基于LM1875的高保真功率放大器
课程设计报告
课题：基于LM1875的高保真功率放大器
【摘要】：高保真音响技术技术的发展，使整个音响技术领域发生了巨大的变化，它不仅融合了音频技术和功放技术，现代人对听觉的水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多，高保真音响克服了这个缺点，它能够如实地反映出声音信号的音色、音高和音强等音质状况本来面貌的能力，同时对声音信号进行必要的修饰和加工。
因此，我们这次研究的对象是高保真音响。
本文主要介绍LM1875音频放大器，它在音频应用场合提供非常低的失真度和高质量的音色，还具有了高增益、快转换速率、宽功率带宽、大输出电压摆幅、大电流能力和非常宽的电源范围等特性。
系统采用大回环电压负反馈控制输出，配以普通双路桥式整流滤波电路。
它可用于高品质音频系统、立体声唱机等等。
【关键词】：功放、高保真、LM1875
【引言】：随着电视技术、音响技术和数字技术的不断发展，以及人们生活水平的不断提高，各种家庭影院的新技术、新品种器材不断涌现，面对玲琅满目的音响器材，音响爱好者无从下手，往往投入了大资金而得不到很好的重放效果。
高保真音响就克服了传统音响的这些缺点，表现出了声音的真实性，我们所做的LM1875高保真音频放大器就是使重放的声音跟真实的声音高度相似。
如果从重放声的角度来讲，高保真音响系统非常讲究表现音乐的内涵和细节，通过器材的重放能够表现出音乐所要表达的深刻含义，与欣赏者产生情感上的交流，在重放时对音乐中的细微声音都能表现出来。
一、高保真的组成：
1.高保真的设备：高保真音响系统通常由高保真音源、音频放大器和扬声器三
大部分组成。
高保真音源有调谐器、录音座、电唱机、CD唱机、VCD影碟机、DVD影碟机、传声器等。
它们为音响系统提供高保真的音频信号。
音频放大器是音响系统的主体，包括前置放大器和功率放大器两部分，必要时可插入图示均衡器。
音频放大器对音频信号进行处理的放大，用足够的功率去
推动扬声器系统发声。
扬声器系统是一种电声换能器。
音响系统中用得最多的是电动式扬声器，它利用磁场对载流导体的作用实现电声能量转换。
2. 高保真音响系统的主要技术指标：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。
1）、频率响应：所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围、以及声波的幅度随频率的变化关系。
一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝（dB）为单位要表示其频率的幅度。
音响系统的总体频率响应理论上要求为20~20000Hz，在实际使用中往往由于电路结构、元件的质量等原因，不能够达到该要求，但一般至少要达到32~18000Hz。
在选择功率放大器时就需要注意其频率响应这个指标越宽越好。
2）、信噪比：所谓信噪比是指音响系统的对音源软件的重放声与整个系统所产生新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等，如：机器内部的松动产生振动而发出的机械噪声；电气开关接触不良产生的电气噪声；电源滤波效果不好产生的交流噪声等等，这些噪声直接影响了音响系统重放的效果。
一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时的系统噪声输出功率的对数比值分贝（dB）表示，一般音响系统的信噪比至少在85dB以上。
消费者在无测试仪器的情况下，可以在功率放大器无输入信号时（静态），适当开大音量电位器，靠近喇叭如果听不到任何噪声，则说明音响系统的噪声较小，信噪比指标较好。
3）、动态范围：动态范围是指音响系统重放时的最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，其表示单位为分贝（dB）。
一般性能较好的音响系统的动态范围在100dB以上。
4）、失真：失真是指音响系统在对音源信号进行重放后，与原信号相比使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化，从几何学的角度讲即经过
放大器的输入信号与输出信号的波形在形状上产生了变化。
音响系统的失真主要有以下几种：
（1）谐波失真：所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分，此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它由负反馈网络或放大器非线性特性引起。
高保真音响系统的谐波失真应小于１％。
（2）互调失真：互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。
（3）瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，使信号产生失真。
一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否与输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。
谐波失真可以使声音走调；互调失真可以使声音尖剌、混浊，瞬态失真可以使声音变抖动、不清晰；交越失真会使重放声产生间歇感......。
因此，音响器材一旦出现失真，会严重影响重放的效果，使欣赏者对重放声产生厌恶感，所以说失真是高保真音响器材的大敌。
5）、立体声分离度：立体声分离度表示了立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。
如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。
6）、立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道的增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。
一般高品质的音响系统的立体声平衡度应小于1dB。
二、LM1875芯片介绍：LM1875美国国家半导体公司（NS）推出的高保真集成电路。
它的适用性很强，可以按OTL、OCL及BTL的不同接，制作成
不同形式的功率放大器。
广泛应用于汽车立体收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。
它形如一只中功率管，外围电路简单。
该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护，是中高档音响的理想选择之一。
LM1875采用TO-220封装结构，1脚‘+’输入，2脚‘-’输入，3脚‘地’，4脚‘输出’，5脚电源‘+’。
注意采用双电源供电时，必须使用绝缘垫。
相关数据：电压范围：单电压15~60V ,或±30V
静态电流：50mA
输出功率：30W
谐波失真：＜0.015%，当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时
额定增益：26dB，当f=1kHz时
工作电压：±25V
转换速率：18V/μS (9V/μS)
三、电路原理
LM1875功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和LM1875放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R13，R8，C1，C2，R19组成低音控制电路；C3，C7，R9组成高音控制电路；R2为隔离电阻，R7为音量控制器，调节放大器的音量大小。
C9为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。
放大电路主要采用LM1875，由1875，R21，R23，C11等组成，电路的放大倍数由R23与R21的比值决定，C11用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C13，R25的作用是防止放大器产生低频自激。
本放大器的负载阻抗为4→16Ω。
为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，正负电源共用4个
元器件明细表：
四、装配与调试：
