音频放大器的发展过程
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本文论述音频放大器的发展过程和当前出现的数字音频功率放大器的国内外现状。通过此文，以引起我国广播电视、电影等专业单位对这一新鲜事物的关注。使得音频放大器这个盲区也能进入数字化时代。
当前，无论是广播界还是电视界都在为全面数字化而努力着。而谈到音频数字化时，都只在数字录音机和数字调音台方面打转转。然而，一个完全不符合数字化时代的、很不环保的器材却是人们并不注意的音频功率放大器。这类放大器在广播电台、电视台、电影制片厂、录音公司、音乐厅、重要社会活动场所、体育运动场馆、文艺演出场所、会堂、会议厅等等场合作为监听和扩声之用，这些都是需要大量专业级音频设备的地方。而现在的功率放大器，如果是甲乙类，其转换效率一般都只在50%以下，如果是纯甲类放大器，效率就更低。为了散热，需要巨大的散热片、热管和风扇。为了保证气流畅通，机器里面要留出充分的空间。这些无疑又增加了设备的体积、重量和能耗。可是，数字化并没有涉及这个领域，这的确是个盲点。
遗憾的是，这一次专业用户又落在了消费者的后面。因为，“数字放大器”这个概念以及上市的产品已经宣告向消费者音频市场进军了。而对于我国的专业音频界人士来说，却对数字放大器这个新生事物少有耳闻。我想借本文向专业音频界的同行，谈谈数字音频放大器问题。
我们知道电信号的放大器至今仍是模拟放大器占统治地位，它包括正弦波信号的线性放大器和脉冲信号的脉冲放大器。后者尽管不是线性放大器，但仍然属于模拟领域，这是电子学的基本常识。的确，可能许多人不清楚这个事实，就是无线电技术就是从脉冲技术开始的，而不是线性技术。当俄国的波波夫开始发现电极打火产生的电磁信号可以传播很远，这就是脉冲信号和无线电电子学的开端。拿现代某些人的时髦用语来说，波波夫不就成了0和1的纯“数字”技术创始人。推理下去也不就可以说无线电电子学是从数字技术开始的。定义么，本来就是人类自己想出来的。我想，如果一开始人们就称煤球为白，粉笔为黑，几千年下来大概也不会有什么异议。
在电火花形式的信号传播之后，科学家、发明家不断在技术上推进，不仅有莫尔斯电报编码的脉冲形式，而且还要有通话，甚至音乐的传播等等线性形式。人们还希望发出比自然声更大的声音，以便使更多的人能听到自己，这样才有线性放大器和调制技术的开始。不知道大家是否注意到，老式的唱机是用逐渐加大开口的金属喇叭来扩声的。那年头有唱片，但是没有放大器，没有电-机转换的扬声器。而电火花脉冲信号的大小则是靠电极两端电压的高低来决定，那时还没有放大器。
放大器仅在有源器件发明之后才出现的，首当其冲的就是电子管，后来才出现晶体管。电子管和晶体管都可以用作线性放大和非线性的脉冲放大。可以回忆一下，60年代的计算机还是用电子管构成的，一部性能远不如386的电脑，竟然要占三间大房间。电脑里使用的几乎全是脉冲技术，例如门电路、触发器、钳位器、移位寄存器等，都是逻辑电路。而逻辑电路构成现代计算机的基础，也是发展到如今普遍应用的数字技术的基础。但是从来没人把这些技术称作数字技术。
由于我们讨论的是数字音频功率放大器，而不是电脑。所以，数字音频技术的正确的定义应该是：模拟信号经过某个采样频率（例如44.1 、48、96 kHz等）的采样，然后再经过
量化（16、24、32比特等等）形成由一连串两态脉冲信号所组成的数码流。这就是PCM，即脉冲编码调制技术。其电平的两态是器件的导通和截止，对于双极晶体管来说，是0.3和3.6伏左右（所谓TTL电平）。当然，不同的器件，两态的具体定义是不同的，例如在磁带、光盘、磁盘等载体上，它们的状态就只与磁化方向或有无光学反射有关。实际上，不是低电平就是0，高电平就是1。大多数是由低电平跳向高电平的脉冲沿方向称1，由高电平跳向低电平的脉冲沿方向称0等等。
今天，“数字化”已经成为时髦词，有的甚至把它搞成一种运动。不管三七二十一，扯上扯不上，都冠以“数字”二字。仔细观察现今被称作“全数字放大器”的中外产品和技术，也都含糊地把属于模拟技术领域的脉冲技术称之为“数字”技术。于是原来脉冲技术中只有PCM，即脉码调制技术才能称上数字音频的定义，扩大到属于模拟技术的PWM，即脉宽调制技术。据说理由是输出管只有0（截止）和1（导通）两态，所以就叫“数字”。人们可能不知道，当年大影碟LD上光学槽的刻录，就是应用的PWM技术，光盘表面的槽与CD表面的槽都是那样光刻出来的，光盘表面也是两态，即有反射和无反射。可是CD就是PCM数字编码方式，因此是数字信息；而LD上长短不同信息槽是PWM调制方式刻录的，那可是百分之百的模拟技术。
为了论述简单，下面提到的数字放大器、数字功放都是指数字音频放大器。现在所谓的数字放大器里仍然是DAA，而不是DDA。原因是输入的数字音频格式信号，在形成PWM 调制的时候，虽然没有变成线性信号，但是已经变成了幅度不变，而是宽度变化的脉冲信号。只有这样的变换，才能将信号幅度加大到足以控制输出功率管的程度。用脉冲宽度变化来控制输出管导通时间的长短，然后用LC低通将高频脉冲成分滤掉，使得到达扬声器音圈上的电压是线性模拟信号，这样才能放出可以被人类听到的声音。可以看到，这种放大器的中间和后级都是模拟技术，只是脉冲放大而已。
当然，我也看到，有人把“D”类放大器的“D”，也称为“Digital 数字”。在我国，通常把“A”称为“甲”类，把“B”成为“乙”类，而“D”是称为“丁”类的放大器。中文字“丁”可无论如何与“数字”一词扯不上关系。过去很长时间里，人们一直致力于克服A类、B类，以及AB类放大器的线性和效率问题。的确AB类是个折衷。但是在一些效率比线性更重视的应用中，采用高效率开关方式的“D”类放大器就应运而生。但是如果用在高保真方面，线性度比AB类甚至比B类都差。甚至由于原理关系，会引进高频开关的干扰造成噪声。同时，大幅度的高频脉冲，很难做到上升和下降沿的陡度，于是使得方波变形成为三角波，结果使得输出开关功率管处于不能全通或全闭状态，这时理论上为0和1两态的波形，已经不是完全的方波，而变了形，这势必引入新的失真和降低效率。例如，在使用数字采样和量化过程中，会引进模拟信号中没有的折混失真和量化噪声。
就选管的对称性来说，原理上就决定了对输出大功率开关管的对称性要求不会比线性放大器低。而且由于不使用负反馈，对于对称性的要求比模拟的还高。有些H型桥接输出，对4只管子的一致性要求非常高。正负脉冲的顶降是否一样，取决于管子的饱和压降，模拟输出不用考虑的开关时间参数，在数字放大器中要求大大提高。而在过零方面同样存在由于空间电荷储存释放不干净等原因，而使得关闭滞后，甚至关不死。这些与使用同类管子（主要是MOSFET）线性放大器的考虑是差不多的，本来脉冲技术就是模拟技术的一部分么。
上面提到，因为输出管处于两态，就称之为“数字”了。反正“数字”二字符合潮流，迎合消
费者心理，有利可图，何乐不为也。理由是否充分、是否科学，对商家来说并不重要，重要的是市场。我的观点是：严格来说，现在还不存在什么全数字放大器，只是功率型数模转换器（PDAC，Powered Digital to Analogue Converter）。当然这种称呼不易普及，也不易上口。
但是，不管数字二字的定义如何，被称“数字放大器”的放大器不仅在节约能源方面有很大优势，同时具有直接数字格式信号的输入端，以及越来越高的音频质量，这些已经成了产品进军传统模拟放大器市场的杀手锏。所以，我认为，这种放大器至少是标志着真正数字放大即将来临的前瞻性产品。因而，了解如今在所谓“数字”放大器名下的产品发展情况，对我国广播电视和电影界同仁是有很重要的意义的。为方便读者自己了解第一手资料，本文尽可能提供公司的网址，我的网址（http://www.s https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/）也上载了一些公司很有参考价值的技术白皮书。
