音频放大器原理与应用.

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1、音频放大器原理及应用 机电实践班 1。电压放大（话筒、前置） 2。功率放大器 4。电源 5。其他电路（均衡、混响、电平指示、数字 音量、保护电路等等） 内容： 音频放大器的结构与组成 放大、 混响 混 合 电 路 选 择 开 关 前置 放大 功率 放大 均衡 前置 放大 功率 放大 均衡 MIC1 MIC2 TAPE CD VCD RADIO 家用功率放大器的内部组成 电源 平衡 非平衡 平衡 非平衡 音量 调节 音量 调节 前置 放大 功率 放大 前置 放大 功率 放大 延 时 接 通 过 载 保 护 、 零 点 漂 移 保 护 电源系统 平衡 输入 非平衡 输入 平衡 输入 非平衡 输入

2、专业功率放大器的内部组成 1。电压放大 单晶体管放大电路： Vcc R1 R2 Vout Vin Vout =R2/(R1|rbe) Vin W=Vout2/R2 1。电压放大 集成运算放大电路：LM324NE5532AD826 NE5532： 单位增益带宽.10 MHz 典型值 高 dc 电压增益. 100V/mV 典型值 VCC18V 和RL600 欧姆 电源电压范围宽. 3V 至 20V 1。电压放大 NE5532： 单电源同向放大器 1。电压放大 NE5532： 双电源同向放大器 1。电压放大 NE5532： 扩流放大器 1。电压放大 集成运算放大电路：LM324NE5532AD826

3、 AD826： 单位增益带宽.2050 MHz 典型值 共模抑制比.100 dB 典型值 VCC15V 和RL500 欧姆 电源电压范围宽. 5V 至 18V 1。电压放大 AD826： 同向放大器 1。电压放大 AD826： 反向放大器 1。电压放大 集成运算放大电路：LM324 LM324： 单位增益带宽.2050 MHz 典型值 共模抑制比.85 dB 典型值 RL2K 欧姆 输出电流：20-50ma 电源电压范围宽. 1.5V 至 15V 极限VCC16V 1。电压放大 LM324： 单电源同向放大器 1。电压放大 LM324： 单电源反向放大器 2。功率放大器 特点： （1）输出功率

4、足够大。为获得足够大的输出功率，功放 管的电压和电流变化范围应很大。为此，它们常常工 作在大信号状态，接近极限工作状态。 （2）效率高。功率放大器的效率是指负载上得到的信号 功率与电源供给的直流功率之比。对于小信号电压放 大器来讲，由于输出功率较小，电源供给的直流功率 也小，因此效率问题就不需要考虑。 2。功率放大器 特点： （3）非线性失真小。功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电 流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线 性区造成输出波形的非线性失真。因此，功率放大器比小信号的 电压放大器的非线性失真问题严重。在实际应用中，有些设备对 失真问题要求很严，因此，要采取措施减

5、小失真，使之满足负载 的要求。 (4)保护及散热。功放管承受高电压、大电流，因而功放管的保护 及散热问题也应重视。功率放大器工作点的动态范围大，因此只 适宜用图解法进行分析。 2。功率放大器 单晶体管功率放大器： Vcc R1 n1 n2 RL Vin IL=Vin/(R1|rbe) , IL= IL n1/n2 , VL= Vin/(R1| rbe) n1/n2)RL 实际上，由于RL远小于 R1| rbe ， 因此该电路的电压放大倍数 VL /Vin 是比较小的，约 =1；但是电流却被放大了若干倍。因此，该电路往往是电流放大电路。 2。功率放大器-分类 a。甲类： 当静态工作点Q设在负载

6、线性段的中点，整个信 号周期内都有电流IC通 过时，称为甲类功放。 功率放大器一般是根据功放管工作点选择的不同进行分类。有甲 类、乙类及甲乙类功率放大器 2。功率放大器-分类 b。乙类： 若将静态工作点Q 设在横轴上，则IC 仅在半个信号周期 内通过，其输出波 形被削掉一半，称 为乙类功放。 2。功率放大器-分类 c。甲乙类： 若将静态工作点设在 线性区的下部靠近截 止区，则其IC的流通 时间为多半个信号周 期，输出波形被削掉 一部分称为甲乙类功 放。 2。功率放大器-分类 乙类互补对称功放： 如果电路处在甲类放大状 态，则静态工作电流大， 因而效率低。若用一个管 子组成甲乙类或乙类放大 电路

7、，就会出现严重的失 真现象。乙类互补对称功 放，既可保持静态时功耗 小，又可减小失真。 交越失真 2。功率放大器-分类 甲乙类互补对称电路: 乙类互补对称电路效率比 较高，但由于三极管的输入特 性存在有死区，而形成交越失 真。采用甲乙类互补对称电路 ，可以克服交越失真问题。其 原理是静态时，在V1、V2管 上产生的压降为V3、V4管提 供了一个适当的正偏电压，使 之处于微导通状态。由于电路 对称，静态时iC1=iC2，io=0 ，Uo=0。有信号时，由于电 路工作在甲乙类，即使ui很小 ，也基本上可线性放大。 2。功率放大器-分类 复合管互补对称电路: 采用复合管的互补对称输出级 ，可以降低对

