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1、音频放大器原理及应用 机电实践班 1 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 2 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 MIC1MIC2TAPECDVCDRADIO 家用功率放大器的内部组成 电源 3 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 专业功率放大器的内部组成 4 1 电压放大单晶体管放大电路 VccR1R2VoutVin
2、Vout R2 R1 rbe VinW Vout2 R2 5 1 电压放大集成运算放大电路 LM324 NE5532 AD826 NE5532 单位增益带宽 10MHz典型值高dc电压增益 100V mV典型值VCC 18V和RL 600欧姆电源电压范围宽 3V至 20V 6 1 电压放大NE5532 单电源同向放大器 7 1 电压放大NE5532 双电源同向放大器 8 1 电压放大NE5532 扩流放大器 9 1 电压放大集成运算放大电路 LM324 NE5532 AD826 AD826 单位增益带宽 20 50MHz典型值共模抑制比 100dB典型值VCC 15V和RL 500欧姆电源电压
3、范围宽 5V至 18V 10 1 电压放大AD826 同向放大器 11 1 电压放大AD826 反向放大器 12 1 电压放大集成运算放大电路 LM324 LM324 单位增益带宽 20 50MHz典型值共模抑制比 85dB典型值RL 2K欧姆输出电流 20 50ma电源电压范围宽 1 5V至 15V极限VCC 16V 13 1 电压放大LM324 单电源同向放大器 14 1 电压放大LM324 单电源反向放大器 15 2 功率放大器特点 1 输出功率足够大 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
4、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 16 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 17
5、 2 功率放大器单晶体管功率放大器 VccR1n1n2RLVinIL 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 18 2 功率放大器 分类 a 甲类 当静态工作点Q设在负载线性段的中点 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 19 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
6、周期内通过 其输出波形被削掉一半 称为乙类功放 20 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 21 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 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 22 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
7、 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 23 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 24 2 功率放
8、大器 实例 OCL OutputCapacitorLess 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OCL电路 作为输出级 Re7 Re10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 25 2 功率放大器 实例 OCL功率放大电路 26 差动放大级 反馈级 偏置电路 共射放大级
9、UBE倍增电路 恒流源负载 准互补功放级 保险管 负载 实用的OCL准互补功放电路 27 2 功率放大器 实例 OTL OutputTransformerLess 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R
10、8是热敏电阻 其阻值随温度升高而减小 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 28 2 功率放大器 实例 OTL功率放大电路 29 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009 LM384TDA2003 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 80DB30DB带宽 40 15 000输出阻抗 4欧保护 输出短路保护 应用 汽车音响 30 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009 L
11、M384 TDA2003 典型应用电路 31 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009 LM384TDA2030 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 90DB30DB带宽 10 140000k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 32 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009 LM384TDA2030 双电源基本电路 单电源扩流电路40W 33 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009
12、LM384 TDA2030 桥式输出电路40W 34 2 功率放大器 实例 TDA2030 电子分频电路 35 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009 LM384TDA2009 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 60DB30DB带宽 20 80000hz输出阻抗 4欧保护 短路保护 过热保护 36 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA2030 TDA2009 LM384TDA2009 典型应用 37 2 功率放大器 实例 集成功率放大器 TDA2003 TDA
13、2030 TDA2009 LM384TDA2009 桥式输出 38 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 LM384LM384 39 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 接旁路电容 5 9 13 空脚 NC 40 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 41 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 42 3 电源 A 稳压 前置放大器 B 功放 直接电源 保证动态响应 43 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 44 4 其他电路 45 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5w 20w之间 46 47 48