首先介绍的是Tripath Technology Inc.，这是一家美国那斯达克上市的公司，网址是：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。它的产品包括器件类的TA1101B立体声10W及TA2020-020立体声20W桥接放大器集成电路模块，TA0102A立体声150W、TA0103A立体声250W及TA0104A 立体声500W放大器驱动器集成电路模块。后者要另接相应的功率输出管。第二是设计工具类的EB-TA1101B、EB-TA2020、EB-TA0102、EB-TA0103和EB-TA0104评估模块，SAM-TA0102屏蔽的放大器模块，以及ADP-TA0102音频开发平台。它还生产直接插入电脑插槽的TIO-TA1101B放大器卡。并且为其它消费电器、高保真音响器材和通讯器材厂家提供OEM产品，其牌子注册为Combinant Digital，意思是既有好的线性又有好的效率两者结合的数字放大模块。
该公司采用专利和注册的“T”类放大器技术和Digital Power Processing（DPP数字功率处理）技术。这个T可不是ABCD排队来的，而是该公司名字Tripath的字头。该公司在网上提供全面而详细的技术说明文件，以及产品说明及有关资料文件及照片，并且在香港已有代理公司负责中国地区的销售。该公司使用与PWM技术的D类放大电路完全不同的原理和电路构成，并且结合了模拟技术的反馈和脉冲技术的高效。网上公布全面的技术测试图表，以及与PWM D类放大器技术的比较。一般PWM技术采用固定三角波频率，大约是最高音频频带的10倍，例如200kHz到400kHz，都已经进入无线电的长波射频领域。这样会造成射频滤波不净和电磁场窜扰问题，为了解决这些问题势必提高成本。而T类放大器技术利用自适应处理等技术，在小信号和大信号幅度时，有着不同的发生器频率。小信号对失真要求更高，也就是线性度更好，由于这时发生器的频率可以达到1.5MHz以上，滤波非常方便而成本低廉。这是因为作为滤波效率的转折频率，也就是-3dB点的时间常数是LC的乘积。频率越高、时间常数越小，要求LC的乘积小，也就是L或C都可以比过滤较低频率的值要小。当然成本也就降下来了。
Tripath公司已经有500瓦甚至上千瓦的放大器评估模块供第三方生产放大器和其它音响、电视产品之用。例如，SONY、APPLE、SHARP、MARANTZ、Bel Canto Design、AudioSource 等都把它用到自己的高质量音响产品中去。Apple新出的Power Mac G4电脑就是用Harman Kardon的透明的球形扬声器音箱，去年8月在北京国际广播电视器材大展上亮相，它的声音非常吸引人，而放大器就是采用Tripath芯片。Apple公司网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。
Bel Canto Design是一家生产高端音频器材的公司，它的产品包括高质量数模转换器、大功率单电子管A类放大器，以及“数字” 放大器。后者采用Tripath的评估模块生产出音频技
术指标非常高的Evo型大功率数字放大器系列。例如Evo 200.2型数字放大器，它的THD （总谐波失真）和IMD（互调失真）非常小，都低于0.01%；而电压跟从率为6000伏/微秒；阻尼因数大于100，效率高于90%。更有意思的是它具有软削波特性，而小信号失真更小，这特征很像电子管放大器，可能与该公司生产电子管产品的历史有关。公司网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。
另外，马兰士（Marantz）公司将Tripath公司最新T类1比特数字放大器技术用于它的ER3000型家庭影院中去；SHARP在它的高清电视设备的音频系统中决定采用Tripath的技术和产品；AudioSouce是美国一家专门生产音响器材的公司，它在新的Seven T音频放大器系列中采用T类放大器技术（详见该公司网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/）；SONY也把该技术用于它的DVD解决方案中，详见网址：http://www.sony.co.jp/。SONY对视音频数字化都是处于领先地位的，例如CD、SACD和DVD等都有该公司功劳。现在连SONY都采用Tripath技术，可见这公司的技术先进和声音质量都达到一定的水平。
德国的BEHRINGER百灵达公司，是我国专业人士经常接触的专业音响器材生产商之一，它已经开发出自己的数字放大器。称为CoolAudio的超大功率（4000瓦有效值连续功率）数字放大器采用D类技术，外观很专业，这是扩声专用的设计。内部使用芯片是HCA8001，该公司还提供数字放大器驱动模块，例如220瓦/4欧的HCA125ACREF和1000瓦/4欧的HCA600ACREF等，供第三方厂家生产自己的数字放大器。网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。
日本的SHARP（声宝或夏普）公司也生产SM-SX100型的1比特数字功率放大器，采用的是所谓“Direct Bitstream Coupling直接比特流耦合”技术。它的输入除了4个标准数字信号外，还提供SACD和DVD-A的信号输入。产品已经上市，价格约4千美元。网址：http://www.sharp.co.jp/（英文网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/）。
Apogee Technology公司推出DDX技术，即Direct Digital Amplification直接数字放大技术，它号称比普通D类放大器在小功率方面有更好的效率。产品包括DDX-2000控制器和DDX-2060放大器芯片的评估模块EB-2060x价格是198美元。当然，第三方厂家只要购买其芯片就可以自行设计和生产数字放大器产品。网址为：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。
Cirrus Logic是一家半导体芯片生产商，音频工作者应该十分熟悉。它开发出所谓“纯数字”PWM技术（引号是公司自己加的，不是我加的）。该公司称它的技术在解决PWM电路的电磁场及射频干扰方面胜人一筹。产品系列从小于1瓦的单芯片、1瓦至20瓦的双芯片、10瓦到200瓦的多芯片或模块，以及高达100至2000瓦的大功率多芯片或模块。该公司的产品是以Crystal、Maverick和3Ci为注册商标上市的，其代理商遍布全球。网址为：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。
另外一家公司是Microsemi，一看这名字就令人想到半导体。它生产的是PWM技术的高效D类音频电路，称为AudioMax的LXE1710评估套件，只是功率小了点，尽管是立体声的，但每路只有15瓦。网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。
另外，令我吃惊的是丹麦高端音频器材生产商Bang & Olufson采用自行开发的ICEPower 技术，推出了内装数字放大器的有源扬声器BeoLab1。ICE的意思是智慧、小型和效率三个英文词的字头。该技术可以提供高达1000瓦的高保真音频功率。ICE250A、ICE500A和
