音频功率(100W)放大器设计.
音频功率放大器设计详解
音频功率放大器设计一、设计任务设计一个实用的音频功率放大器。
在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的条件下，音频功率放大器满足如下要求：1、最大输出不失真功率P OM≥8W。
2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。
3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。
4、输入阻抗R i≥100kΩ。
5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz处有±12dB的调节范围。
二、设计方案分析根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。
下面主要介绍各部分电路的特点及要求。
图1 音频功率放大器组成框图1、前置放大器音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。
声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。
一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。
所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。
对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。
对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。
前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。
音频放大器(扩音机)的毕业设计
江苏城市职业学院五年制（高职）毕业设计（论文）设计课题音频放大器的设计学校年级专业姓名学号指导教师职称二○一一年十一月摘要音频放大器是一种通用性较强的应用电路，它广泛用于收音机、录音机、电视机和扩音机等整机产品中，用来把微弱的声音电信号进行放大，以获得足够大的输出功率推动扬声器。
它也是音响装置重要的组成部分，通常把它叫做扩音机。
本课题是经典音频放大器应用设计，经过功力晶体再把放大的信号.透过扬声器放出声音.其动作原理是把电气讯号转换为声音讯号的转换器。
扬声器为电子产品之声音输出端的重要零组件，其应用范围广泛，可装置于各型耳机或头机内，如随身听、音响、无线电通讯、多媒体电脑、录音工程或电子字典，用来收听声音与音乐，也可装置于电话自动拨打器，用来打电话。
关键词：OTL；集成电路；输入级；输出级；放大器目录摘要 (Ⅰ)第一章毕业设计及任务 (1)第一节设计任务书 (1)第二节设计的基本要求和实现方法 (2)第二章音频放大器概述 (3)第一节毕业课题的背景及意义 (3)第三章主要性能指标 (4)第四章直流稳压电源 (5)第一节两种稳压类型概述 (5)第二节稳压电源的指标和集成稳压器 (9)第三节硅稳压二极管稳压电路 (12)第五章基本设计方法 (14)第一节电压增益分配和确定电源电压 (14)第二节功率输出级的计算 (15)第三节推动级和衰减式音调控制电路的计算 (16)第四节 OCL功率放大器的设计 (19)第五节音频控制电路的设计 (23)第六章印制电路板的设计 (31)设计体会 (34)参考文献 (35)附录音频放大器总电路 (36)第一章 毕业设计及任务第一节 设计任务书1.设计题目设计一台高保真OCL 音频放大器 2.技术指标⑴ 最大不失真输出功率：Pom ≥10W ； ⑵ 负载电阻（扬声器）：RL=8Ω； ⑶ 频率响应：ffHL~=50HZ~20KHZ ；⑷ 音调控制范围：低音：100HZ ±12dB 高音：10KHZ ±12dB ⑸ 输入电压：mV U i 100≤； ⑹ 失真度：%2≤r⑺ 稳定性：在电源为±15~24V 范围内变化时，输出零点漂移mV 100≤。
100w功率放大电路
100w功率放大电路100w功率放大电路是一种用于放大电信号的电路，它可以将输入信号的功率放大到100瓦特。
这种放大电路通常用于音频放大器、无线电发射机等应用中。
在100w功率放大电路中，通常会使用功率放大器来实现信号的放大。
功率放大器是一种特殊的放大器，它的主要功能是将输入信号的功率放大到设定的水平。
在放大器电路中，有两个关键参数需要考虑，一个是增益，即输入信号经过放大后的输出信号与输入信号之间的比例关系；另一个是功率，即输入信号的功率和输出信号的功率之间的关系。
在设计100w功率放大电路时，需要考虑以下几个方面：1. 电源供应：100w功率放大电路需要足够的电源供应来支持放大器的工作。
通常会使用高功率的电源模块来提供稳定的直流电压。
2. 散热设计：由于功率放大器会产生大量的热量，散热设计是非常重要的。