1.制作电路板：A.打印PCB板，打印前要先用砂纸把铜板擦干净，以便石墨能更好的印在铜板上。
B.将压制机温度升到120左右，不能太低。
C. 将双氧水和浓盐酸按1：1比例混合（浓度不能太高），用于腐蚀印好的铜板。
D.用清水洗干净腐蚀好的铜板，开始钻孔（设计PCB工程时要注意元器件管脚间的距离，否则钻出的孔不合适实物的距离）。
E.安装元器件，注意极性电容的正负极和各电阻阻值的计算；焊接时要注意不能虚焊或者焊锡过多造成短路。
2.电路板的调试：电路板焊好元件后，仔细检查电路板有无焊错的地方，特别注意有极性的电子元件，比如电解电容、整流桥等。
A.静态调试：首先输入双18VAC电源，然后进行静态调试，使输入U1=0，输出也为UO=0，接上变压器，放大器的输出端先不接扬声器，而是接数显的万用表。
万用表置于DC2V档，观察万用表的读数，如读数在30mv以内，说明功放板基本正常。
B.动态调试：先输入信号源1000Hz,用示波器测到此时输出波形有效电压值为
U=17V，看示波器上的波形是否是真，然后测失真度，最后接上8欧的扬声器，输入音乐信号，旋转音量电位器和高低音旋钮，音量大小和频率都有变化，说明电路正常，则达到高保真的效果了。
实物图如下：
五、心得体会：
用了半个月左右的时间，在和小组成员的一起努力下，终于把课程设计做好了，确实很高兴。
这次的课程设计让我学会了很多东西，加深了对专业知识的理解，拓宽了知识面，理论和实践方面都有了很大的提高。
尤其是懂得利用网络资源来指导我们的学习，提高工作效率。
还有就是和小组成员一起学习、实践，面对一些不懂的地方，我们一起讨论，直至解决问题，很大程度上提高了学习兴趣，更重要的是增强了我们的团队意识，对我们在以后的学习、生活还有工作中有很大的帮助。
六、参考文献：
【1】陈尔绍.电子控制电路实例【M】.北京：电子工业出版社，2005年4月. 【2】、/p-650095.html。
LM1875制作功放电路图
LM1875采取TO-220封装结构，形如一只中功率管，体积玲珑，核心电路简单，且输出功率较大.该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势平安工作呵护. 之杨若古兰创作LM1875次要参数：电压范围：16～60V 静态电流：50MmA 输出功率：25W 谐波失真：＜0.02%，当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时额定增益：26dB，当f=1kHz时工作电压：±25V转换速率：18V/μS电路道理：LM1875功放板由一个高低音分别控制的衰减式腔调控制电路和LM1875放大电路和电源供电电路三大部分构成，腔调部分采取的是高低音分别控制的衰减式腔调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W02构成低音控制电路；C03，C04，W03构成高音控制电路；R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级腔调电路的影响.放大电路次要采取LM1875，由1875，R08，R09，C066等构成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于波动LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有必定的影响，C07，R10的感化是防止放大器发生低频自激.本放大器的负载阻抗为4→16Ω.为了包管功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，滤波电容采取2个2200UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有益于放大器的音质.拆卸与调试：工具筹办：20W电烙铁一把，万用电表一个，尖嘴钳一把，螺丝刀一把，焊锡丝和松喷鼻水若干.筹办焊接：焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊电容，再焊整流管，再焊电位器，最初焊LM1875，焊接LM1875前须先把LM1875用螺丝固定在散热片上，否则在最初装散热片时螺丝很难打进去.LM1875与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂，以利散热.焊接时必须留意焊接质量，对于初学者，可先在废旧的电路板上多练习几次，然后再正式焊接.调试：本功放板调试特别简单，电路板焊好电子元件后，要细心检查电路板有没有焊错的地方，特别要留意有极性的电子零件，如电解电容，桥式整流堆，一旦焊反即有烧毁元器件之险，请特别留意.接上变压器，放大器的输出端先不接扬声器，而是接万用电表，最好是数显的，万用表置于DC*2V档.功放板上电留意观察万用电表的读数，在正常情况下，读数应在30mV之内，否则应立即断电检查电路板.若电表的读数在正常的范围内，则标明该功放板功能基本正常，最初接上音箱，输入音乐旌旗灯号，上电试机，扭转音量电位器，音量大小应当有变更，扭转高低音旋钮，音箱的腔调有变更.值得一试的实验：将C6短路，用万用表测LM1875输出端的直流电位，看是否是在30MV之内，然后接上音箱试两小时，用万用表测LM1875输出端LM1875是美国国家半导体公司(NS)推出的高保真集成电路.其优胜的功能和诱人的音色已被浩繁发烧友所接受,在九十年代曾风靡一时.LM1875采取TO-220封装结构,形如一只中功率管,体积玲珑,核心电路简单,且输出功率较大.该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势平安工作呵护,是中高档音响的理想选择之一.LM1875次要参数: 电压范围:16~60V 静态电流:50MmA 输出功率:25W 谐波失真:〈0.02%,当f=1kHz,RL=8Ω,P0=20W时额定增益:26dB,当f=1kHz时工作电压:±25V转换速率:18V/μS电路道理: XDA02功放板由一个高低音分别控制的衰减式腔调控制电路和LM1875放大电路和电源供电电路三大部分构成,腔调部分采取的是高低音分别控制的衰减式腔调电路,其中的R02,R03,C02,C01,W02构成低音控制电路;C03,C04,W03构成高音控制电路;R04为隔离电阻,W01为音量控制器,调节放大器的音量大小,C05为隔直电容,防止后级的LM1875直流电位对前级腔调电路的影响.放大电路次要采取LM1875,由1875,R08,R09,C066等构成,电路的放大倍数由R08与R09的比值决定,C06用于波动LM1875的第4脚直流零电位的漂移,但是对音质有必定的影响,C07,R10的感化是防止放大器发生低频自激.本放大器的负载阻抗为4→16Ω.XDA02功放板的电源电路如下图所示,为了包管功放板的音质,电源变压器的输出功率不得低于80W,输出电压为2*25V,滤波电容采取2个4700UF/25V电解电容并联,正负电源共用4个4700UF/25V的电容,两个104的独石电容是高频滤波电容,有益于放大器的音质.拆卸与调试: 工具筹办:20W电烙铁一把,最好是可调温的,若须要的话可与站长联系;万用电表一个,尖嘴钳一把,螺丝刀一把,焊锡丝和松喷鼻水若干. 筹办焊接:焊接时先焊接跳线,再焊接电阻,再焊电容,再焊整流管,再焊电位器,最初焊LM1875,焊接LM1875前须先把LM1875用螺丝固定在散热片上,否则在最初装散热片时螺丝很难打进去.LM1875与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂,以利散热.焊接时必须留意焊接质量,对于初学者,可先在废旧的电路板上多练习几次,然后再正式焊接. 调试:本功放板调试特别简单,电路板焊好电子元件后,要细心检查电路板有没有焊错的地方,特别要留意有极性的电子零件,如电解电容,桥式整流堆,一旦焊反即有烧毁元器件之险,请特别留意.接上变压器,放大器的输出端先不接扬声器,而是接万用电表,最好是数显的,万用表置于DC*2V档.功放板上电留意观察万用电表的读数,在正常情况下,读数应在30mV之内,否则应立即断电检查电路板.若电表的读数在正常的范围内,则标明该功放板功能基本正常,最初接上音箱,输入音乐旌旗灯号,上电试机,扭转音量电位器,音量大小应当有变更,扭转高低音旋钮,音箱的腔调有变更. 