ICE100A分别提供250、500和100瓦的输出功率，效率达92％。均可驱动2至16欧姆的负载。B&O也投入数字放大器的生产，可见对此类放大器的声音质量已经很有把握。因为这家公司一向以高质量产品闻名于世。网址为：http://www.bang-olufsen.dk/。
现在，有的公司把外形设计得非常花哨，但是指标和听音效果都令人失望。例如，我国一家公司生产的所谓数字功率放大器，竟然连关键技术指标都不发表。偶然看到该公司一篇论文，文中称：“…而数字功放内阻不超过0.2欧姆（开关管内阻加滤波器内阻），相对于负载（扬声器）的阻抗4-8欧姆完全可以忽略不计”云云。并得出令人纳闷的结论：“因此不存在和扬声器的匹配问题。”我们知道，0.2欧姆的内阻对于8欧姆扬声器的阻尼因数为40，而4欧姆扬声器则为20。这么差的阻尼因数，是无法与现有普通模拟功放相比的。因此，我的意见是：要想创造出真正的数字放大器，必须彻底了解现代的模拟放大器。
另外，由于所谓数字放大器的输出管仍然是正负对称（推挽）工作的，因此输出开关管由正压全导通到关闭，然后转向负压，或由负压全导通转到正压，都有一个小小的延时，原因是空间电荷的储存效应。使用Tripath模块的Bel Canto产品公布其输出管开关时间为30纳秒（30毫微秒）。然而，有的所谓高科技公司，竟然不公布技术指标，也不敢给专家开盖检查设备加工质量，甚至只请少数特定人士来做声音质量评定，并美其名曰“耳朵收货”。对于专业人员来说，这未免太业余了。为什么不用世界标准的音频仪器AP system One 或System Two来测量一下自己开发的数字放大器呢？技术开发不靠精密可靠的数据测量靠什么？难道还要走十年前国内一些发烧音响器材厂走过的弯路吗？
这里，我不得不提一下负反馈问题。因为有文称数字放大器不用负反馈所以没有瞬态互调失真。数字放大器要不要负反馈？如何加负反馈？这些都是对新一代高效放大器的挑战。负反馈不单是解决放大器内部问题的，而且更重要的是可以解决非纯阻负载的问题。可以说，负反馈放大器是电子学上的一次飞跃。现在，我们面对的是表现极为复杂和不可预测的扬声器机器音箱，绝对不是一只4欧姆或8欧姆的电阻。我在设计电影制片厂录音监听放大器时，就测量过扬声器的各种阻抗现象，其起伏之大，令人难以想像。加上分频器，问题就更复杂。放大器的负载除了阻抗的频率关系，还有相位的频率关系问题，还有音圈在磁场里运动产生的反电动势。解决些个问题的唯一方法就是极大地减少功放内阻，负反馈是简单易行，而且可控性强的方法。阻尼因数至少100，如果达到300就很好。
有人用“数字”二字把自己的手脚捆绑起来，人为地把数字和模拟对立起来，企图把模拟技术几十年摸索出来的经验一笔勾销。可是，在数字放大器领域技术领先的公司，却就在数字领域解决了负反馈问题。它从经过低通滤波器平滑过的模拟信号，取一部分从专门供负反馈用的模数转换口输入进行数字量化处理，然后与主通道的数字信号适量相减，达到负反馈的目的。采用这些技术的公司并不因为使用了传统的模拟技术而躲躲闪闪，反而骄傲地说，我们的产品既有数字技术的高效率，也有模拟技术的低失真。完全可以供专业单位使用。那么多进行数字放大器技术研究和生产的公司，都在自己的网站公布技术白皮书和产品资料（大多是PDF格式）。在介绍技术的同时，都公布用AP（Audio Precision音频精密）公司测量的全套曲线（目前只有这家公司才生产模拟、数字双域的音频测量仪器）。
谈到价格，一般作为PWM D类放大器成品器材在市场上出售的价格都不低。很多第三方公司采用的是上述厂家的芯片或评估模块。当然，评估模块和芯片是不带机箱的的，厂家给它们加工了贵重、漂亮的机箱和控制器，那最终产品当然要升值。因此，有的“数字”放大
器刚开始上市就用价格低廉来招徕顾客，未免太短见了。数字放大器帮用户省了那么多电费，难道一次性投资还不应该高点吗？市场上的节电灯和节电灯泡价格都比普通灯贵得多，就是这个道理。
在中国大陆正式展出过的国外数字功放主要是TACT公司的产品。其实，该公司的主要产品不是放大器，而是TACT RCS 2.2型数字式房间校正系统（Digital Room Correction System），详见该公司网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。该公司在中国展出的Millennium型数字功放，采用的是丹麦Toccata Tech公司的EQUIBIT和EQUILOG技术和模块，后者以前在网上公布了类似设计工具类的评估模块的技术资料及价格。遗憾的是，Toccata公司已经变成TI（美国得克萨斯仪器公司）的数字扬声器部（Digital Speakers Department），连自己的网页（http://www.toccata.dk/和https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/）也都取消了。
TI公司（网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/）设立了数字扬声器部，可别以为它们在开发真正意义上的数字扬声器，而只是专供给电脑用的扬声器装放大器，有装在扬声器箱里面的，也有装在电脑面的插卡。这些所谓的“数字扬声器”，其实就是使用PWM技术的小功率应用。TI 公司目前的主要目标是通讯用、控制用、家庭影院用、车载音响用和电脑用音频放大器，因为这些领域获利容易得多。
世界上其它数字放大器生产商还有的是，所谓“目前，国外对功放数字化研究尚处实验阶段，且大都停留在PWM功放的研究水平上。有少数几家公司已研制出新一代的数字PWM 功放，……，远没达到商业化的地步。”云云，是毫无根据的。国外不少厂家已经生产出可供第三方使用的芯片和模块，也公开了价格和代理商名单，已经实现了产品商业化。但因为国外法律方面的严肃性，厂家仍然把自己提供的数字放大器模块称为“评估模块（Evaluation Board）”。
除了Tripath等给其它整机厂家提供数字放大器模块外，生产芯片和模块，甚至自己独立生产数字功放的厂家也不少。还有不少公司正在投入数字放大器的研制和生产。因时间有限，我没法一一介绍。另外，这里仅介绍产品上了网的部分，实际上还有很多专门生产通讯用、电脑用，以及电子乐器用的数字放大器。有兴趣的可以直接上网，用搜索引擎去寻找。
据了解国内也有公司开发了类似的PWM数字放大器，请浏览该公司网址：https://www.wendangku.net/doc/7117606311.html,/。我想它的网页也应该像国际上其他公司一样，详细公布其产品开发的具体进展和技术资料。
作为满足人们既要大功率、又要省电能、又要低失真的良好愿望，目前各种所谓“数字”放大器已经往这个目标前进了。尽管，真正意义上的数字功率放大器，只有世界上出现了真正的数字扬声器之后才有可能。但是，高效率、低失真、带数字格式信号输入的功率放大器已经开始在音频市场上出现。因此，作为大量使用音频放大器的广播、电视、电影等专业单位，以及扩声工程，完全可以开始使用这类“数字放大器”。
目前，在专业单位里，功率放大器绝大多数是国外品牌机。我国的广播器材厂应该抓住这一大好时机，乘“数字放大器”的东风，为我国的广播电视事业做出新贡献。做OEM也不乏是个好主意。Dolby、DTS、桑塔拿、别克、Windows不都是人家的吗？我们只要尊重知识产权，不搞盗版，不搞仿冒，有什么见不得人的。中国理应能开发出自己的数字放大器（或
功率型数模转换器），我只是希望这个新概念产品的参与者能抱着科学的态度，实实在在地造出技术指标最好、声音最佳、效率最高、性价比最好、最为可靠，符合专业使用的产品。让音频放大器这个被人遗忘的领域也能迅速进入数字化的轨道。
