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1、濮阳职业技术学院毕业设计专 业：应用电子技术设计课题：家用功率放大器班 级： 应用电子姓 名： 2010年 12月 10日摘要随着社会的发展，人们的追求，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，并能对音频信号进行适 当的加工装饰，使声音音质真实优美动听。因此，我们这次的研究主 要对象是高保真家用功率放大器，然而功率放大器是在音响系统中 是把微弱的音频信号放大到足以驱动喇叭单元工作，重放出人耳能听 到的声音设备。本设计主要介绍采用LM1875芯片设计的功率放大器， 它在应用场合能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
2、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，放大器采用内部补偿，增益控制在26dB 左右。它可用于家用功放，高品质音频系统，立体声唱机等。关键词:高保真家用功率放大器LM1875引言随着电子技术的发展，音频功放APA）技术的最新发展进一步 提高了音响的音质，以及人们生活水平的不断提高，各种新型家庭影 院的新技术、新品种器材不断涌现，市场中的音响设备品种繁多音 响爱好者被商店里的设备搞得眼花缭乱，无从下手，往往投入较大的 资金而得不到较好的重放效果。高保真功放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
3、保家用功率放大 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。目录第一章概述11.1主要内容11.2功放的发展史1第二章功放的定义、种类及性能指标22.1功放的定义22.2功放的种类22.3功放的性能指标.3第三章 家用功放的组成模块52.1电源部分52.2调音部分62.3放大部分6第四章LM1875高保真音频放大电路的基本原理8第五章电路板的制作与调试94.1电路板的制作94.2电路板的调试.9总结10注释10附
4、录一元件清单11附录二PCB图12外文资料译文13第一章概述11主要内容本文主要介绍高保真功率放大器，我们所用的芯片LM1875，放大器它具有非常低真度 和高品质的性能，最少的元件，保护电路包括内部电流限制和热关断。并且在第四章更加详 细的介绍了 LM1875，已在各种多媒体音响里面得到了广泛的运用。第一、二章着重介绍了 音响的发展史和功放的定义、种类、原理及性能参数，第五章论述了电路板的制作和调试的 过程，还在第六章做了包装设计，最后做出了总结。1.2功放的发展史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
5、了长足的进步。回顾一下功率放 大器的发展历程，对我们广大音响爱好者来说也许是一件饶有趣味的事情。发展历史可以分 为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔 实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如 威廉逊放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子 管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色 甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放
6、大 器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员-集成电路，到了70年代初，集成电路以其 质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、 运算放大集成电路被广泛用于音响电路。70年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯 厚、甜美的音色，以及动态范围达90dB、THDv0.01% （100kHz时）的特点，很快在音响 界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。80年代，数字功放成为了新一代的宠儿.第二章功放的定义、种类及性能指标2.1功放的定义利用三极管
7、的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按 照输入信号变 化的电流。因为声音是不同振幅和不同 频率的波，即交流信号电流，三 极管的集电极 电流永远是基极电流的卩倍，卩是三极管的交流放大倍数，应用这一点， 若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的卩倍，然后将这个信号 用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的卩倍的大信号，这现象成为三 极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能 胜任带动整个音 响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺 口，而功率放大
8、器在整个音响系统中 起到了 “组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上 主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。2.2功放的种类1、A类放大器A类放大器的主要特点 是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近，晶体管 在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可 以推挽工作。由于放大器 工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。 但效率较低，晶体管功耗大，功率的理论最大值仅有25%,且有较大的非线性失真。 由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。2、B类放大器B类放大器的主要特点是：放大器的静态点在（VCC, 0）处，当没有信号输入时， 输出端几乎不消耗功率。