通常会使用散热片、风扇等散热设备来保持电路的温度在合理范围内。
3. 电路保护：为了保护放大器和其他电路免受过载、短路等情况的损害，通常会在电路中添加过载保护、短路保护等功能模块。
4. 输入输出匹配：为了获得最佳的信号放大效果，输入输出之间的阻抗匹配非常重要。
通常会使用阻抗转换器、匹配网络等来实现。
5. 调整和校准：在电路设计完成后，需要对电路进行调整和校准，以确保电路的性能和稳定性。
100w功率放大电路的应用非常广泛。
在音频领域，它可以用于音响系统、演播室设备等；在通信领域，它可以用于无线电发射机、基站设备等。
通过使用100w功率放大电路，可以将输入信号的功率放大到足够高的水平，以满足各种应用的需求。
100w功率放大电路是一种用于放大电信号的电路，它可以将输入信号的功率放大到100瓦特。
在设计和应用该电路时，需要考虑电源供应、散热设计、电路保护、输入输出匹配等因素。
通过使用100w功率放大电路，可以实现各种应用中对信号放大的需求。
音频功率放大器的设计与制作
电子技术课程设计报告设计课题：音频功率放大器的设计与制作拔河游戏机的设计与制作模电部分音频功率放大器的设计与制作一、设计任务与要求1）话筒放大器和前置放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（也有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高频率达到20kHz）。
其输入阻抗应远大于输出阻抗。
前置放大器要求失真小、通频带宽。
2）电子混响器电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。
该部分电路有专用电路可以选用，不作设计要求。
3）音调控制器音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。
这部分参考电路较多，要求通过仿真进行选取，并进行必要的计算。
4）功率放大器功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。
当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。
功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OCL电路。
有专用集成电路功率放大器芯片。
可采用由集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，要求进行必要的计算和计算机仿真。
设计参数①放大器的失真度<1%。
②放大器的功率>1W。
③放大器的频响为50Hz—20kHz。
④音调控制特性为自选。
（3）设计要求1）调研，查找并收集资料。
2）总体设计，画出框图。
3）单元电路设计。
4）电气原理设计---绘制原理图。
5）参数计算——列元器件明细表。
6）用EWB对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。
7）撰写设计说明书。
8）参考资料目录。
二、方案设计与论证2.1 音响模块流图图2－1电路整体框图话音放大器：话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。
电子混响器：电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。
100W功放设计方案
100W功放设计方案一、功放设计指标：1、频率范围：68MHz-2400MHz (分7段),即68MHz ~ 120MHz120MHz ~ 200MHz200MHz ~ 350MHz350MHz ~ 600MHz600MHz ~ 1000MHz1000MHz ~ 1800MHz1800MHz ~ 2400MHz2、增益：40dB3、功率：50dBm4、带内平坦度：+/- 3dB5、谐波抑制：>=50dB二、监控功能：1、前向功率检测2、功放故障告警3、功放开关三、方案设计：本功放为100W大功率宽带功放，为宽带匹配，采用传输线变压器作输入输出匹配，功放管采用推挽结构。
线性要求为谐波抑制，对三阶互调要求不高，为简化设计，可在功放输出接一低通滤波器，滤除谐波分量，末级功放可以饱和功率输出，推动级为防止非线性叠加，采用功率回退。
现以600MHz—1000MHz 功放为例说明。
功放管选择：采用Polyfet公司的SK202、LK802和LB401。
功放模块框图如下：100W功放由四级放大器级联组成，各级指标如下：放大级管子输出幅度（dBm）增益（dB）形式第一级AH101 14 13 单管第二级SK202 27 13 推挽第三级LK802 40 12 推挽第四级LB401 50 10 推挽四、器件介绍：1、AH101：应用电路：2、SK202：3、LK802：4、LB401：五、匹配设计：以LB401为例，其输入输出阻抗为：由图可见，LB401管子在1000MHz时Zin=1.4-j3.6，Zout=2+j6.8。