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。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
放大电路的组成及工作原理
2、4 放大电路的组成及工作原理 参考教材:《模拟电子技术基础》孙小子张企民主编西安:西安电子科技大学出版社 一、教学目标及要求 1、通过本次课的教学,使学生了解晶体管组成的基本放大电路的三种类型,掌 握放大电路的组成元器件及各元器件的作用,理解放大电路的工作原理。 2、通过本节课的学习,培养学生定性分析学习意识,使学生掌握理论结合生活 实际的分析能力。 二、教学重点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 三、教学难点 1、共发射极放大电路的组成元器件及各元器件作用; 2、共发射极放大电路的工作原理。 四、教学方法及学时 1、讲授法 2、1个学时 五、教学过程 （一）导入新课 同学们,上节课我们已经学习了晶体管内部载流子运动的特性以及由此引起的晶体管的一些外部特性,比如说晶体管的输入输出特性等,在这里,我要强调一下,我们需要把更多的注意力放在关注晶体管的外部特性上,而没有必要细究内部载流子的特点。由晶体管的输出特性,我们知道,当晶体管的外部工作条件不同时,晶体管可以工作在三个不同的区间。分别为:放大区、截止区、饱与区,其中放大区就是我们日常生活中较为常用的一种工作区间。大家就是否还记得,晶体管工作在放大区时所需要的外部条件就是什么不(发射结正偏,集电结反偏)？这节课,我们将要进入一个晶体管工作在放大区时,在实际生活中应用的新内容学习。 2、4放大器的组成及工作原理 一、放大的概念 放大: 利用一定的外部工具,使原物体的形状或大小等一系列属性按一定的比例扩大的过程。日常生活中,利用扩音机放大声音,就是电子学中最常见的放大。其原理框图为: 声音声音 扩音器原理框图 由此例子,我们知道,放大器大致可以分为:输入信号、放大电路、直流电源、输出信号等四部分,它主要用于放大小信号,其输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。对放大电路的基本要求:一就是信号不失真,二就是要放大。 二、基本放大电路的组成
音频小信号前置放大电路
音频小信号前置放大电路 1 选题背景 在现在的时代我们的身边有着各种各样对于声音放大的需求，如麦克风，及一些音像设备中是最常见的，随着人们生活质量的提高对于音质的要求也越来越高，简单的音质已经无法满足大家的需求，恶劣的音质也对人们的日常生活有很大的影响，就如同噪音一样，在对音质进行调整中，对其放大是很重要的内容，音频放大电路就是在保持原声的基础上对声音进行放大，对声音中小信号的放大在音频放大电路中也有着很重要的应用，对小信号的放大可以让我们更好的获得对较弱的原声的放大，对较弱的音频进行放大后可以更好的去分析这个音频信号，对于科学研究和电子产品的开发很有帮助，也可以充分的满足人们的需求。 1．1指导思想 “放大”的本质是实现能量的控制，即能量的转换：用能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载上得到能量比较大的信号。放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。通过NE5532对小信号进行放大，对相应的电阻进行合理的选择以达到对放大倍数的要求，对输出部分串电阻来达到对输出电阻的要求。 1．2 方案论证 方案一：采用NE5532两级电路放大方法，用运算放大器作音频前置放大电路。其优点是体积小、噪音低、功耗小、一致性较好。利用运算放大器可取得很深的负反馈，同时提高不失真输出，使信号失真度在1%以下。 方案二：采用NE5532一级放大方法，优点是所用资源少，更加的简便，缺点是不稳定，电流过大，故予以否定 综合考虑，采用方案一 1．3 基本设计任务 设计并制作音频小信号前置放大电路。具体要求如下： ≥1000；（40分） （１）放大倍数A V （２）通频带20Hz~20KHz；（40分） ≥１MΩ;输出电阻R O＝600Ω；（10分）（３）放大电路的输入电阻R I 说明：设计方案和器件根据题目要求自行选择，但要求在通用器件范围内。 测试条件：技术指标在输入正弦波信号峰值Vpp=10mv的条件进行测试（输入输出 电阻通过设计方案预以保证），设计报告中应有含有详细的测试数据说明设计结 果。
音频功率放大器设计实验报告
题目：音频功率放大器电路 音频功率放大器设计任务 1、基本要求 （1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。 （2）电压增益 >= 20dB。 （3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。 （4）功率放大电路部分使用分立元件设计。 发挥部分 （1）增加音调控制电路。 （2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20 欧姆。 （3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。 （4）其他。 目录 1 引言····························································· 2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路······················································· 2.2 总体设计框图··················································· 3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图 3.2设计的PCB电路图 ··· 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频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了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。 2 总体方案 根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路 一、电路工作原理 图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。 RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。 R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为 （R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。 C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。 2．电流反馈 电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若
运算放大器构造及原理
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运算放大器的工作原理 放大器的作用： 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，运算放大器原理 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等
