抽頭*同構(gòu)成響度控制，調(diào)節(jié)音量時使高、低音的提升量自動變化。圖2-8為普及型功放常采用的響度控制電路，當(dāng)音量電位器關(guān)小且開關(guān)SW接通時，電位器W的上半部分與C1構(gòu)成并聯(lián)高音提升網(wǎng)絡(luò)，而電位器下半部分電阻與C2、R并聯(lián)構(gòu)成中高頻衰減網(wǎng)絡(luò)，也就是低音提升網(wǎng)絡(luò)。這樣就起到了等響度補(bǔ)償作用。當(dāng)SW接到斷開位置時，響度補(bǔ)償則取消。平衡控制電路是通過校正左右聲道的增益差來調(diào)節(jié)左右聲道的音量差別，達(dá)到校正聲像偏移的目的。圖2-9為普及型功放常采用的一種控制方式，僅使用一個線性電位器。當(dāng)滑動臂位于中心位置時，兩聲道輸出幅度相等（設(shè)

30、定兩輸入幅度相等），每個聲道的插入損耗均為3dB。當(dāng)滑動臂滑向任一頂端時，一個聲道的強(qiáng)度增加3dB左右，而另一個聲道的強(qiáng)度則變得很小，甚至變?yōu)榱?，這樣就實(shí)現(xiàn)了左右平衡控制。這種電路要求使用的電位器阻值較高，一般為47100k，阻值變化規(guī)律相對于中點(diǎn)具有對稱性。在中高檔AV功放中則大多采用電子平衡控制電路，如圖7所示的TDA7449其內(nèi)部含有電子平衡控制電路，通過單片CPU輸入控制數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)左右平衡量，能在800dB范圍內(nèi)以1dB每級的變化量調(diào)節(jié)左右聲道的平衡變化。t1101.gif (3.34 KB)2009-4-28 00:50t1102.gif (2.83 KB)2009-4-28 00:

31、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 00:50t1106.gif (698 Bytes)2009-4-28 00:50 將來自前置放大器的信號放大到足夠能推動相應(yīng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)所需的功率。 按電路所用的器材分類，可以分為電子管功率放大器、晶體管功率放大器、集成電路功率放大器。晶體管功率放大器：具有體積小、功率大、能耗少等特點(diǎn)，技術(shù)參數(shù)指標(biāo)高，具有良好的瞬態(tài)特性。分立元件構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)，被應(yīng)用在很多功率放大器中。電子管功率放大器：在20世紀(jì)

32、60年代以前均采用電子管作功率放大器，后來被體積小、功率大、耗能少的晶體管所取代。集成電路功率放大器：它的最突出優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，外圍電路簡單，組裝方便，不足之：處是電聲指標(biāo)（功率、頻響、失真度、信噪比等）和音質(zhì)皆不如分立元件組成的放大器。本設(shè)計所采用的是晶體管功率放大器，它克服了電子管功放的兩個缺點(diǎn)，一是阻尼系數(shù)可做得很高，有良好的瞬態(tài)特性，在聲音的節(jié)奏感，力度上要比膽機(jī)明快、爽朗、有力；二是無需變壓器，不僅節(jié)省成本，縮小體積，而且避免了由變壓器所引起的失真。晶體管放大器是現(xiàn)時市場上汽車音響功率放大器的主流產(chǎn)品，品種繁多，檔次齊全。 2.4.1功放原理（圖2-11)左聲道：當(dāng)輸入的音頻信號處于

33、“正半周”時，VT1導(dǎo)通，VT3截止，“正半周”信號經(jīng)VT1、VT2差分放大后，從VT1集電極直接耦合到VT5的基極，經(jīng)VT5放大到足夠的幅度，激勵VT7和VT9輸出正半周的信號。同理，當(dāng)音頻信號處于“負(fù)半周”時，VT3導(dǎo)通，VT1截止，“負(fù)半周”信號經(jīng)VT3、VT4差分放大后，從VT3的集電極直接耦合VT6，的基極，經(jīng)VT6放大到足夠的幅度，激勵VT8、VT10輸出負(fù)半周信號。右聲道：當(dāng)輸入的音頻信號處于“正半周”時，VT11導(dǎo)通，VT13截止，“正半周”信號經(jīng)VT11、VT12差分放大后，從VT11集電極直接耦合到VT5的基極，經(jīng)VT15放大到足夠的幅度，激勵VT17和VT19輸出正半周的

