毕业设计(论文)作用于高保真音响设备的音频放大器概要

毕业论文作者学号系部电子信息工程专业电子信息工程题目作用于高保真音响设备的音频放大器指导教师丁文秋评阅教师完成时间：年月日毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录绪论 (6)二．放大器的程序设计 (7)（一）电路选型 (7)（二）参数计算 (8)（三）元器件选择 (8)（四）验证定型 (9)三．晶体管前置放大器 (10)（一）基本单元电路 (10)（二）负反馈放大器 (10)（三）直流放大器 (12)四、功率放大器 (14)（一）功率放大器设计要点 (14)（二）功率放大器的类型 (16)（三）音频放大器的设计 (17)五、LM1875的简介 (25)（一）LM1875的参数简介 (25)（三）LM1875的电路特点 (26)六、电路设计 (27)（一）典型应用电路 (27)（三）双电源音频功率放大器PCB图 (28)七、电路制作与调试 (30)（一）利用PCB制作电路板 (30)（二）装配与调试： (30)八、电路图的绘制与制板中应注意的问题 (32)（一）S CH原理图应注意常见问题 (32)（二）PCB设计中应注意的问题 (33)（三）焊盘应注意的常见问题 (34)九、总结 (35)致谢 (36)参考文献 (39)绪论音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器。

然而直到现在为止，它还在不断地更新、发展、前进。

主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种，也是最基本的一种。

为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。

进入21世纪以后，各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。

从作为通信工具的手机，到作为娱乐设备的MP3播放器，已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。

陆续将要普及的还有便携式电视机，便携式DVD等等。

所有这些便携式的电子设备的一个共同点，就是都有音频输出，也就是都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电的。

都希望能够有较长的使用寿命。

就是在这种需求的背景下，D类放大器被开发出来了。

它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。

高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要，在大功率的电子设备中也需要。

因为，功率越大，效率也就越重要。

而随着人们的居住条件的改善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。

在这些设备中，往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。

这时，低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。

二．放大器的程序设计一个实用音频放大器的设计过程大体可按电路选型——参数计算——元器件选择——验证定型的顺序进行。

（一）电路选型1.确定电路形式及结构设计音频放大器一般先根据给定的技术指标（如频响、失真度、信噪比、转换速率等）、技术特色（如采用全直流、全对称、失真伺服、超线性等）以及性价比等要求选择合适的电路形式和结构。

在选择电路时，国内外音响界普遍推崇一种“简为佳”的说法，即简单的就是最好的。

多一个元器件就多一个失真源，因而在能满足给定技术指标要求的前提下，应尽量避免电路复杂化。

2.确定放大级数一般单级放大器的放大倍数只有几十倍，若电路需要很大的放大倍数，可采用多级放大器，这时总的增益等于各级增益的乘积。

在确定放大级数时，每一级的增益不用定的太高，因为增益过高时，放大器的稳定性变差，容易产生自激。

通常还需在放大器中引入适量的负反馈，将电路增益限制在一定的范围，这样既可提高放大器的稳定性，又可展宽工作频带降低波形失真。

此外电路的总增益的设定还应留有一定的余量。

（二）参数计算1.确定工作点晶体管的静态工作点，是影响放大器性能的主要因素。

通常前置放大器均工作在甲类状态，故选择工作点时，应使放大器件工作于输出特性曲线的线性放大区，并保证在额定工作状态的任何瞬间都不超越这一区域。

静态工作点一般应选在器件输出特性曲线线性区相对的小电流及低电压区域，这对保护器件有利。

但为了增大动态范围，减小失真，静态工作点又不能选的过低。

通常，输入级的输入信号较小（毫伏或微伏级），工作点可选的低些[如晶体管的ICQ可在（0.1~0.5）mA之间选取，UCEQ也可选的低些]，这样对提高信噪比有利；而后面的放大级，由于信号幅度较大，工作点则应取高些[ICQ可在（0.5~5mA）间选取，UCEQ也可取高些]。