8、前级推动电流的要求 ，不过其直接为负载RL提供电流 的两个末级对管V3、V4的类型截 然不同。在大功率情况下，两者很 难选配到完全对称。 改进的电路被称为准互补对称电路 。其两个末级对管是同一类型，因 此比较容易配对。电路中Re1、 Re2的作用是使V3和V管能有一 个合适的静态工作点。 2。功率放大器-实例 OCL（ Output CapacitorLess ）功率放大电路 下图为OCL高保真功率放大器的典型应用电路，其中 V1、V2、V3管组成的恒流源差动放大器为前置放大级， 除了对输入信号进行放大外，还有温度补偿和抑制零漂的 作用。V4、V5管构成中间放大级。V7到V10管为准互补 OC

9、L电路，作为输出级。Re7Re10可使电路稳定。V6 管及Re4、Re5构成“UBE扩大电路”，调节Re4可改变加 在V7、V8管基极间的电压，以消除交越失真。Rf、C1和 Rb2构成串联负反馈，以提高电路稳定性并改善性能。 2。功率放大器-实例 OCL功率放大电路 +24V ui RL T7 T8 RC8 -24V R2 R3 T6 Rc1 T1T2 Rb1Rb2 C1 Rf R1 D1 D2 T3 Re3 T4 Re4 C2 T5 Re5 C3 C4 T9 T10 Re10 Re7Re9 C5 R4 BX 差动放大级 反馈级 偏置电路 共射放大级 UBE 倍增 电路 恒流源 负载 准互补功

10、放级 保险管 负载 实用的OCL准互补功放电路： 2。功率放大器-实例 OTL（Output TransformerLess）功率放大电路 后图电路是一个OTL互补对称功率放大电路，用作电视 机伴音功放。其中V1管构成前置电压放大级，信号经C3耦 合至V2构成的推动级，R14形成电压串联负反馈，以改善 放大性能。C2、C4、C7为相位补偿元件，用以防止高频自 激。V3、V4管构成互补功率输出级。C6将信号耦合到负载 RL上。R11、R12为限流电阻，防止开机时功放管中电流 过大而烧坏功放管。V3、V4管的静态工作点由V2管的静态 电流及R6、R7、R8、R9决定。其中R8是热敏电阻，其阻 值随

11、温度升高而减小，可稳定功放管的静态电流。电阻R10 连接在V2管的基极与电容C6的正极之间，构成直流负反馈 ，以稳定C6正极的电位为UCC/2。 2。功率放大器-实例 OTL功率放大电路 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 TDA2003： 电源电压： 4 14v 峰值电流：3.5A 输出功率：10W，2欧 静态电流：40ma 开环增益 ：80DB 30DB带宽：4015，000 输出阻抗：4欧 保护：输出短路保护。应用：汽车音响 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 TD

12、A2003： 典型应用电路 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 TDA2030： 电源电压： 6 18v 峰值电流：3.5A 输出功率：20W，4欧 静态电流：40ma 开环增益 ：90DB 30DB带宽：10140000k 输出阻抗：4欧 保护：输出短路保护、过热保护，极性反接保护（后加） 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 TDA2030： 双电源基本电路 单电源扩流电路 40W 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、L

13、M384 TDA2030： 桥式输出电路 40W 2。功率放大器-实例 TDA2030： 电子分频电路 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 TDA2009： 电源电压： 4 14v 峰值电流：3.5A 输出功率：2*10W，双声道，4欧 静态电流：40ma 开环增益 ：60DB 30DB带宽：2080000hz 输出阻抗：4欧 保护：短路保护、过热保护 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 TDA2009：典型应用 2。功率放大器-实例 集成功率放大器:TDA2003、TD

14、A2030、TDA2009、LM384 TDA2009： 桥式输出 2。功率放大器-实例 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：OTL 输出功率：8负载上可得到5W功率 电源电压：最大为28V 集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA2009、LM384 LM384： 2。功率放大器-实例 LM384 14 - 电源端（ Vcc） 3、4、5、7 - 接地端（ GND） 10、11、12 - 接地端（GND） 2、6 - 输入端 （一般2脚接地） 8 - 输出端 （经500 电容接负载） ) 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 1 - 接旁路电容（5

15、 ） 9、13 - 空脚（NC） 500 - + 0.1 2.7 8 14 6 2 1 5 Vcc ui 8 调节音量 电源滤波电容 外接旁路电容 低通滤波,去除高频噪声 输入信号 输出耦合大电容 2。功率放大器-实例 LM384 2。功率放大器-实例 D类功放（数字功放），采用PWM调制方式 特点：效率高（ 90% ）、静态电流小。 3。电源 A。稳压-前置放大器。 B。功放-直接电源，保证动态响应。 4。其他电路 A。Led电平指示（光柱频谱指示） B。均衡电路（音调控制） C。混响、延迟控制电路 D。数字音量调节 E。保护电路（过流、反接、防冲击、延时开机等 等） 说明：A、B、C三种电路均有集成器件。 4。其他电路 任务： 蓝色为基本部分，必须完成。其余可作为发挥部分 功放可选在5w20w之间。 名称 符 号测量条件及 公式 左通道 L 右通道 R 单位 噪声电压Ui=0 mv 最大不失真输 出电压 f=1KHz,v 最大不失真输 出功率 (只考虑限幅失 真) w 输入灵敏度S f=1KHz mv 电压 增益dB 通道间功率 增益差 dB 输出电阻 频带宽 度 B FH= FL= FH= FL= Hz 通道分离度dB 名 称 符 号测量条件及公 式 左通道 L 右通道 R 单位