34、信號。同理，當(dāng)音頻信號處于“負(fù)半周”時，VT13導(dǎo)通，VT11截止，“負(fù)半周”信號經(jīng)VT13、VT14差分放大后，從VT13的集電極直接耦合VT16，的基極，經(jīng)VT16放大到足夠的幅度，激勵VT18、VT10輸出負(fù)半周信號。 （以左聲道為例）輸入級：VT1、VT2構(gòu)成NPN型差分放大電路，VT3、VT4構(gòu)成PNP型差分放大電路。共同組成了互補(bǔ)對稱的差分輸入放大級。R16、R17、R18、R36、R37組成輸入級的偏置電路。激勵級：VT5、VT6組成單端推挽電壓放大級，也是作為功率放大級的激勵級。對稱互補(bǔ)輸出級；VT7、VT8是功率放大推動管，而VT7與VT9組成NPN型功率復(fù)合管，VT8與VT

35、10組成PNP型功率復(fù)合管。圖2.11 功放原理圖2.5音頻功率放大電路 首先調(diào)試放大電路（圖2-12 圖2-13），輸入信號為0.5V1HZ/0Degr，運(yùn)行結(jié)果如下:圖2.12 音頻功率放大電路圖2.13 音頻功率放大電路圖 部分運(yùn)行保留結(jié)果說明如下Oscilloscope data for 音頻功率放大電路.ewbTime base: 0.5 seconds per divisionTime offset: -0.115 secondsChannel A sensitivity : 0.5 volts per divisionChannel A offset: 0 voltsChanne

36、l B sensitivity : 5 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-1.250000000000e-01 -5.2760e-01 1.0518e+01 1.875000000000e-01 -6.6825e-01 1.3338e+01 2.500

37、000000000e-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 4.6890e+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 模擬話筒輸入信號為（2

38、-14 2-15）：10mv 20KHZ/0Deg模擬線路輸入信號為：10mv 50HZ/0Deg圖2.14 音頻功率放大電路圖2.15 音頻功率放大電路 部分運(yùn)行結(jié)果說明：Oscilloscope data for 合并式音頻功率放大器.ewbTime base: 0.01 seconds per divisionTime offset: -0.0155 secondsChannel A sensitivity : 0.01 volts per divisionChannel A offset: 0 voltsChannel B sensitivity : 20 volts per divi

39、sionChannel 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 1.0002e-03 2.3472e+00 3.125000000000e-06 1.0141e-03 2.3430e+00 6.250000000000e-06 1.0279e-03 2.3387e+00

40、 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 5.6630e+00 2.978125000000e-03 1.1949e-02 5.6745e+00 2.981250000000e-03 1.1956e-02 5.6858e+00 2.9843750000

41、00e-03 1.1964e-02 5.6962e+00 2.987500000000e-03 1.1971e-02 5.7050e+00 根據(jù)運(yùn)行調(diào)試結(jié)果得： 話筒輸入信號： 頻率響應(yīng) <100KHZ 輸入電壓 <50mv 線路輸入信號 頻率響應(yīng) >30HZ 輸入電壓 <10mv最大不失真的電壓臨界值為50mv/100mv2.2音頻功率放大電路（圖2-16）圖2.16 音頻功率放大電路 變壓器采用中心抽頭、次級電壓為雙18V的電源變壓器；整流電路為橋式整流電路（正、負(fù)雙電源），形式采用橋堆；濾波電路采用電容濾波，具有的特點(diǎn)：輸出電壓波型連續(xù)且比較平滑，輸出電壓的平均值

42、提高（橋式整流U0=1.2U2），輸出的直流電壓為24V，直流電流為2A，交流電源頻率為50HZ，根據(jù)公式C（35）得：Rl = =12, C4×=3333uF12濾波電容采用6800uF。 電路中接入R6和R5，組成電壓串聯(lián)負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。交流閉環(huán)增益為KVC1R5/ R622dB。R6 同時又使電路構(gòu)成直流全閉環(huán)組態(tài)，確保電路直流工作點(diǎn)穩(wěn)定。220V市電經(jīng)過開關(guān)S1和保險管（F1），后進(jìn)入變壓器初級，變壓器的次級輸出雙18V交流，雙18V送入由D1組成的橋式整流電路，經(jīng)過橋式整流和C1，C2（6800UF/35V）的濾波后，輸出的空載電壓約為正負(fù)24V左右（U=1.414*18V），

