音频功率放大器电路
音频功率放大电路实验报告分析
实验报告课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________一、实验目的和要求1、理解音频功率放大电路的工作原理。
2、学习手工焊接和电路布局组装方法。
3、提高电子电路的综合调试能力。
4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。
二、实验内容和原理（必填）音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。
按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。
作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。
它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。
为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。
为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。
扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。
专业： 姓名：学号： 日期： 地点： 桌号装订线点名册上的序号前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级前置放大电路：前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。
前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。
由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。
理想闭环电压放大倍数为：231R R A vf +=输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级：对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。
集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。
LM386低电压音频功率放大器的原理与典型应用电路
LM386低电压音频功率放大器的原理与典型应用电路一、原理1.放大器电路LM386的输入引脚，可以通过调整外部元件电路调整增益，增益范围从20倍到200倍。
放大器电路包括输入、放大和输出级，其中输入有一个偏置电压，可以控制输入信号的直流偏置点。
输入级接收输入信号，并经过放大级放大，通过负反馈控制放大倍数。
2.功率放大器电路功率放大器电路主要是通过电阻分压来控制放大倍数，输出级通过高频电容分离耦合，使得直流分量被滤除。
功率放大器电路接受放大器电路的输出信号，并经过功率放大，输出给负载。
同时，电路还包括一个输出级，用于调整输出电平。
1.单端输入单端输出应用该电路适用于将单声道音频信号放大输出。
其中输入端是音频信号源，通过输入电阻分压至适合的放大范围，然后接入LM386芯片的PIN3引脚。
通过调节电阻和电容，设定合适的放大倍数和频率响应。
最后，从PIN5引脚获得放大的单声道音频信号，通过耳机等设备输出。
2.双端输入单端输出应用该电路适用于将双声道音频信号混合后放大输出，适合于立体声音频放大。
首先，将左声道音频信号经由电容耦合至LM386芯片的PIN2引脚，右声道信号经由电阻耦合至PIN3引脚。
然后，将两路信号通过电流相加，通过Rf电阻反馈至OP-AMP的控制端，使得两路信号进行混音。
最后，调节电阻和电容，得到合适的增益和频率响应。
3.平衡差动输入双端输出应用该电路适用于将左右两个声道信号分别放大输出，实现立体声播放。
先将左声道信号通过电容耦合至LM386芯片的PIN2引脚，右声道信号经由电容耦合至PIN3引脚。
然后，将两路信号分别通过对应的电阻反馈至OP-AMP的控制端，使得两路信号分别放大输出。
最后，通过输出级的电容和电流限制等元件，实现双端输出。
总结：LM386低电压音频功率放大器的原理基于运放放大器设计，包括放大器电路和功率放大器电路。
典型应用电路有单端输入单端输出、双端输入单端输出和平衡差动输入双端输出等，分别适合不同的音频放大需求。
各类音频放大电路
D类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、C类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类放大器给忘掉了，事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一)，甚至还有E 类、F类、G类、H类及S类等(注二)，只是这些类型的电路与D类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)如表一所示:表一各類功率放大器的效率比随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。
因此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。
如图1所示(注三)，在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB类放大。
所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的电子产品。
圖 1 D類及AB 類效率比A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作，如图2所示，以求放大后的信号不失真。