值得一试的实验:将C6短路,用万用表测LM1875输出端的直流电位,看是否是在30MV之内,然后接上音箱试两小时,用万用表测LM1875输出端的直流电位,看直流电位是否在30MV之内,如果是的话,则C6这个电容可以省掉,如许的话,此放大板就成一个纯直流功放了电路直流化并改为电流反馈后，频响拓宽，低音力度明显加强，高频解析力添加，中音质感加强，音质较尺度电路提高很多，使入久听不厌、用此功放与新德克6800纯甲类功放对比试听，推惠威天鹅 M1.2音箱，15平方米房间，约有10W摆布输出，音色极为接近新德克机，声音力空、解析力与之八两半斤.LMl875高音细腻一点，新德克6800人声厚度强——点，二者不同之小，出乎料想. 但LMl875直流化电流负反馈电路的缺乏也使人觉得若有所失：功率偏小，静态时有可闻的交流声，实测LMl875静态时输出端有几到十几mV的电压.直流化电流负反馈BTL电路见图2，取消尺度BTL电路中的C12、C22，使电路直流化；电阻R16与R26是取样电阻，电流反馈旌旗灯号经R15、 R16、R25、R26分别进入放大器A1、A2的反相输入端，R13、R14、R15、R16的阻值决定放大器增益的大小. 用图2电路实验，不管如何通断电源与输入旌旗灯号，输出端始终没有直流输出，而且没有静态输出乐音，开机时喇叭中只要轻微“叭”音，关机时扬声器中绝无乐音可闻.通过实验可知，此种输入电路工作十分波动，即使在开大音量或静态时将输入端子拔掉再插上，电路也不会自激.电容C11对音质影响很大，去掉此电容后，面前马上一亮，中高音变得清澈细腻，低音富有弹性和力度. 直流化电流负反馈BTL电路继承了直流化电流负反馈OCL电路音质的长处，失真进一步减小，输出功率增大到本来的3倍，达到了60瓦以上，克服了其开关机扬声器中有冲击声和静态时有交流声的缺点，是LM1875的理想优化电路.。
2.2.4 高保真集成功放电路—LM1875_电子电路分析与调试_[共2页]
![2.2.4 高保真集成功放电路—LM1875_电子电路分析与调试_[共2页]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/6efb7fc6cc7931b764ce155c.webp)
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型号参数额定输出功率P o （W ）
最大输出功率
P o max （
W ）工作电压（V ）
极限电压（V ）
静态电流（mA ）频率响应BW （kHz ）增益（dB ）
傻瓜D200100
200
45～55
60傻瓜AMP120025～4044﹤450.01～30傻瓜AMP1100
60100
30～38
40
40
0.01～50
30
3．实用电路
傻瓜集成块在实际使用中，只要按图连接导线，不用调整，非常方便，因此应用范围日益广泛。
如图2-54（b ）所示的电路即为由傻瓜功放和LM741集成电路构成的某扩音机电路。
（a ）
（b ）
图2-54音频傻瓜实物图及其构成的电路
2.2.4高保真集成功放电路——LM1875
LM1875是美国国家半导体公司（NS ）推出的高保真集成电路。
其优越的性能和诱人的音色已被众多发烧友所接受。
LM1875采用TO-220封装结构，形如一只中功率晶体管，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大（最大不失真功率达30W ）。
该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护，是中高档音响的理想选择之一。
1．LM1875的引脚排列（见图2-55）2．LM1875的主要参数
电压范围为±16～±60V 静态电流为>50mA 输出功率为30W。
主流IC比较及应用LM1875、LM3886(LM4780)、LM4766、TDA7293、TDA7294
LM1875、LM3886（LM4780）、LM4766、TDA7293、TDA7294比较及应用摘要:一．6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM3886（LM4780）以及ST意法公司的TDA9293和TDA7294，它们的标称输出功率在30～100W 范围内，适用于家用高保真音频功率放大器。
采用这几款IC的功放具有元件少、调试简单的特点，功率、音质与一般的分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到广大DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。
JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。
关键词:音频功率放大器功率IC TDA7294 TDA7293应用LM1875 LM4766 LM3886一、6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频大功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM386（LM4780）以及ST意法公司的TDA7293、TDA7294，它们的标称功率在30～100W范围内，适合于家用高保真音频放大器。
采用这几款IC的功放具有元件少，高度简单的特点，功率、音质与一般分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。
JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。
虽然JeffRowland证明了功率IC可以好声，而且这些IC家喻户晓，使用者众多，但“IC音质不如分立元件”的观念却依然根深蒂固的扎根于广大DIY发烧友的头脑里。
很多人对这些芯片的认识来自未能发挥芯片的制作，造成对这些芯片的误解。
本文将从产品数据手册入手，多角度，深入地挖掘产品数据手册中包含的丰富信息，揭开数据背后隐藏的秘密，以求给大家一个全面的认识。
1、LM1875LM1875是美国国家半导体公司20世纪90年代初推出的一款音频功放IC，如图1所示。
LM1875中文资料_数据手册_参数
功放芯片别被忽悠了：教你识别真假常用芯片
功放芯片作为多媒体音箱最重要的电路部件，其重要性非常之高。
目前世界各大芯片厂家已经研发出一系列高素质的功放芯片（以下简称IC），这类IC因性能参数好，稳定性高，所以广泛的被家用音响，专业音响，甚至HIFI音响采用。
不少经典的IC为音响发烧友称道，可见功放集成芯片在音响领域已经占有一席之地。
常见IC介绍：世界各大IC厂商都有开发出不少型号的高素质IC，例举如下（排名不分先后，未详细例出）。
美国国家半导体公司（National简称国半），著名的单声道IC LM1875就出自国半，起音质以温暖厚实著称，并具有完善的保护电路，被家庭影院音响广泛采用（多用于环绕声道）。
其LM3886更是几乎代表了世界音响IC的最高水平。
意法半导体（ST），其TDA2030A以几乎接近LM1875的素质和超低的价格成为LM1875的最大对手，也成为中档多媒体音箱热烈追捧的对象。
而TDA7294也同样以高素质和低价格在与LM3886分得一杯羹。
可以说国半和意法两家公司的IC产品就已经囊括了多媒体音箱功放IC的所有型号。
所以其他公司的IC产品在此不在赘述。
在亚洲地区，国半的IC主要在日本于东南亚生产，然后销往世界各地，而意法的产地主要在新加坡，马来西亚，菲律宾和台湾。
这些分布在世界各地的直属或授权生产的IC工厂生产的都是正品IC，虽然产地不同，但性能素质几乎一致。
正品IC都有正规销售渠道，质量也能得到保证。
由于音频放大IC本身内部结构并不复杂，所以市场上慢慢便流出大批假冒，仿制IC。
下面来分析一下正品与仿制品的性能差别。
正品IC在生产时其原料，生产工艺都有极高的标准，内部结构完全按照设计图纸进行生产。
产品的检验标准也有严格要求，相对来讲，其稳定性是绝对能控制在一个高水平上的。
仿制品由未惊授权的IC工厂生产，原料的优劣暂且不说，首先生产工艺就得不到保证，而没有得到授权，当然不能得到精确的设计图纸，也就只能通过分析成品IC的内部结构来生产出功能，结构跟正品IC一致的产品。
20瓦音频功率放大器LM1875