前置音频放大器
前 置 音 频 放 大 器 实 验 报 告 院系名称信息工程学院电子系 班级 学号 姓名 指导教师王照平肜瑶 一、实验电路 前置音频放大器实验电路原理图和PCB版图
图1 前置音频放大器实验电路原理图
图2 前置音频放大器电路PCB版图 二、实验分析 本次前置音频放大器实验采用的电路比较典型，是音响放大器中常见的标准前级系统，该电路放大器中加有大反馈量的交直流负反馈，使非线性失真度限制在0.15%以内，同时负反馈还平抑了元器件数值误差对性能的影响。 前级放大系统由四级组成，其中第一、二级为两级共射级直藕放大器，同时设有五种输入信号的幅度和频率特性校正电路。在这种组合电路中，第二级集电极输出信号经频率校正RC网络反馈到第一级发射级，是输入阻抗得以提高，同时负反馈包括了两级放大器，即使负反馈系数不大也有足够的反馈量，而较小的负反馈系数可使放大器输出阻抗不致降到过低的程度。 但是，这种组合电路中，由于两级放大处于整个音响放大器的最前端（即最低输入电平端），因而必须选用低噪声三极管。因为负反馈的需要，应尽量选择H FE较大、V CEO较小的小功率硅NPN三极管。 在图1所示的前级放大系统中，后两级为TR3和TR4，TR3为射级输出器，电压增益最大为0.9左右，TR4为负反馈式音调控制补偿放大器，在音频中段增益近似为1。所以，前级系统增益主要由前两级TR1和TR2为主。按一般标准功放后级的输入电平额定值为1V p-p，而信号选择输出电平额定值为5mV，因此，要求TR1、TR2的电压增益K V约为46dB （200倍）。上述指标还需留有必要的余量，以使后级功率放大器有足够的驱动电压。为此，电压增益可以定为50dB。 在输入电平较高的压电唱头输入端、调谐器输入端均加入R1~R6组成的分压器，对信
音频小信号功率放大
摘要 本次电路设计课题是音频小信号放大电路，它属于模拟电路课程设计，所以实验中就需要用到大量的模拟电路知识。对于音频小信号放大电路它是由两级放大电路组成，第一部分是运用到了两级负反馈放大电路，旨在放大电压，第二部分OCL功率放大电路采用复合三极管，目的放大电路电流。两部分放大电路的设计根本目的就是为了将小信号放大为一个大信号而不失真。失真这是设计音频放大电路中的一个难点，电路的巧妙设计可以有效的避免失真，电容的运用是解决失真的关键。
目录 1 选题背景 (2) 1．1 指导思想 (2) 1．2 方案论证 (2) 1．3 基本设计任务 (2) 1．4 发挥设计任务 (2) 1．5电路特点 (3) 2 电路设计 (3) 2.1 总体方框图..................................... 错误！未定义书签。 2.2 工作原理 (3) 3 各主要电路及部件工作原理 (3) 3.1 第一级—输入信号放大电路 (4) 3.2 NE5532简要说明................................. 错误！未定义书签。 3.3 第二级—功率放大电路........................... 错误！未定义书签。 3.4 直流信号过滤电路 (6) 4 原理总图 (7) 5 元器件清单 (7) 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果） (7) 6.1 仿真检查 (8) 6.1.1第一级仿真检查 (8) 6.1.2第二级仿真检查 (9) 6.2 通前电检查 (10) 6.3 通电检查 (10) 6.3.1第一级电路检查 (10) 6.3.2第二级电路检查 (10) 6.3.3完整电路检查 (10) 6.4 结果分析 (10) 7 小结 (10) 8 设计体会及今后的改进意见 (11) 8.1 体会 (11) 8.2 本方案特点及存在的问题 (11) 8.3 改进意见 (11) 参考文献 (12)
音频放大器原理图
音频放大器原理图 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。 音频放大器简介 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。 音频放大器背景 音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和 功率级都要理想一一如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz?20kHz，因此放大 器在此范围内必须有良好的频率响应（驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇 叭或高音喇叭）。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC 音频的数瓦，再到迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商 用音响系统的数百瓦以上，大到能满足整个电影院或礼堂的声音要求。 音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到与输入电压 成比例的输出电压。正向电压增益通常很高（至少40dB）。如果反馈环包含正向增益， 则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力（PSR）来降低电源噪声，所以经常采用反馈。 音频放大器类别 长期以来，高品质音频放大器的工作类别，只限于A类（甲类）和AB类（甲乙类）。
高效率音频功率放大器设计文献综述【文献综述】
文献综述 电子信息工程 高效率音频功率放大器设计文献综述 一、前言 为了节约电路的成本，提高放大器的效率，采用普通的电子元器件设计高 效率音频功率放大器的方法，使用基本的运算放大器，构成PWM路，形成D 类功率放大器，实现了高效率，低失真的设计要求。为了提高电路的抗干扰性能，在设计中使用了电压跟随器，差动放大器，有源带通滤波器等。使设计获 得了良好的效果。 二、主题 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的 不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放 而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 音频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了长足的进步。 （一）早期的晶体管功放 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还
毕业设计-音频功率放大器
音频功率放大器的设计 内容提要： 本文介绍了音频功率放大器构成、功能、及工作原理等。关键词：LM1875 功率芯片音频功率放大器 Audio power amplifier Abstract: Keywords: LM1875 power chip Audio amplifier