所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率效益”（Power Efficiency）低，最大只有25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率，极不适合做功率放大。
但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用A类放大器。
图1图2(a)、(b)皆属A类放大器，设计时让V CE=1/2V CC，以求最大不失真范围。
注意到V i 不输入时仍有0.5V CC/R L的电流流过晶体管，所以晶体管需要良好的散热环境。
由于“共集极”组态（图2(a) Common Collector组态又称“射极跟随器”）转移特性曲线较“共射极”组态（图2(b) Common Emitter组态）有较佳的线性度（亦即失真较低）及较低的输出组抗，因此，同属于A类放大器，射级随耦器却较常被当成输出级使用（“共射级”组态较常被当成“驱动级”使用）。
MOSFET功放电路
目录场效应管功率放大电路 (1)场效应管80W音频功率放大电路 (1)一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图 (2)100W的MOSFET功率放大器 (2)场效应管(MOSFET)组成的25W音频功率放大器电路图 (4)一种单电源供电的MOSFET功放电路 (6)100W的V-MOSFET功率放大器电路 (6)100W场效应管功率放大电路 (8)全对称MOSFET OCL功率放大器电路图 (9)场效应管功率放大电路如图所示电路是采用功率MOSFET管构成的功率放大器电路。
电路中差动第二级采用2SJ77***率MOSFET，电流镜像电路采用2SK214。
其工作电流为6mA，但电源电压较高(为±50V)，晶体管会发热，因此要接人小型散热器。
场效应管80W音频功率放大电路一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图100W的MOSFET功率放大器电路图关于电路电容C8是阻止直流电压，如果从输入源的输入直流去耦电容。
如果畅通，将改变这个直流电压偏置值S后续阶段。
电阻R20限制输入电流到Q1 C7 -绕过任何输入的高频噪声。
晶体管Q1和Q2的形式输入差分对和Q9和Q10来源1毫安左右建成的恒流源电路。
预设R1用于调整放大器的输出电压。
电阻R3和R2设置放大器的增益。
第二差的阶段是由晶体管，第三季度和Q6，而晶体管Q4和Q5形式电流镜，这使得第二个差分对漏一个相同的电流。
这样做是为了提高线性度和增益。
Q7和Q8在AB 类模式运行的功率放大级的基础上。
预设R8可用于调整放大器的静态电流。
电容C3和电阻R19组成的网络，提高了高频率稳定度和防止振荡的机会。
F1和F2是安全的保险丝。
电路设置设置在中点R1开机前，然后慢慢调整为了得到一个最低电压（比50mV）输出。
下一步是成立的静态电流，并保持在最低电阻预设的R8和万用表连接跨标记点电路图X和Y的调整R8使万用表读取16.5mV对应50mA的静态电流。
MOSFET功放电路
目录场效应管功率放大电路 (1)场效应管80W音频功率放大电路 (1)一款性能极佳的JFET-MOSFET耳机功放电路图 (2)100W的MOSFET功率放大器 (2)场效应管(MOSFET)组成的25W音频功率放大器电路图 (4)一种单电源供电的MOSFET功放电路 (6)100W的V-MOSFET功率放大器电路 (6)100W场效应管功率放大电路 (8)全对称MOSFET OCL功率放大器电路图 (9)场效应管功率放大电路如图所示电路是采用功率MOSFET管构成的功率放大器电路。
电路中差动第二级采用2SJ77***率MOSFET，电流镜像电路采用2SK214。
其工作电流为6mA，但电源电压较高(为±50V)，晶体管会发热，因此要接人小型散热器。
场效应管80W音频功率放大电路图100W的MOSFET功率放大器电路图关于电路电容C8是阻止直流电压，如果从输入源的输入直流去耦电容。
如果畅通，将改变这个直流电压偏置值S后续阶段。
电阻R20限制输入电流到Q1 C7 -绕过任何输入的高频噪声。
晶体管Q1和Q2的形式输入差分对和Q9和Q10来源1毫安左右建成的恒流源电路。
预设R1用于调整放大器的输出电压。
电阻R3和R2设置放大器的增益。
第二差的阶段是由晶体管，第三季度和Q6，而晶体管Q4和Q5形式电流镜，这使得第二个差分对漏一个相同的电流。
这样做是为了提高线性度和增益。
Q7和Q8在AB 类模式运行的功率放大级的基础上。
预设R8可用于调整放大器的静态电流。
电容C3和电阻R19组成的网络，提高了高频率稳定度和防止振荡的机会。
F1和F2是安全的保险丝。
电路设置设置在中点R1开机前，然后慢慢调整为了得到一个最低电压（比50mV）输出。
下一步是成立的静态电流，并保持在最低电阻预设的R8和万用表连接跨标记点电路图X和Y的调整R8使万用表读取16.5mV对应50mA的静态电流。
注意事项质量好的印刷电路板组装的电路。
音频功率放大器原理图
音频功率放大器原理图
音频功率放大器是一种用于提高音频信号功率的电路，通常用于音响系统和放大器中。
它能够将输入的低功率音频信号转换为输出的高功率音频信号，从而驱动扬声器发出更大的声音。
音频功率放大器的原理图如下所示：
（在此插入音频功率放大器原理图）。
原理图中包括输入端、放大电路、输出端和电源端。
输入端接收来自音源的低功率音频信号，放大电路对该信号进行放大处理，输出端将放大后的高功率音频信号传送至扬声器，电源端则为整个电路提供所需的电源电压。
放大电路是音频功率放大器的核心部分，它通常由功率放大器芯片、电阻、电容和电感等元件组成。
功率放大器芯片是最关键的部分，它能够将输入信号进行放大，并输出到扬声器。
电阻、电容和电感则用于对输入信号进行滤波和匹配，以保证信号质量和稳定性。