LM187520WAudio Power AmplifierGeneral DescriptionThe LM1875is a monolithic power amplifier offering very low distortion and high quality performance for consumer audio applications.The LM1875delivers 20watts into a 4Ωor 8Ωload on ±25V ing an 8Ωload and ±30V supplies,over 30watts of power may be delivered.The amplifier is designed to operate with a minimum of external components.Device overload protection consists of both internal current limit and thermal shutdown.The LM1875design takes advantage of advanced circuit techniques and processing to achieve extremely low distor-tion levels even at high output power levels.Other outstand-ing features include high gain,fast slew rate and a wide power bandwidth,large output voltage swing,high current capability,and a very wide supply range.The amplifier is in-ternally compensated and stable for gains of 10or greater.Featuresn Up to 30watts output power n A VO typically 90dBn Low distortion:0.015%,1kHz,20W n Wide power bandwidth:70kHzn Protection for AC and DC short circuits to ground n Thermal protection with parole circuit n High current capability:4A n Wide supply range 16V-60V n Internal output protection diodes n 94dB ripple rejectionnPlastic power package TO-220Applicationsn High performance audio systems n Bridge amplifiers n Stereo phonographs n Servo amplifiers nInstrument systemsConnection Diagram PackageOrdering Info NSC Package NumberFor Straight Leads LM1875T SL108949T05A For Stagger Bend LM1875T LB03T05D For 90˚Stagger Bend LM1875T LB05T05E For 90˚Stagger BendLM1875T LB02TA05BTypical ApplicationsDS005030-1Front ViewDS005030-2February 1999LM187520W Audio Power Amplifier©1999National Semiconductor Corporation Absolute Maximum Ratings(Note1)Supply Voltage60V Input Voltage−V EE to V CC Storage Temperature−65˚C to+150˚C Junction Temperature150˚C Lead Temperature(Soldering,10seconds)260˚C θJC3˚C θJA73˚CElectrical CharacteristicsV CC=+25V,−V EE=−25V,T AMBIENT=25˚C,R L=8Ω,A V=20(26dB),f o=1kHz,unless otherwise specified.Parameter Conditions Typical Tested Limits Units Supply Current P OUT=0W70100mA Output Power(Note2)THD=1%25W THD(Note2)P OUT=20W,f o=1kHz0.015%P OUT=20W,f o=20kHz0.050.4%P OUT=20W,R L=4Ω,f o=1kHz0.022%P OUT=20W,R L=4Ω,f o=20kHz0.070.6% Offset Voltage±1±15mV Input Bias Current±0.2±2µA Input Offset Current0±0.5µA Gain-Bandwidth Product f o=20kHz 5.5MHz Open Loop Gain DC90dB PSRR V CC,1kHz,1Vrms9552dBV EE,1kHz,1Vrms8352dB Max Slew Rate20W,8Ω,70kHz BW8V/µs Current Limit V OUT=V SUPPLY−10V43A Equivalent Input Noise Voltage R S=600Ω,CCIR3µVrms Note1:“Absolute Maximum Ratings”indicate limits beyond which damage to the device may occur.Operating Ratings indicate conditions for which the device is functional,but do not guarantee specific performance limits.Note2:Assumes the use of a heat sink having a thermal resistance of1˚C/W and no insulator with an ambient temperature of25˚C.Because the output limiting circuitry has a negative temperature coefficient,the maximum output power delivered to a4Ωload may be slightly reduced when the tab temperature exceeds55˚C.Typical ApplicationsTypical Single Supply OperationDS005030-32Typical Performance CharacteristicsTHD vs Power OutputDS005030-9THD vs FrequencyDS005030-10Power Output vs Supply VoltageDS005030-11Supply Current vs Supply VoltageDS005030-12PSRR vs FrequencyDS005030-13Device Dissipation vs Ambient Temperature †DS005030-14†φINTERFACE =1˚C/W.See Application Hints.Power Dissipation vs Power Output DS005030-15Power Dissipation vs Power Output DS005030-16I OUT vs V OUT -Current Limit/Safe Operating Area BoundaryDS005030-173Typical Performance Characteristics(Continued)Open Loop Gain and Phase vs FrequencyDS005030-18Note 3:Thermal shutdown with infinite heat sink