因管子在600MHz—1000MHz宽带工作，考虑到低频增益大，高频增益小，阻抗匹配在高频，低频造成一定的失配，使整个频带内增益波动比较小。
故采用1000MHz时的阻抗值为匹配阻抗，为最大功率传输，采用共轭匹配。
为宽带匹配，匹配电路采用传输线变压器，传输线变压器形式为1:1的不平衡-平衡变换和4:1的平衡-平衡变换。
音频功放率放大器的设计【开题报告】
音频功放率放大器的设计【开题报告】开题报告电子信息工程音频功放率放大器的设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义音频功率放大器是一个已经具有相当成熟技术的领域，几十年来，人们为它的发展付出了不懈努力，无论从线路技术方面还是原器件方面，甚至思想认识上都取得了很大的进步。
随着半导体和微电子制造技术的持续发展，高速、大功率器件已越来越多，各种电子产品正在朝微薄化、便携式快速发展，人们对音频功率放大器的要求更是趋向于高效、节能和小型化。
因为移动音频设备受到电池容量、散热、体积的限制，所以要求音频功率放大器更加高效、节能、发热少、体积小、便于集成。
进入21世纪以来，各种便携式电子设备成为一种重要的日常用品。
从通信用的手机，到作为娱乐设备的播放器，已经成为几乎人人具备的便携式电子设备。
便携式电视机，便携式视频播放器的普及也指日可待。
所有这些便携式的电子设备都有一个共同点，那就是都有音频输出，也就是都必须要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是使用蓄电池供电。
并且都希望能具备较长的使用寿命。
在这种需求背景下，D类功放被开发出来。
它最大的特点就是能够在保持低失真的情况下而得到很高的输出效率。
高保真音频功率放大器不只在便携式设备中需要，在大功率电子设备中也不可或缺。
因为，功率越大，效率就变得越重要。
而随着人们日常生活条件的改善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始走进千家万户。
在这些高档设备中，通常需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。
与此同时，低失真、高效率的音频功率放大器就成为其中的关键。
音频功率放大器的目的就是在产生声音的输出设备上重新构建输入的音频信号，使信号音量和功率级达到真实、有效且失真低的效果。
音频范围为约20Hz～20kHz，因此放大器在这个范围内必须具有良好的频率响应。
根据使用的不同，功率大小的差异往往很大，从耳机的毫瓦级别到TV或PC音频的数瓦级别，再到迷你式家庭立体声和车载音响的几十瓦，一直到功率更大的家用以及商用音响的数百瓦以上，达到能满足整个影院或者会堂的声音需求。
音频功率放大器设计案例
1 概述在介绍音频功率放大器的文章中，有时会看到“THD+N〞，THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写，译成中文是“总谐波失真加噪声〞。
它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。
THD+N性能指标THD+N表示失真+噪声，因此THD+N自然越小越好。
但这个指标是在一定条件下测试的。
同一个音频功率放大器，假设改变其条件，其THD+N的值会有很大的变动。
这里指的条件是，一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN〔一般常用1KHZ〕、一定的输出功率Po下进行测试。
假设改变了其中的条件，其THD+N值是不同的。
例如，某一音频功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试，其TDH+N=0.003%，假设将RL改成16欧，使Po增加到50mW，VDD及FIN不变，所测的TDH+N=0.005%。
一般说，输出功率小〔如几十mW〕的高质量音频功率放大器〔如用于MP3播放机〕，它的THD+N 指标可达10-5，具有较高的保真度。
输出几百mW的音频功率放大器，要用扬声器放音，其THD+N 一般为10-4；输出功率在1～2W，其THD+N更大些，一般为0.1～0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关〔如A类功放、D类功放〕，例如D类功放的噪声较大，那么THD+N的值也较A类大。
这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的，在实际上音频范围是20Hz～20kHz，那么在20Hz～20kHz范围测试时，其THD+N要大得多。
例如，某音频功率放大器在1kHz时测试，其TDH+N=0.08%。
假设FIN改成20Hz-20kHz,，其他条件不变，其THD+N变为小于0.5%。
输出额定功率的条件过去有用“不失真输出功率是多少〞这种说法来说明其输出功率大小。