音频功率放大器的工作原理是将输入的音频信号转换为相应的电压信号，并通过放大电路进行放大处理，最终输出为高功率音频信号。
这样的设计能够满足扬声器对音频信号的驱动需求，使得音响系统能够发挥出更好的音质和音量表现。
在实际应用中，音频功率放大器可以根据需要进行不同的设计和调整，以满足不同的音响系统和放大器的要求。
例如，可以根据功率放大器芯片的规格和电路参数进行合理的选择，以及根据扬声器的阻抗和灵敏度进行匹配，从而实现最佳的音频放大效果。
总的来说，音频功率放大器是音响系统和放大器中不可或缺的部分，它能够将输入的低功率音频信号转换为输出的高功率音频信号，从而驱动扬声器发出更大的
声音。
通过合理的设计和调整，可以实现更好的音质和音量表现，从而提升整个音响系统的性能和体验。
音频放大电路
音频放大电路AN7115音频功率放大电路极限参数：Vcc=13V，耗散功率（不带散热器）为1.2W，带散热器的条件下为2.25W。
工作温度-20—70℃，适合于小型便携式收录音机及音响设备作功率放大器。
AN7114 音频功率放大电路极限参数：Vcc=11V，耗散功率（不带散热器）为1.2W，带散热器的条件下为2.25W。
工作温度-20—70℃，适合于小型便携式收录音机及音响设备作功率放大器。
BA313 带ALC录放音电路自动电平控制范围宽，工作电压范围宽（3—12V），高增益，低失真，低噪声。
BA328 立体声前置放大电路BA328极限参数如下：最高电源电压18V，最大功耗：540mW，工作温度：-25-70℃。
BA532音频功率放大电路在电源电压为13.8V时，8Ω负载阻抗，THD=10%时，输出功率可达5.8W，纹波抑制比高达40dB，引脚与BA511A、BA521相同。
常用于汽车立体声收录音机，收音机、电视机和磁带录音机中作功率输出电路。
BA536 4.5W双声道功率放大电路输出功率每声道4.5W（4Ω负载阻抗，12V电源电压时），5.5W（3Ω负载阻抗，12V电源电压时）。
纹波抑制比55dB，失真度：THD=1.5%（Po=0.5W时），串音小于57dB，工作电压5-12V，可以方便地构成BTL电路。
极限参数：Vcc=18V，功耗：工作温度：-20-75℃。
HA1377是日本日立公司生产的功率放大集成电路，在一块硅片上有两组功放电路，具有较高的输出功率，13.2V电源电压下，在4Ω负载THD=10%时可获得5.8W输出功率。
在BTL连接时，在以上相同条件可获得17W的输出功率。
适合于便携式、台式单声道及立体声双声道录音机等音响设备，采用12引线单列直插式塑料封装结构，外形如图1。
[1].谐波失真小，在100Hz-10kHz下不大于1%。
[2].电路内部具有耐浪涌保护电路。
[3].内部设有热切断保护电路。
A、B、AB、D类音频功率放大器
D类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、C类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类放大器给忘掉了，事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一)，甚至还有E 类、F类、G类、H类及S类等(注二)，只是这些类型的电路与D类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)如表一所示:偏压分类A类AB类B类D类理想效率25% 介于A与B类之间78.5% 100%表一各類功率放大器的效率比随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。
因此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。
如图1所示(注三)，在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB类放大。
所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的电子产品。
圖 1 D類及AB 類效率比較A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作，如图2所示，以求放大后的信号不失真。
所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率效益”（Power Efficiency）低，最大只有25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率，极不适合做功率放大。
但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用A类放大器。
图1图2(a)、(b)皆属A类放大器，设计时让V CE=1/2V CC，以求最大不失真范围。
注意到V i 不输入时仍有0.5V CC/R L的电流流过晶体管，所以晶体管需要良好的散热环境。
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TDA2030集成电路功率放大器设计
一、设计题目集成电路功率放大器
二、给定条件
设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。
性能主要指标：
输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；
频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）
谐波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）；
输出阻抗：≤0.16Ω;
输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时）
三、设计内容
1．根据具体电路图计算电路参数
2．选取元件、识别和测试。