Note 4:Thermal shutdown with 1˚C/W heat sinkInput Bias Current vs Supply VoltageDS005030-19 4Schematic DiagramD S 005030-55Application HintsSTABILITYThe LM1875is designed to be stable when operated at a closed-loop gain of 10or greater,but,as with any other high-current amplifier,the LM1875can be made to oscillate under certain conditions.These usually involve printed cir-cuit board layout or output/input coupling.Proper layout of the printed circuit board is very important.While the LM1875will be stable when installed in a board similar to the ones shown in this data sheet,it is sometimes necessary to modify the layout somewhat to suit the physical requirements of a particular application.When designing a different layout,it is important to return the load ground,the output compensation ground,and the low level (feedback and input)grounds to the circuit board ground point through separate paths.Otherwise,large currents flowing along a ground conductor will generate voltages on the conductor which can effectively act as signals at the input,resulting in high frequency oscillation or excessive distortion.It is advis-able to keep the output compensation components and the 0.1µF supply decoupling capacitors as close as possible to the LM1875to reduce the effects of PCB trace resistance and inductance.For the same reason,the ground return paths for these components should be as short as possible.Occasionally,current in the output leads (which function as antennas)can be coupled through the air to the amplifier in-put,resulting in high-frequency oscillation.This normally happens when the source impedance is high or the input leads are long.The problem can be eliminated by placing a small capacitor (on the order of 50pF to 500pF)across the circuit input.Most power amplifiers do not drive highly capacitive loads well,and the LM1875is no exception.If the output of the LM1875is connected directly to a capacitor with no series resistance,the square wave response will exhibit ringing if the capacitance is greater than about 0.1µF.The amplifier can typically drive load capacitances up to 2µF or so without oscillating,but this is not recommended.If highly capacitive loads are expected,a resistor (at least 1Ω)should be placed in series with the output of the LM1875.A method commonly employed to protect amplifiers from low impedances at high frequencies is to couple to the load through a 10Ωresistor in parallel with a 5µH inductor.DISTORTIONThe preceding suggestions regarding circuit board ground-ing techniques will also help to prevent excessive distortion levels in audio applications.For low THD,it is also neces-sary to keep the power supply traces and wires separated from the traces and wires connected to the inputs of the LM1875.This prevents the power supply currents,which are large and nonlinear,from inductively coupling to the LM1875inputs.Power supply wires should be twisted together and separated from the circuit board.Where these wires are sol-dered to the board,they should be perpendicular to the plane of the board at least to a distance of a couple of inches.With a proper physical layout,THD levels at 20kHz with 10W output to an 8Ωload should be less than 0.05%,and less than 0.02%at 1kHz.CURRENT LIMIT AND SAFE OPERATING AREA (SOA)PROTECTIONA power amplifier’s output transistors can be damaged by excessive applied voltage,current flow,or power dissipation.The voltage applied to the amplifier is limited by the design ofthe external power supply,while the maximum current passed by the output devices is usually limited by internal circuitry to some fixed value.Short-term power