音频功率(100W)放大电路的设计
模电研讨题目音频功率（100W）放大电路的设计姓名班级电子信息工程学院学号时间2011-5-22音频功率（100W）放大电路的设计Xxx北京交通大学电子信息工程学院摘要：随着现代电子技术的发展，集成电路被广泛地应用于各类电子电路中。
随着半导体技术的进，功率放大电路也得到了飞速的发展和应用。
音频功率放大器是功率集成电路的重要组成部分，并且广泛应用于消费类电子产品中。
我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地，音频功率放大器的需求日益倍增。
因此研究音频功率放大器有着非常重要的现实意义。
本文通过对音频功率放大电路知识和技术指标的学习及研究，设计了一款100W的音频功率放大电路，对这个电路分别进行了仿真，并且对并进行了比较。
这款功率放大电路采用甲乙类（也就是AB类）互补推挽功率放大电路中的OCL互补功率放大电路。
关键词：音频放大电路；功率放大电路；OCL互补功率放大中图分类号：文献标志码：AAudio power (100W) amplifier designXXXElectronics and Information Engineering,Beijing Jiaotong UniversityAbstract: With modern electronic technology, integrated circuits are widely used in various types of electronic circuits. With the progress of semiconductor technology, power amplifier has also been rapid development and application. Audio power amplifier is an important part of power integrated circuits, and is widely used in consumer electronics products. China is the world's largest consumer electronics market and production base, increasing the demand for double audio power amplifier. Therefore, the audio power amplifier research has very important practical significance.Based on the audio power amplifier circuits of knowledge and technical indicators of learning and research, designed a 100W audio power amplifier circuit, this circuit was simulated, respectively, and on and compared. The power amplifier circuit is Class A and B (that is, class AB)complementary push-pull power amplifier circuit Power Amplifier OCL complementary.Key words:Audio Amplifier ; Power amplifier ;Complementary power amplifier OCL1.综述(引言)1.1音频功率集成电路概况音频功率放大电路是一种很常用的电子电路，广泛应用于家庭影院、音响系统、立体声唱机、伺服系统、车载娱乐系统、手机、掌上电脑以及工业制造中的电机驱动等电子系统。
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7
U1
4
2
1 5
VDD LM1875T -30V VDD
10
BD135-10 R7 4Ω V1 11 C1 1 1 Vrms 10uF 60 Hz 0° 3 R4 4k¦ ¸ C3 10uF
2 5
4
U2
4
1
R2 1k¦ ¸ 0
12
R6 8 GND ¸ 10uF 1k¦ GND
C4
9
3
LM1875T
常用语音放大器的组成
前置放大级
音调控制级
功率放大级
负载
自制稳压电源
音调控制器主要是控制，调节音响放大器 的幅频特性，他只对低频与高频的增益进 行提升与衰减，中音频的增益保持0dB 不 变。因此，音调控制器的电路可以由低通 滤波器和高通滤波器构成。
电路仿真
由于该题目中未给出前级放大电路设计， 没有要求通频带Δfs. 因此在仿真时用正弦信号代替语音信号， 并取频率为1000HZ.
由于B1和B2输入的音频信号要求反相，故 音频信号在进入功率放大级之前，要先经 过反相处理。