目录 一、音频功率放大器简介 (1) （一）早期的晶体管功放 (1) （二）晶体管功放的发展和互调失真 (1) （三）功放输入级——差动与共射-共基 (3) （四）放大器的电源与甲类放大器 (4) （五）其他类型的放大器 (5) 二、放大器常见名词 (6) （一）灵敏度 (6) （二）阻尼系数 (6) （三）反馈 (6) （四）动态范围 (6) （五）响应 (6) （六）信噪比(S/N) (7) （七）屏蔽 (7) （八）阻抗匹配 (7) 三、音频放大器的设计 (7) （一）设计要求： (7) （二）设计过程 (7) 四、LM1875的简介 (16) （一）LM1875的参数简介 (16) （二）LM1875的工作原理： (16) （三）LM1875的电路特点 (17) 五、电路设计 (17) （一）典型应用电路 (17) （三）双电源音频功率放大器PCB图 (19) 六、电路制作与调试 (20) （一）利用PCB制作电路板 (20) （二）装配与调试： (20) 七、电路图的绘制与制板中应注意的问题 (21) （一）Sch原理图应注意常见问题 (21) （二）PCB设计中应注意的问题 (22) （三）焊盘应注意的常见问题 (23) 八、总结 (23) 参考文献 (25)
音频功率放大器的设计 一、音频功率放大器简介 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 音频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了长足的进步。（一）早期的晶体管功放 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的 OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因。 （二）晶体管功放的发展和互调失真 随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的 OCL电路或 OTL电路(图一)。最初的大功率 PNP 管是锗管，而 NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的对称性很差，人们更多采用的是图二所示的准互补电路，通过小功率硅管 Q1与一只大功率的 NPN硅管 Q2复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了电路因对称性差而招至的失真。 到了六十年代末，大功率的 PNP硅管商品化的时候，互补对称电路才得到 广泛的应用。元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法，无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放，晶体管功放都被大量地采用，首次在数量上以压倒性的优势超过了电子管功放。在商品化的晶体管扩音机中，相继出现了一些摧琛夺目的名机，如 JBL的SA600，Marantz互补对称电路MOdel15等等。
简单的前级多级音频放大器
如图是一个由晶体三极管VT1～VT3组成的多级音频放大器。VT1与外围阻容元件组成了典型的阻容耦合放大电路，担任前置音频电压放大；VT2、VT3组成了两级直接耦合式功率放大电路，其中：VT3接成发射极输出形式，它的输出阻抗较低，以便与8Ω低阻耳塞式耳机相匹配。 驻极体话筒B接收到声波信号后，输出相应的微弱电信号。该信号经电容器C1耦合到VT1的基极进行放大，放大后的信号由其集电极输出，再经C2耦合到VT2进行第二级放大，最后信号由VT3发射极输出，并通过插孔XS送至耳塞机放音。 电路中，C4为旁路电容器，其主要作用
是旁路掉输出信号中形成噪音的各种谐波成份，以改善耳塞机的音质。C3为滤波电容器，主要用来减小电池G的交流内阻（实际上为整机音频电流提供良好通路），可有效防止电池快报废时电路产生的自激振荡，并使耳塞机发出的声音更加清晰响亮。 元器件选择 VT1、VT2选用9014或3DG8型硅NPN 小功率、低噪声三极管，要求电流放大系数β≥100；VT3宜选用3AX31型等锗PNP小功率三极管，要求穿透电流Iceo尽可能小些，β≥30即可。 B选用CM-18W型（φ10mm×6.5mm）高灵敏度驻极体话筒，它的灵敏度划分成五个挡，分别用色点表示：红色为-66dB，小黄为-62dB，大黄为-58dB，兰色为-54dB，白色＞-52dB。本制作中应选用白色点产品，以获得较高的灵敏度。B也可用蓝色点、高
灵敏度的CRZ2-113F型驻极体话筒来直接代替。 XS选用CKX2-3.5型（φ3.5mm口径）耳塞式耳机常用的两芯插孔，买来后要稍作改制方能使用。改制方法参见图2所示，用镊子夹住插孔的内簧片向下略加弯折，将内、外两簧片由原来的常闭状态改成常开状态就可以了。改制好的插孔，要求插入耳机插头后，内、外两簧片能够可靠接通，拔出插头后又能够可靠分开，以便兼作电源开关使用。耳机采用带有CSX2-3.5型（φ3.5mm）两芯插头的8Ω低阻耳塞机。 R1～R5均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1～C3均用CD11-10V型电解电容器，C4用CT1型瓷介电容器。G用两节5号干电池串联而成，电压3V。
D 类放大高效率音频功率放大器电路图原理
D类放大高效率音频功率放大器电路图原理为提高功放效率，以适应现代社会高效、节能和小型化的发展趋势，以D类功率放大器为核心，以单片机89C51和可编程逻辑器件（FPGA）进行控制及时数据的处理，实现了对音频信号的高效率放大。系统最大不失真输出功率大于1W,可实现电压放大倍数1~20连续可调，并增加了短路保护断电功能，输出噪声低。系统可对功率进行计算显示，具有4位数字显示，精度优于5%。 传统的音频功率放大器主要有A类（甲类）、B类（乙类）和AB（甲乙类）。A类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件，它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其最高效率为50%.B类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50%,它的优点是在理想情况下效率可达78.5%,但缺点是会产生交越失真，增加噪声。AB类（甲乙类）功率放大器是以上两种放大器的结合，每个功率器件的导通时间在50%~100%之间，兼有甲类失真小和乙类效率高的特点，其工作效率介于二者之间。传统音频功率放大器效率偏低，体积偏大的缺点与音频功率放大高效、节能和小型化的发展趋势的矛盾，催生了D类（丁类）音频功率放大器出现和发展。本系统即采用D类功率放大实现，并用单电源供电，符合现代社会对电源小巧、便携要求的实际需要。 1系统方案论证与选择 1.1整体方案 方案①：数字方案。输入信号经前置放大调理后，即由A/D采入单片机进行处理，三角波产生及与音频信号的比较均由软件部分完成，然后由单片机输出两路完全反向的PWM 波给入后级功率放大部分，进行放大。此种方案硬件电路简单，但会引入较大数字噪声。 方案②：硬件电路方案。三角波产生及比较、PWM产生仍由硬件电路实现，此方案噪声较小、且幅值能做到更大，效果较好，故采用此方案。 1.2三角波产生电路设计 方案①：利用NE555产生三角波。该电路的特点是采用恒流源对电容线性冲、放电产生三角波，波形线性度较好、频率控制简单，信号幅度可通过后加衰减电位器控制。 方案②：对方波积分产生三角波。积分器与比较器级联，通过对比较器产生的方波积分得到三角波，频率与幅值控制只需调整某些电阻值，控制简单。但考虑积分电路存在积分漂移。 此处采用选择方案①。
音频功率放大器设计(明细)
电气与电子信息工程学院《电子线路设计与测试B》报告 设计题目：多级音频放大电路的设计与测试专业班级：电子信息工程技术2013（1）班学号： 201330230118 姓名： 指导教师： 设计时间： 2015/07/13～2015/07/17 设计地点：K2—306