dissipation is usually not limited in monolithic audio power amplifiers,and this can be a problem when driving reactive loads,which may draw large currents while high voltages appear on the output transistors.The LM1875not only limits current to around 4A,but also reduces the value of the limit current when an output transistor has a high voltage across it.When driving nonlinear reactive loads such as motors or loudspeakers with built-in protection relays,there is a possi-bility that an amplifier output will be connected to a load whose terminal voltage may attempt to swing beyond the power supply voltages applied to the amplifier.This can cause degradation of the output transistors or catastrophic failure of the whole circuit.The standard protection for this type of failure mechanism is a pair of diodes connected be-tween the output of the amplifier and the supply rails.These are part of the internal circuitry of the LM1875,and needn’t be added externally when standard reactive loads are driven.THERMAL PROTECTIONThe LM1875has a sophisticated thermal protection scheme to prevent long-term thermal stress to the device.When the temperature on the die reaches 170˚C,the LM1875shuts down.It starts operating again when the die temperature drops to about 145˚C,but if the temperature again begins to rise,shutdown will occur at only 150˚C.Therefore,the de-vice is allowed to heat up to a relatively high temperature if the fault condition is temporary,but a sustained fault will limit the maximum die temperature to a lower value.This greatly reduces the stresses imposed on the IC by thermal cycling,which in turn improves its reliability under sustained fault conditions.Since the die temperature is directly dependent upon the heat sink,the heat sink should be chosen for thermal resis-tance low enough that thermal shutdown will not be reached during normal ing the best heat sink possible within the cost and space constraints of the system will im-prove the long-term reliability of any power semiconductor device.POWER DISSIPATION AND HEAT SINKINGThe LM1875must always be operated with a heat sink,even when it is not required to drive a load.The maximum idling current of the device is 100mA,so that on a 60V power sup-ply an unloaded LM1875must dissipate 6W of power.The 54˚C/W junction-to-ambient thermal resistance of a TO-220package would cause the die temperature to rise 324˚C above ambient,so the thermal protection circuitry will shut the amplifier down if operation without a heat sink is at-tempted.In order to determine the appropriate heat sink for a given application,the power dissipation of the LM1875in that ap-plication must be known.When the load is resistive,the maximum average power that the IC will be required to dis-sipate is approximately:where V S is the total power supply voltage across the LM1875,R L is the load resistance,and P Q is the quiescent power dissipation of the amplifier.The above equation is only an approximation which assumes an “ideal”class B out-6Application Hints(Continued)put stage and constant power dissipation in all other parts of the circuit.The curves of “Power Dissipation vs Power Out-put”give a better representation of the behavior of the LM1875with various power supply voltages and resistive loads.As an example,if the LM1875is operated on a 50V power supply with a resistive load of 8Ω,it can develop up to 19W of internal power dissipation.If the die temperature is to remain below 150˚C for ambient temperatures up to 70˚C,the total junction-to-ambient thermal resistance must be less thanUsing θJC =2˚C/W,the sum of the case-to-heat-sink interface thermal