反相电路原理图
图中VT组成的单管放大电路没有电压放大 作用，它采用分压式偏置供给VT关静态工 作电流，从集电极和发射极输出的音频信 号大小分别为IcRc和IeRe，由于Ic≈Ie， Rc=Re，所以两路的信号大小相等而极性 相反，可将它们分别通过电容耦合到电路 的两个反相输入端。
3、采用双OCL电路实现
对于该功率放大器的设计，作者认为40V 电压大于人体安全电压（36V）。因此， 应该寻找一种方法降低Vcc的数值。
既要保证100W输出功率不变，又要减少 Vcc的值，一个OCL电路显然无法完成要求。 于是提出了双OCL电路的设计方法。
基本原理图
它由四管组成电桥电路，图中对角管同时 导通，互为推挽。负载上输出正负半周波 形。 同单端电路相比，在相同电源电压和相同 负载时，前者的输出功率为后者的4倍；换 言之，如果负载和输出功率相同，电路对 所用的晶体管的耐压要求可比单端电路降 低一半，因此，它有易于输出大功率而不 损坏输出管的优点。
由于 （理论值）。
Vcc Pom 2 RL
2
，因此
Vcc =40V
基本电路原理图
VCC 40V VCC Q1
2
BD135-10 1 Q2 R1 8Ω MJ15016 VEE VEE -40V 0
功能良好的改进电路
BG6、7选择不同互补大功率管时，其额 定输出功率(RMS)： 2N3055／MJ2955(土35V，8Ω) 50W， MJ802／MJ4502(土35V，4Ω)75W MJ802／MJ4502(土37．5V，8Ω)62W MJ802／MJ4502(土37．5V，4Ω)112W MJ802／MJ4502(稳压土35V，4Ω)131W
仿真时所用电路
XWM1
V I
VCC 30V 0 R1 1.2kΩ R3 4kΩ 4 Q1 C5 GND GND 10uF C2 10uF VDD BD135-10 -30V V1 C1 1 2 R2 1kΩ R4 4kΩ C3 10uF
2 5
XSC1
Ext T rig + _
5 R5 1kΩ 9
3
12
U1
4
2
13 6
A + _ +
B _
1 5
VCC LM1875T
VDD R7 4Ω
10uF 0.52 Vrms 1000 Hz 0°
10
U2 7
4
1
R6 3 GND 8 10uF 1kΩ GND
C4
11
3
LM1875T
0
仿真结果
结论
理想的音频功率放大器，若不考虑该功率放大器 的增益大小，输入一定频率的正弦波信号，其输 出也应该是没有失真（波形没有变形）、没有噪 声的正弦波信号。但真实的音频功率放大器的输 出音频信号总会有一点失真，并且叠加了噪声 （在正弦波上叠加了高频杂波）。 仿真波形有较大的非线性失真，需要做进一步调 试。 功率基本能达到要求。
音频功率（100W）放大 电路的设计
1、功率放大电路类型的选择
甲类功放的主要优点就是电路简单易行，非线性失真 小，适用于小功率的线性音频放大器 乙类功放与甲类功放最主要的不同点就是静态电流小， 因此无信号时消耗功率小，可获得较高的效率因而，在两管输出信号波形的衔接处，会产生交越失 真；而且功放管在从反偏到零偏再转为正偏转换时， 随着信号频率升高，输出信号就会在时间上延迟，出 现所谓的开关转换失真。
实用电路中使用了LM1875,现将它的 外部特性参数列出：
电压范围： 16～60V 静态电流： 50mA 输出功率： 25W 当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时 谐波失真： ＜0.02%， 额定增益： 26dB， 工作电压： ±25V 转换速率： 18V/μS LM1875极限参数： 电源电压(Vs) 60 V 输入电压(Vin) -VEE-Vcc V 工作结温(Tj) +150 ℃ 存储结温(Tstg) -65-+150 ℃
甲乙类功放是通过改变偏置的方法来减少交越 失真，它将甲类功放的高保真度与乙类功放折 衷，从而在一定程度上解决了上述效率高与失 真大之间的矛盾。而且甲乙类功放的效率可达 到78.5% ，故本次设计采用甲乙类功放。
2、采用单OCL实现
计算功率放大电路的工作电压 市面上常见的喇叭的阻抗为4欧姆或8欧姆， 取RL=8欧姆.
Vcc的计算
单OCL电路需要输出的功率为100/4=25W,
Vcc Pom 这样由 2 RL 可得，Vcc=20V.与
2
40V相比下降了一半，但是该值仅具有理 论意义，实际操作中的Vcc要理论值要大。
改进的实用电路
VCC 30V VCC 0 R1 1.2k¦ ¸ R3 4k¦ ¸ 2 Q1 C5 GND GND 10uF C2 10uF 6 R5 1k¦ ¸ 5
波形的失真是由于在正弦波上加了多种高 次谐波造成的（如3次谐波、5次谐波等） 所以称为总谐波失真。理想的音频功率放 大器没有谐波失真及噪声，所以 THD+N=0%。实际的音频功率放大器有各 种谐波造成的失真及由器件内或外部造成 的噪声，它有一定的THD+N的值。这个值 一般在0.00n%-10%之间(n=1～9)。0.1% 以下耳朵基本感觉不出来。