电子线路设计与测试B成绩评定表 姓名学号 专业班级电子信息工程技术2013级（1）班 课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 课程设计答辩或质疑记录： 1、对一个音频功率放大器的前置级有什么要求？ 答：要求：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。 2、试画出利用TDA2030/2030A实现的OTL功率放大器电路？ 答： 3、何为D类功率放大器？D类功率放大器有什么特点？ 答：(1)D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。 (2)特点：效率高、功率大、失真小、体积小。 成绩评定依据： 实物制作（40％）： 课程设计考勤情况（10％）： 课程设计答辩情况（20％）： 完成设计任务及报告规范性（30％）： 最终评定成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 《电子线路设计与测试B》课程设计任务书 (4) 一、课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 (4) 二、课程设计内容 (4) 三、进度安排 (4) 四、基本要求 (5) 五、课程设计考核办法与成绩评定 (5) 六、课程设计参考资料 (5) 多级音频功率放大电路的设计与测试 (6) 一、设计任务 (6) 二、设计方案分析 (6) 1、前置放大器 (6) 2、音调控制电路 (7) 3、功率放大器 (11) 三、主要单元电路参考设计 (11) 1、前置放大器电路 (12) 2、音调控制器电路 (12) 3、功率放大器电路 (14) 四、软件的仿真与调试 (15) 五、原理图与PCB的制作 (16) 六、音频功率放大器的调试 (17) 七、心得体会 (18) 八、附录 (19) 1、元件清单 (19) 2、实物图 (19) 3、文献 (19)
音频放大电路的组成及原理
第二章高保真电路的组成及基本原理 2.1电路整体方案的确定 音频功率放大器的基本功能是把前级送来的声频信号不失真地加以放大，输出足够的功率去驱动负载（扬声器）发出优美的声音。放大器一般包括前置放大和功率放大两部分，前者以放大信号振幅为目的，因而又称电压放大器；后者的任务是放大信号功率，使其足以推动扬声器系统。 功率放大电路是一种能量转换电路，要求在失真许可的范围内，高效地为负载提供尽可能大的功率，功放管的工作电流、电压的变化范围很大，那么三极管常常是工作在大信号状态下或接近极限运用状态，有甲类、乙类、甲乙类等各种工作方式。为了提高效率，将放大电路做成推挽式电路，功放管的工作状态设置为甲乙类，以减小交越失真。常见的音频功放电路在连接形式上主要有双电源互补推挽功率放大器OCL（无输出电容）、单电源互补推挽功率放大器OTL（无输出变压器）、平衡（桥式）无变压器功率放大器BTL等。由于功放管承受大电流、高电压，因此功放管的保护问题和散热问题也必须要重视。 OCL电路由于性能比较好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。本课题输出级选用OCL功率放大器，偏置电路选用甲乙类功放电路。为了使电路简单，信号失真小，本电路选用反馈型音调控制电路。为了不影响音调控制电路，要求前置输入阻抗比较高，输出阻抗低，本级电路选用场效应管共源放大器和源级跟随器组成。 高保真音频放大器组成框图 2.2 OCL功率放大器的原理 OCL功率放大器电路通常可分成：功率输出级、推动级和输入级三部分。根据给定技术指标，选择下图所示电路 功率输出级是由四个三极管组成的复合管准互补对称电路，可以得到较大的输出功率。再用一些电阻来减小复合管的穿透电流，增加电路的稳定性。前置电路用NPN型三极管组成恒压电路，保证功率输出管有合适的初始电流，以克服交越失真。 推动级采用普通共射放大电路。 输入级部分由三极管组成差动放大电路，减小电路直流漂移。 2.3音调控制电路的原理 常用的音调控制电路有三种：一种是衰减式RC音调控制电路，其调节范围
带前置放大的音频功率放大器设计报告
带前置放大的音频功率放大器设计 姓 名 学 号 院、系、部 班 号 完成时间 ※ ※※※※※※※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※※※※※ ※※※※ 2013级 模拟电子技术课程设计
摘要 前置放大电路须由低噪声，高保真，高增益，快响应，宽带音响集成电路，所以采用NE5534实现，NE5534是单路高效低噪音运算放大器相比于其他放大器来说拥有更好的噪声性能，更高的外部驱动能力以及更加高的小信号输入和更高的功率带宽。这使得它们特别适合应用于高质量和专业的音频设备以及仪器仪表，控制电路和电话信道。集成功率放大电路成熟，低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调整，信噪比较小，而且电路布局合理，外围电路简单，保护功能齐全，还可外加散热片解决散热问题。功率放大器在家电和数码产品中使用越来越广泛，与我们日常生活有着密切的联系，功率放大器随着科技的不断进步也经历了几个不同的阶段，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，按所用放大器的分类可分为电子管式放大器，晶体管式功率放大器（包括场效应管）和集成功率放大器，目前以晶体管和和集成电路式功率放大器为主，晶体管的功率放大器是被使用最广泛的，人们研制出许多优质的新型电路使功放的谐波失真很容易减少到0.05%以下，场效应管是很有潜力的功率放大器，它具有噪音小、动态范围大、负温度特性等特点，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管的生产技术还在不断发展，集成功率放大器也大量的涌现出来，其工艺和指标都达到了很高的水平，它的突出特点是体积小、电路简单和性能优越、保护功能齐全。 关键词：功率放大器场效应管 NE5534
音频功率放大器实验报告
一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。 二、实验要求 1）设计要求 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （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； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 2）实物要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 三、实验内容与原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1）前置放大级 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。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，
音频功率放大器课程设计--OTL音频功率放大器的设计与制作-精品
学号： 课程设计 题目OTL音频功率放大器的设计与制作 学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信1302 姓名 指导教师 2014 年 1 月23 日