resistance and the heat-sink-to-ambient thermal re-sistance must be less than 2.2˚C/W.The case-to-heat-sink thermal resistance of the TO-220package varies with the mounting method used.A metal-to-metal interface will be about 1˚C/W if lubricated,and about 1.2˚C/W if dry.If a mica insulator is used,the thermal resistance will be about 1.6˚C/W lubricated and 3.4˚C/W dry.For this example,we assume a lubricated mica insulator between the LM1875and the heat sink.The heat sink thermal resistance must then be less than4.2˚C/W−2˚C/W−1.6˚C/W =0.6˚C/W.This is a rather large heat sink and may not be practical in some applications.If a smaller heat sink is required for rea-sons of size or cost,there are two alternatives.The maxi-mum ambient operating temperature can be reduced to 50˚C (122˚F),resulting in a 1.6˚C/W heat sink,or the heat sink can be isolated from the chassis so the mica washer is not needed.This will change the required heat sink to a 1.2˚C/W unit if the case-to-heat-sink interface is lubricated.Note:When using a single supply,maximum transfer of heat away from theLM1875can be achieved by mounting the device directly to the heat sink (tab is at ground potential);this avoids the use of a mica or other type insulator.The thermal requirements can become more difficult when an amplifier is driving a reactive load.For a given magnitude of load impedance,a higher degree of reactance will cause a higher level of power dissipation within the amplifier.As a general rule,the power dissipation of an amplifier driving a 60˚reactive load (usually considered to be a worst-case loudspeaker load)will be roughly that of the same amplifier driving the resistive part of that load.For example,a loud-speaker may at some frequency have an impedance with a magnitude of 8Ωand a phase angle of 60˚.The real part of this load will then be 4Ω,and the amplifier power dissipation will roughly follow the curve of power dissipation with a 4Ωload.7Component LayoutsSplit SupplyDS005030-6Single SupplyDS005030-7 89Physical Dimensions inches(millimeters)unless otherwise notedTO-220Power Package(T)Order Number LM1875T LB03NS Package Number T05DOrder Number LM1875T SL108949NS Package Number T05A 10Physical Dimensions inches(millimeters)unless otherwise noted(Continued)Order Number LM1875T LB05NS Package Number T05E11Physical Dimensions inches(millimeters)unless otherwise noted(Continued)LIFE SUPPORT POLICYNATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DE-VICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THEPRESIDENT OF NATIONAL SEMI-CONDUCTOR CORPORATION.As used herein:1.Life support devices or systems are devices or sys-tems which,(a)are intended for surgical implant intothe body,or(b)support or sustain life,and whose fail-ure to perform when properly used in accordancewith instructions for use provided in the labeling,canbe reasonably expected to result in a significant injuryto the user.2.A critical component is any component of a life supportdevice or system whose failure to perform can be rea-sonably expected to cause the failure of the life supportdevice or system,or to affect its safety or effectiveness.National SemiconductorCorporationAmericasTel:1-800-272-9959Fax:1-800-737-7018Email:support@National SemiconductorEuropeFax:+49(0)180-5308586Email:europe.support@Deutsch Tel:+49(0)180-5308585English Tel:+49(0)180-5327832Français Tel:+49(0)180-5329358Italiano Tel:+49(0)180-5341680National SemiconductorAsia Pacific CustomerResponse GroupTel:65-2544466Fax:65-2504466Email:sea.support@National SemiconductorJapan Ltd.Tel:81-3-5639-7560Fax:81-3-5639-7507Order Number LM1875T LB02NS Package Number TA05BLM18752WAudioPowerAmplifierNational does not assume any responsibility for use of any circuitry described,no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.。