43、正負(fù)24V為JRC4558和功放電路以及保護(hù)電路。內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。主要保護(hù)電路有：短路保護(hù)、熱保護(hù)、地線偶然開路、電源極性反以及負(fù)載泄放電壓反沖等。 TDA2030各腳電壓，5腳24V正常，4腳12V輸出腳正常，2腳12V正常，1腳信號輸入腳12V正常調(diào)節(jié)電壓，不斷減小電壓值，當(dāng)輸入電壓為0.3V，1KHZ時，輸出曲線不再失真，而功率值也達(dá)到了要求的10W值。于是確實(shí)輸入電壓。從圖3也可以看出，輸入波形相對于輸出其峰值微不可見，可見放大倍數(shù)之大。2.6運(yùn)行結(jié)果分析1、電路中設(shè)置了兩個滑動變阻器，分別為調(diào)節(jié)話筒及前置級相對信號的強(qiáng)弱，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)其阻值，便可得到總音量效果。2、

44、輸出功率的調(diào)試 在輸入信號端輸入正弦波信號，用雙蹤示波器觀測ui,uo的波形，當(dāng)剛好不出現(xiàn)削波失真時，可得Po（Po=uo2/RL）值。3、整機(jī)頻率特性調(diào)試當(dāng)?shù)皖l截止頻率不滿足設(shè)計要求時，應(yīng)增大耦合電容值。當(dāng)高頻截止頻率不滿足時，更換頻率高的集成運(yùn)放。4、 如果輸出的正弦波波形幅度呈波浪變化（波形周期個數(shù)變密），說明低頻干擾（噪聲），此時應(yīng)查靜噪電容，更換或調(diào)整。如果輸出的正弦波波形有毛刺（波形周期個數(shù)變疏），說明有高頻干擾（噪聲），應(yīng)調(diào)整高頻反饋電容。2.7保護(hù)電路保護(hù)電路是用來保護(hù)功放管和揚(yáng)聲器，它的幾種形式：(1) 切斷負(fù)載式保護(hù)電路：主要是由過載檢測及放大電路、繼電器兩部分組成。當(dāng)放大

45、器輸出過載或是中點(diǎn)電位，過載檢測電路輸出過載信號，經(jīng)放大后啟動繼電器動作，使揚(yáng)聲器斷開，從而保護(hù)了揚(yáng)聲器。（2）分流式保護(hù)電路：由過載檢測及分流控制組成，當(dāng)輸出過載時，過載檢測電路輸出過載信號，控制并聯(lián)在兩功率管基極之間的分流電路，使其內(nèi)阻減小，分流增加，減少了大功率管的輸出電流，保護(hù)功率管和揚(yáng)聲器。（3）切斷信號式保護(hù)電路；當(dāng)功率放大器輸出過大的功率時，由過載保護(hù)電路檢測到過載信息，經(jīng)處理放大后，傳給觸發(fā)器等控制器，由控制器輸出控制電平，將輸入到功誨放大器的信號接地或切斷輸入通路。（4）切斷電源式保護(hù)電路：在功率放大器因過載等原因而出現(xiàn)過流時，保護(hù)電源電路。本設(shè)計中采用的是切斷負(fù)載式保護(hù)電路

46、。因?yàn)樵诟鞣N功率放大器中最常用，所以就選切斷負(fù)載式保護(hù)電路。 (1)直流保護(hù)：當(dāng)功率放大電路發(fā)生故障，其輸出端出現(xiàn)的直流電壓的絕對值超過設(shè)計限度時，保護(hù)電路中的直流檢測電路即把它檢測出來，變成控制信號。控制信號經(jīng)放大后控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動保護(hù)繼電器動作，斷開功率輸出電路，使揚(yáng)聲器得到保護(hù)。同時，控制信號還啟動指示電路工作，使保護(hù)指示燈閃爍報警。(2)過載保護(hù)：當(dāng)輸出電流超過額定輸出電流的1倍左右時，過載檢測電路輸出保護(hù)控制信號，控制輸出電路斷開，保護(hù)揚(yáng)聲器及功放。(3)開機(jī)延時接通保護(hù)：通過開機(jī)延時電路控制繼電器驅(qū)動電路的工作狀態(tài)，使繼電器在開機(jī)時延時14秒鐘接通揚(yáng)聲器，以避免開機(jī)過程中產(chǎn)生的