包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。
3．了解有关集成电路特点和性能资料情况
4．根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图
5．制作印刷线路板
6．电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指
导书》有关放大器测试过程
7．实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。
四、功率放大电路的测试基本内容
注意：将输入电位器调到最大输入的情况。
1．测量输出电压放大倍数A
u
测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHｚ 70 mv（振幅值100mv），输出负
载电阻分别为4Ω和8Ω。
2．测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。
②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。
3．测量上、下限截止频率f
H 和f
L
测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。
五、参考资料
TDA2030简介：TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。
我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。
TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。
根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。
另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。
然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。
TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。
在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。
TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。
该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。
该电路可供低频课程设计选用。
双电源供电BTL音频功率放大器
工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号V in通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为K VC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。
R3 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。
TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益K VC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。
由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的，即： U01≈U in·R3 / R2
U02≈－U01·R9 / R5
∵ R9＝R5 ∴ U02 ＝－U01
因此在扬声器上得到的交流电压应为：
⎢U Y ＝ U01 -（-U02）＝ 2U01＝ 2U02
扬声器得到的功率 P Y按下式计算：
P Y ＝＝＝４＝4 P MONO
BTL 功放电路能把单路功放的输出功率（P MONO）扩展4倍，但实际上却受到集成电路本身功耗和最大输出电流的限制，该电路若在V S＝±14V工作时，P O＝28W。
若在V S＝±16V或±18V（TDA 2030A）工作时，输出功率会增加，但调试中应密切注视两块电路输出端（④脚）的直流电平，它们对地的电平都近似为零，为
图 1 BTL 功放电路
了保护扬声器不被
烧坏，通常要在扬声器回路中串联快速熔断丝。
其电路印刷板见图2。
BTL电路元件清单（单声道）
电容：1μF×1 22μF×2 0.22μF×2 2200μF×2 0.1μF×2
电阻: 22KΩ×5 680Ω×2 1Ω1W×2 二极管:1N4001×4 1N4004×4
电位器: 22KΩ
图2
单电源供电音频功率放大器
单电源供电音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA 2030和较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。
特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。
OTL电路元件清单（单声道）
电容：1μF×1 22μF×1 0.22μF×1 2200μF×2 0.1μF×1 2.2μF×1
电阻: 22KΩ×2 4.7KΩ×1 1Ω1W×1 100KΩ×3 150KΩ×1
二极管:1N4001×2 1N4004×4
电位器: 22KΩ
双声道OTL音频功率放大器印刷电路图：
TDA2030集成电路OCL功放电路
OCL电路元件清单（单声道）
电容：1μF×1 2200μF×2 22μF×1 0.1μF×2 0.22μF×1电阻: 22KΩ×2 680Ω×1 1Ω1W×1
二极管:1N4001×2 1N4004×4
电位器: 22KΩ。