9、在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波； 同理，当Vi为负半波正弦波（如图虚线部分所示），所以必须用两管推挽工作。其特点 是效率较高（78%）,但是因放大器有一段工作在非线 性区域内，故其缺点是交越失真 较大。即当信号在-0.6V 0.6V之间时，Q1 Q2都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐 渐被设计师摒弃。3、AB类放大器AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽 工作。可以避免交越失真。交 替失真较大，可以抵消 偶次谐波失真。有效率 较高，晶 体管功耗较小的特点。4、D类放大器D类（数字音频功率）放大器是一种将输 入模拟音频信号或PCM数字
10、信息变换成 PWM（脉冲宽度调制）或PDM（脉冲密度调制）的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲 信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高 的突出优点数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器放大器 由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路（半桥式和全桥式）和低通 滤波器（LC）等四部分组成.D类放大或数字式放 大器。系利用极高频率 的转换开关电路 来放大音频信号的。1. 具有很高的效率，通常能够达到85%以上。2. 体积小，可以比模拟的放大电路节省很大的空间。3. 无裂噪声接通4低失真，频率响应曲线好。外围元器件少，便于设计调试。A
11、类、B类和AB类放大器是模拟放大器，D类放大器是数字放大器。B类和AB 类推挽放大器比A类放大器效率高、失真较小，功放晶体管功耗较小，散热好，但 B 类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因电路参数 选择不当而产生交替失真。而D类放大器具有效率高低失真，频率响应曲线好。外围 元器件少优点。AB类放大器和D类放大器是目前音频功率放 大器的基本电路形式。5、T类放大器T类功率放大器的功率输出 电路和脉宽调制D类功率放大器相同，功率晶体管 也是工作在开 关状态，效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不 同的是：1、它不是使用脉冲调宽的方法，Tripath公司发明了
12、一种称作数码功率放大 器处理器“Digital Power Processing（ DPP） ”的数字功率技术，它是 T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的 适应算法及预测算法用到这里。输入的音频 信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。 从而使音质达到高保真线性放大。2、它的功率晶体管的切换频率不 是固定的，无用 分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内，而是散布在很宽的频带上。使声 音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。3、此外，T类功率放大器的动态范围更宽， 频率响应平坦。DDP的出现，把数字时代的功率放大 器推到一个新的高度。在高保 真方面
13、，线性度与传统AB类功放相比有过之而无不及。2.3功放的性能指标无论AV放大器和Hi-Fi功放对功率放大器要求十分严格，在输出功 率、频率响应、 失真度、信噪比、输出阻抗和阻尼系数等方面 都有明确要求。（一）、输出功率输出功率是指功放电路输送给负载的功率。目前人们对输出功率的测量方法和评 价方法很不统一，使用时注意。1、额定功率（RMS）它指在一定的谐波范围内功放长期工作所能输出的最大功率（严格说是正弦波 信号）。经常把谐波失真度为1%时的平均功率称为额定输出功率或最大有用功率、持 续功率、不失真功率等。很显然规定的失真度 前提不同时，额定功率数值将 不相同。2、最大输出功率当不考虑失真大小时
14、，功放电路的输出功率可远高于额定功率，还可输出更大 数值的功率，它能输出的最大功率称为最大输出功率，前述额定功率与最大输出功率 是两种不同前提条件的输出功率3、音乐输出功率（MPO）音乐输出功率MPO是英文Music Power Outpur的缩写，它是指功放电路工作 于音乐信号时的输出功率，也就是输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信 号的瞬间最大输出功率。音乐输出功率可以用来评价功放的动态听音效果，例如在平稳的音乐过程后面突 然出现了冲击 性强的打击乐器声音，有的功放电路可在瞬间提供很大 的输出功率给以 力度感有使不完的劲；有的功放却显得力 不从心底气不足。为了反映 这瞬间突发性输
15、出功率的能力可以用音乐输出功率来量度。4、峰值音乐 输出功率（PMPO）它是最大音乐输出功率，是功放电路的另一个动态指标，若不考虑失真度功放 电路可输出的最大音乐功率就是峰值音乐输出功率。通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率，音乐输出功率大于最大输出功率，最 大输出功率大于额定输出功率，经实践统计，峰值音乐输出功率是额定输出功率的5-8 倍。（二）、频率响应频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频 响范围应不底于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的 工作频率范围为20-20kHz。国际规定一般音频功 放的频率范围是40-16 kHz 1.5dB。（三）、失真失真是重放音频信号的波形发生变化的现象。波形失真的原因和种类有很多， 主要有谐波失真、互调失真、瞬态失真等。（四）、动态范围放大器不失真的放大最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范围。 实际运用时，该比值使用dB来表示两信号的电平差，高 保真放大器的动态范围应大 于 90 dB。自然界的各种噪声形成周围的背景噪声，而周围的背景噪声和演 奏出现的声音强 度相差很大，在通常情况下，将这个强度差称为动态范围，优良音响 系统在输入强信 号时不应产生过载失真，而在输入弱信号时，有不应被自身 产生的噪声所淹没，为此 好的音响系统 应当