47、浪涌電流沖擊揚(yáng)聲器，使其音圈移位。該電路以Q4、Q5為中心，組成了直流電壓取樣檢測電路。圖中的Q1、Q2等系右聲道功率輸出電路（左聲道功率輸出電路圖中未畫出）。右聲道的直流電壓取樣信號經(jīng)由R6（左聲道取樣信號經(jīng)由R21）衰減、隔離，C2、C3濾波，送往Q4、Q5、R7組成的互補(bǔ)式直流檢測電路進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)右（或左）聲道的功率輸出電路出現(xiàn)正極性的較大的直流失調(diào)電壓時，電流經(jīng)R6（或R21）、Q4的be結(jié)到地，Q4導(dǎo)通，其集電極輸出控制電平，經(jīng)R8、D2送Q7放大后，輸往RS觸發(fā)器。同樣，功率輸出電路中出現(xiàn)負(fù)的直流失調(diào)電壓時，電流經(jīng)地、Q5的be結(jié)、R6（或R21）、OCL電路中點(diǎn)，Q5導(dǎo)通，也輸出

48、控制電平。這種取樣檢測方式為互補(bǔ)方式。 R1、R2、R3、R4、Q3等組成了過載檢測電路（左聲道的過載檢測電路未畫出）。R1、R2分別用來對輸出級上、下臂功率管的過載情況進(jìn)行取樣。Q3對輸出電路進(jìn)行過載狀態(tài)監(jiān)測。R1兩端的電壓與功率管Q1的發(fā)射極電流成正比，該電壓經(jīng)過R3、R4、R2衰減分壓，成為Q1發(fā)射結(jié)的正向偏壓。調(diào)整R3、R4的阻值，可使此電壓在額定輸出狀態(tài)下不能使Q3導(dǎo)通。當(dāng)功放工作異常致使Q1嚴(yán)重過載時，流過R1的電流大增。從而產(chǎn)生足以使Q3導(dǎo)通的正向偏壓，使Q3導(dǎo)通，輸出監(jiān)控信號，經(jīng)Q7放大后送到觸發(fā)器，使觸發(fā)器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，繼電器釋放，斷開功率輸出電路。例如，Q1發(fā)射極瞬間輸出電

49、流達(dá)到10A時，R1兩端的電壓可達(dá)0.25×10A=2.5V。這一電壓經(jīng)R3、R4、R2分壓，仍大于0.7V，足以使Q3導(dǎo)通。下臂功率管則從R2兩端取出電壓，經(jīng)R1、R3、R4分壓后，提供給Q3監(jiān)測。 為了使過載保護(hù)電路不影響放大器的正常使用，電路中增加了C1。C1與R3組成濾波網(wǎng)絡(luò)，避免Q3被高頻強(qiáng)信號誤控導(dǎo)通。另外，為避免Q3損壞而失去保護(hù)作用，有的電路中還在Q3基極與地間增加了一個電阻和二極管組成的箝位電路。當(dāng)Q3基極的電壓過高時，通過此電路分流限壓，保護(hù)Q3。D1、D2在電路中起隔離作用，避免過載保護(hù)檢測電路與直流保護(hù)檢測電路互相影響。 圖2-17中，C6為延時電容，C6、R

50、12、R13與D4、Q8組成延時電路，開機(jī)時，觸發(fā)器輸出的高電平經(jīng)R12、R13分壓后向C6充電。由于C6兩端的電壓不能突變，其正端在開機(jī)時被拉低為地電位，加之C6的充電電路時間常數(shù)較大，以及D4的存在，使Q8不能立即導(dǎo)通。當(dāng)C6正端所充電壓達(dá)到5.6V0.7V6.3V時，D4導(dǎo)通,Q8也導(dǎo)通,繼電器吸合，功率輸出電路接通，達(dá)到開機(jī)延時保護(hù)的目的。 圖2-17中的觸發(fā)器則是一個由4001集成塊中的“或非”門組成的典型RS觸發(fā)器，設(shè)C4負(fù)端接R端，Q7集電極接S端，則輸出端Q與R、S端的關(guān)系見附表。附表RS觸發(fā)器真值表圖2中，C4為觸發(fā)器的預(yù)置（初始化）電容，即一開機(jī)就使R端為1，使觸發(fā)器輸出高

51、電平，經(jīng)延時后，驅(qū)動Q8導(dǎo)通，J24吸合，接通揚(yáng)聲器工作。另外，由于功率放大電路上、下臂間不可能完全對稱，Q1、Q2的工作點(diǎn)在開機(jī)時，容易產(chǎn)生偏差，致使輸出中點(diǎn)電位偏離0V，并通過直流檢測和放大電路去影響觸發(fā)器的S控制端，干擾延時保護(hù)的正常工作。為了避免這種現(xiàn)象，該電路在直流檢測電路的輸入端與地間增加了Q6。開機(jī)時，經(jīng)C4提供的預(yù)置電壓，使Q6飽和導(dǎo)通，迫使直流檢測輸入端的絕對值電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.7V，而無監(jiān)測電平輸出。C4與Q6的be結(jié)、R11組成的充電回路的時間常數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于OCL電路工圖2-17作點(diǎn)建立的時間，保證保護(hù)電路能可靠地工作。圖2-17中由4001集成塊中兩個“或非”門和Q9、D