此外，为保证工作点的稳定，晶体管的基极偏置电阻不能选的过大。

而功率放大器的工作点则应根据电路的类型来确定。

2.计算元件数值确定了电路结构及工作点，便可根据给定的技术参数要求，计算出电路中各元件的数值和必须掌握的交直流参数，并标注在原理图上，作为制作和调整的依据。

（三）元器件选择有了合适的电路，其技术指标的实现还有赖于正确选用元器件的质量。

即便是质量可靠的同类元器件，若品牌不同，其损耗、噪声系数、稳定性或失真度及失真成分也可能不同。

这也是同样的电路，采用不同品牌的元器件时会导致音质方面的差异的原因所在。

从图2-1和2-2的有关曲线中，我们可以很直观的看出这种差异。

（四）验证定型按设计要求制作的放大器，还应进行性能指标测试和客观听音评价，验证其是否达到预定的技术指标和音质水准。

若不能达标，应分析其原因，有目的的反复修改设计方案，使之趋于完善，直至符合技术指标要求，方可予以定型。

三．晶体管前置放大器前置放大器依其用途的不同可分为话筒放大器、线路放大器、唱头和磁头均衡放大器等几种类型。

前置放大器可以由单管放大器和多级放大器构成。

它们之中若加入负反馈，又可称为负反馈放大器，并且还有电容耦合和直接耦合之分。

（一）基本单元电路形形色色的放大器，不管它们的电路怎么复杂，都是由一些最基本的放大单元电路组合而成。

最基本的放大单元电路是用一只晶体管构成的共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路。

这三种基本单元电路既可单独构成一个放大器，又可互相组合起来，构成共射-共射、共射-共基、和共射-共集等常用复合放大单元电路或多级放大器，因而它们是放大器的基础。

（二）负反馈放大器1.负反馈放大器的特点施加了负反馈的放大器称为负反馈放大器。

过高的增益对电路有害无益，它可能导致信噪比劣化或影响电路的稳定，如产生自激等，应设法使之降低。

降低电路增益除了修改电路参数之外，最有效的是给电路加负反馈，它不仅可以使电路增益达到期望值，还可以降低失真、拓宽频响提高信噪比和电路稳定性等许多好处。

负反馈放大器电路之意图如图3-1.它通过一定的耦合方式把放大器输出信号的一部分回送到输入端。

当反馈信号与输入信号反相便成为负反馈。

其结果使输入信号被削弱。

如果输出信号电压为UO，反馈信号电压为UF，UF/UO就称为反馈系数F，即：F=UF/UO在施加深度负反馈时，负反馈放大器的增益KF（闭环增益）约为反馈系数的倒数，即；KF=1/F。

加有深度负反馈的放大器，其增益几乎与晶体管参数无关，而仅取决于反馈系数F，这就显著提高了放大器增益的稳定性，且大大的简化了放大器增益的计算过程。

引入负反馈后，放大器的频响也被展宽了。

其原理可以借助图3-2的频响曲线来加以说明。

由于放大器高频和低频的输出电压是逐渐下降的，施加负反馈后，高频和低频段的反馈电压也随之逐渐减小，中频段的反馈电压则相对的较高且稳定不变，从而使电路中频段的增益下降幅度较大，高、低频段的增益下降幅度逐渐变小，反映在频响曲线上，就是中频段的平坦部分变宽了。

负反馈放大器降低失真的原理可以用图3-3来说明。

当给无负反馈的放大器输入一个正弦波时，由于晶体管的非线性使输出信号产生波形失真，如正半周幅度大，负半周幅度小。

施加负反馈后，由于反馈信号取自输出端，也是正半周幅度大负半周幅度小，与输入信号相加后，输入信号变的负半周小正半周大了，被放大后，输出信号的波形就可以得到修正。

施加负反馈的这种净输入信号失真，正好补偿了放大器的非线性失真。

2.负反馈放大器类型由于取得反馈信号的方法，以及反馈信号与输入信号的连接关系不同，负反馈可以分为电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈四种基本类型。

（特点见表1）3.负反馈的应用负反馈有时在本级应用，有时则是跨即应用。

在一个电路中，可能只用一种负反馈，也可能综合应用几种负反馈。

（1）在要求输入电阻高、输出阻抗低的电路中，应用电压串联负反馈。

（2）多级前置放大器的输出端增设一级设计输出器可使电路增益稳定且有较低的输出阻抗。

（3）如只需提高输入阻抗，可在第一级增设射级输出器或采用多级串联负反馈。

（4）若希望减小电路的输入、输出电阻，又要求电路尽可能简单，可采用单级或多级电压并联负反馈。

（三）直流放大器1.直流放大器通常指放大直流电压或电流的放大器。

其主要特点是级间采用直接耦合，低频响应很好，工作频率可达到零，或接近零。

由于避免了耦合电容寄生电感的影响，其高频响应也很好。

现代高保真放大器为扩展高低频响应或避免耦合电容对电路其他性能的不良影响，也普遍采用了直流放大器。

由于级间摒弃了耦合电容，放大器中任何一点直流电位的变化都将引起输出端直流电位的变化。

因而直流放大器输出端点位对温度变化和元器件参数的变化和电源的波动反映十分敏感，即便在无信号输入时，也会受各种不稳定因素的影响而发生缓慢变动，这就是“电位漂移”。

若发生在输出端为零电位的放大器，则称为“零点漂移”。

用于音频功率放大的DC放大器，零点漂移应设法限制在±150mV 之内，以免影响电路性能或损坏元器件。

直流放大器的零点漂移可由以下两个指标来衡量：（1）在指定时间内折合到输入端的最大漂移电压值。

（2）温度每变化一度，输出端的漂移电压折合到输入端的漂移电压值。

在音频DC放大器中，通常采用差分电路和具有正或负温度系数的热敏电阻或二极管构成的偏置电路以及施加直流负反馈等措施来抑制电位漂移。

2.单端直流放大器与单端交流放大器一样，单端直流放大器通常也采用一组电源，有时因偏置电路的需要，会再增加一组辅助电源。

单端直流放大器用于音频放大时，均工作于甲类状态。

由于电路为直接耦合，设计时应注意前后级之间直流电位的配合，满足前后级工作点的要求。

3.差分放大器差分放大器也属于直流放大器，它不仅具有良好的抑制零点漂移和共模信号的能力，而且具有比一般放大器更为优良的线性。

在多级音频放大器的第一级和集成电路中，差分放大器几乎是不可缺少的。

典型电路与基本特征1）典型电路差分放大电路的典型电路如图3-4所示，其结构呈对称性，两边三极管的特性及偏置电路均相同，发射极电阻则是两管共用的。

电路有正、负两个输入端，信号可从两个输入端平衡输入，也可采用不平衡输入，这时，信号从其中一个输入端输入，另一个输入端接地。

放大后的信号从两管的集电极输出。

其输出电压与两个输入端信号之差成正比，故称为差分放大器。