LM1875
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。
（一）早期的晶体管功放
半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。
早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的 OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因。
用LM1875+NE5532制作的功放电路te4312
用LM1875+NE5532制作的功放电路(适合于多媒体有源音箱升级）LM1875T是美国国家半导体公司九十年代初推出的一款音频功放电集成电路，采用TO-220封装，外围元件少，但是性能优异，具有频率响应宽和速度快等特点,从九十年代初一直到现在还被广大音响爱好者推荐。
最可贵的是其价格已从当初的十几元降至现在的八九元，最适合于不想花太多的钱又想过过发烧隐的爱好者业余制作。
该IC最的优点是在小功率输出时的音质能直逼中高档音响的听音效果，在标准工作电压下能获得30Ｗ的平均功率，这在一般家用情况下已经足够，笔者曾用NE5532前级音调电路推动该集成功放，正如各类电子报刊评价那样获得极佳的效果，遗憾的是这样性格高的集成电路却很少见于市售的功放和多媒体有源音箱中，虽然其外表是如何的赏心悦目和精致漂亮，但是打开外壳，却很难发现它的芳影，而是生产厂家为了节省那几元钱的成本，大都采用诸如2030或其它名不见经传的廉价电路，由于和TDA2030的封装完全一样，可以直接的代替它，可以获得立竿见影的效果，但是必须是正品。
以下是应用电原理图，只画出一个声道，电路原理：以上均只画出一个声道，另一声道原理相同。
JP1为音频输入端，在这里省去耦合电容，因为考虑到现在的音源CD ，VCD ，DVD，TURN，电脑声卡等，基本上输出级都有隔直电容，U2 和前面的阻容元件组成反馈式音调电路，，U1为前级线性放大部分，设为2倍的放大倍数。
可根据实际情况来改变它的增益大小，R18、C13、C14为电源隔离滤波部分，以减少两级的相互串绕，DW1，DW2为稳压管，如果电源变器为双12V ，则可以省去它，后级功放部分：在以往电子报刊中常介绍给功放集成电路取消负反馈电容，再加上一个由运算放大器构成的直流伺服电路，使其变成一个纯直流功放电路，事实对LM1875,还有LM3886等,根本不需多此一举,直接取消该电容即可,用数字万用表实际测量输出端,发现它的零点偏移很少,只有几毫伏左右,本人用这样的电路多年还没有烧坏集成块和扬声器的事件发生,况且该集成电路具有过热过流短路保护功能, 该电路中取消了负反馈电路中下面的负反馈电容，变成了纯直流放大电路，大大地拓宽了频率响应，事实证明，只要前级音频输入电容选好，一般用ＣＢＢ１Ｕ，或者用别的发烧品牌如ＷＩＭＡ，等，后级电位就很稳定，不能用一般的电解电容，因为那样有可能有小电流通过，通过放大后造成后级的不稳定，你可以通过对比试听出取消前后的音质绝然不同的效果，特别是高频和低音的拓宽，该电路取消了一般采用运放做伺服电路，使制作变得容易。
LM1875、LM3886(LM4780)、LM4766、TDA7293、TDA7294比较及应用
LM1875、LM3886（LM4780）、LM4766、TDA7293、TDA7294比较及应用摘要:一．6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM3886（LM4780）以及ST意法公司的TDA9293和TDA7294，它们的标称输出功率在30～100W 范围内，适用于家用高保真音频功率放大器。
采用这几款IC的功放具有元件少、调试简单的特点，功率、音质与一般的分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到广大DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。
JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。
关键词:音频功率放大器功率IC TDA7294 TDA7293应用LM1875 LM4766 LM3886一、6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频大功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM386（LM4780）以及ST意法公司的TDA7293、TDA7294，它们的标称功率在30～100W范围内，适合于家用高保真音频放大器。
采用这几款IC的功放具有元件少，高度简单的特点，功率、音质与一般分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。
JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。
虽然JeffRowland证明了功率IC可以好声，而且这些IC家喻户晓，使用者众多，但“IC音质不如分立元件”的观念却依然根深蒂固的扎根于广大DIY发烧友的头脑里。
很多人对这些芯片的认识来自未能发挥芯片的制作，造成对这些芯片的误解。
本文将从产品数据手册入手，多角度，深入地挖掘产品数据手册中包含的丰富信息，揭开数据背后隐藏的秘密，以求给大家一个全面的认识。
1、LM1875LM1875是美国国家半导体公司20世纪90年代初推出的一款音频功放IC，如图1所示。
主流IC比较及应用LM1875、LM3886（LM4780）、LM4766、TDA7293、TDA
LM1875、LM3886（LM4780）、LM4766、TDA7293、TDA7294 比较及应用摘要:一．6片IC 简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC 音频功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、（LM4780）LM3886 以及ST 意法公司的TDA9293和TDA7294，它们的标称输出功率在30～100W范围内，适用于家用高保真音频功率放大器。
采用这几款IC 的功放具有元件少、调试简单的特点，功率、音质与一般的分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到广大DIY 发烧友，特别是初学者的喜爱。
JeffRowland 的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC 本身性能之优异。
关键词:音频功率放大器功率IC TDA7294 TDA7293应用LM1875 LM4766 LM3886一、6片IC 简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC 音频大功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM386（LM4780）以及ST 意法公司的TDA7293、TDA7294，它们的标称功率在30～100W 范围内，适合于家用高保真音频放大器。
采用这几款IC 的功放具有元件少，高度简单的特点，功率、音质与一般分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到DIY 发烧友，特别是初学者的喜爱。
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虽然JeffRowland 证明了功率IC 可以好声，而且这些IC 家喻户晓，使用者众多，但“IC 音质不如分立元件”的观念却依然根深蒂固的扎根于广大DIY 发烧友的头脑里。
很多人对这些芯片的认识来自未能发挥芯片的制作，造成对这些芯片的误解。
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