52、7等組成的保護(hù)指示電路，4001c、4001d接成“非”門，與R17、R18、C7組成一個多諧振蕩器。調(diào)整其阻容值，可以改變振蕩器的振蕩頻率。振蕩器輸出的方波信號，經(jīng)R16隔離，再通過Q9放大后驅(qū)動D7閃亮報警。D6是隔離二極管，在Q8飽和導(dǎo)通、繼電器吸合、功放正常工作時，通過D6使4001c的反饋電壓到地，強(qiáng)迫振蕩器停振，并使4001d輸出高電平，控制D7常亮。當(dāng)Q8截止電路處在保護(hù)狀態(tài)時，D6反向截止，避免Q8集電極的高電平影響振蕩器的工作在檢修功放的輸出電路中，常常會遇到繼電器不能吸合的故障，除了功放中點(diǎn)電壓偏移引起電路保護(hù)之外，保護(hù)電路本身不正常也是故障的原因之一。常見的功放保護(hù)電路有

53、兩種，一種是分立元件組成的電路，另一種是由集成電路組成的保護(hù)電路。兩種電路在實(shí)際應(yīng)用中都十分常見，下面以PCI237構(gòu)成的功放保護(hù)電路為例介紹其電路原理和檢修方法。由PCI237組成的保護(hù)電路保護(hù)范圍包括：中點(diǎn)電壓漂移保護(hù)、功放末級過流保護(hù)等。電路的保護(hù)十分靈敏，保護(hù)電路的動作時間小于1秒，只要外圍電路的元件選取得當(dāng)，電路工作十分可靠。但此類保護(hù)電路，因?yàn)殡娐返撵`敏度太高，有時會出現(xiàn)誤保護(hù)的故障，此時若在集成電路的，兩腳分別對地加接一只：104的電容，可以有效防止誤保護(hù)的發(fā)生。其電路工作原理如下（圖3）：電路中的、兩腳都是保護(hù)電路的輸入端，當(dāng)腳電路外圍出現(xiàn)正電壓或負(fù)電壓時，電路的繼電器輸出端腳

54、則輸出高電平，繼電器因沒有回路電流而不能吸合，起到電路保護(hù)的作用。本電路的檢修十分簡單，只要檢查、兩腳的外圍電路和供電是否正常，就可以很快的找出故障部位。如果腳的電壓為正電壓或者負(fù)電壓，且繼電器不吸合，那么說明功放末級有故障。應(yīng)該先檢查并排除功放末級電路的故障。另外，當(dāng)電路中有其他的脈沖干擾時，也會引起繼電器誤保護(hù)，采用CPU功能控制的功放，一日CPU工作時出現(xiàn)干擾脈沖，也會引起本電路的保護(hù)。在、腳加上兩個電容，可以防止CPU電路的工作脈沖對本電路的干擾而引起誤保護(hù)。實(shí)際上在應(yīng)用中。加上此電容也可提高電路的穩(wěn)定性，本電路的常見故障元件為：腳供電電壓二極管D2(1N4007)，腳外圍對地電容C4

55、損壞(多數(shù)情況下為電容引腳銹斷)等等。如一臺聲寶BD808功放機(jī)。出現(xiàn)無規(guī)律性自動保護(hù)的現(xiàn)象，在音量開大時頻繁自動保護(hù)。開機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)在功放正常放音時無失真的現(xiàn)象，說明功放末級放大電路正常(如果放音失真那么就說明末級放大電路中的輸出有直流電壓此時繼電器保護(hù)則是屬于中點(diǎn)電壓漂移而保護(hù)?？梢愿鶕?jù)聲音的輸出是否失真來斷定是哪一部分的原因)，應(yīng)著重檢查保護(hù)電路。保護(hù)電路是由集成電路UPCI237組成，其典型應(yīng)用電路與附圖電路基本相同，于是檢查并代換電路中的元件，但故障依舊。更換集成電路也沒能排除故障。在電路保護(hù)時測集成電路UPC1237的腳有不穩(wěn)定的電壓出現(xiàn)。經(jīng)分析，這大都是交流成分串入電路中引起集成電路保護(hù)，對于此現(xiàn)象，只要在電路的腳對地接一只標(biāo)稱容量為104的瓷片電