课程设计任务书 题目:OTL音频功率放大器的设计与制作 初始条件： 元件：集成功放TDA2030A、集成稳压器LM7812、电阻、电容、电位计若干。 仪器：万用表、示波器、交流毫伏表、函数信号发生器、学生电源要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： ①要求设计制作一个音频功率放大器频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。 ②确定设计方案以及电路原理图并用multisim进行电路仿真。 时间安排： 序号设计内容所用时间 1 布置任务及调研1天 2 方案确定0.5天 3 制作与调试 1.5天 4 撰写设计报告书1天 5 答辩1天 合计1周 指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 音频功率放大器的设计与制作 (3) 1. 设计原理及参数 (3) 1.1音频功放电路的设计 (3) 1.1.1设计原理 (3) 1.1.2 参数计算 (5) 1.2直流稳压电源的设计 (6) 1.2.1设计原理 (6) 1.2.2参数计算 (7) 2.仿真结果及分析 (8) 2.1音频功率放大电路 (8) 2.1.1仿真原理图 (8) 2.1.2仿真效果图 (9) 2.2直流稳压电源电路 (11) 2.2.1电路原理图仿真 (11) 2.2.2仿真效果图 (11) 3.实物制作与性能测试 (12) 3.1音频功放实物制作 (12) 3.2性能测试 (13) 3.2.1功率性能测试 (13) 3.2.2频率响应测试 (14) 3.3直流稳压电源制作 (14) 3.4直流稳压电源的测试 (15) 4.收获以及体会 (15)
运算放大器基本原理
运算放大器基本原理及应用 一． 原理 (一） 运算放大器 1.原理 运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。 图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示 图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。如图2所示。U -对应的端子为“-”，当输入U -单独加于该端子时，输出电压与输入电压U -反相，故称它为反相输入端。U +对应的端子为“＋”，当输入U +单独由该端加入时，输出电压与U +同相，故称它为同相输入端。 输出：U 0= A(U +-U -) ； A 称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）。 在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到:开环电压增益A ud =∞；输入阻抗r i =∞；输出阻抗r o =0；带宽f BW =∞；失调与漂移均为零等理想化参数。 2.理想运放在线性应用时的两个重要特性 输出电压U O 与输入电压之间满足关系式：U O ＝A ud （U +－U －）,由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。
由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”,这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 3. 运算放大器的应用 (1)比例电路 所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。 (a) 反向比例电路 反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端: 图3反向比例电路电路图 对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为： 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻 R ’＝R 1 // R F 。 输出电压U 0与输入电压U i 称比例关系，方向相反，改变比例系数，即改变两个电阻的阻值就可以改变输出电压的值。反向比例电路对于输入信号的负载能力有一定的要求。 (b) 同向比例电路 同向比例电路如图4所示，跟反向比例电路本质上差不多，除了同向接地的一段是反向输入端: i 1 f O U R R U - =
简易音频功率放大器
闽南师范大学《模拟电子技术》课程设计 设计题目：简易音频功率放大器 姓名：庄伟彬 学号：1205000425 系别：物理与信息工程学院 专业电气工程及其自动化 年级：12级 指导教师：周锦荣老师 2014年 5月 1 日
目录 一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 1.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 2.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 二电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 1．系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 2．方案比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 3．芯片介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8 三PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10 四实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11 1．实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11 2．测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 3．实验结果分析及与理论对比┄┄┄┄┄ 15 五附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15 1.设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 2. 原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 3.参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 16
摘要:本方案采用LM358，LM386集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，滑动变阻器实现音量可调，构成简易音频功率放大器,音频功率放大器主要用于推动扬声器发声。 关键词：LM358；LM386;音频放大 一系统设计 1 设计任务 利用集成运算放大器LM358，LM386设计一个简易音频功率放大器。 2 设计要求 设计一个简易的音频功率放大器，要求如下： （1）系统主要由前置放大电路和后级功率放大器电路构成，电路具有音量可调； （2）前置放大电路主要有集成芯片LM358构成；后级功率放大器电路主要由集成芯片LM386音频功率放大芯片构成； （3）要求输入音频信号在10mV/1kHz时，输出功率1 （负载：8Ω），输出音频信号无 Po W 明显失真，输出功率大小可调； （4）系统测试可以由函数信号发生器产生音频信号，系统所需电源可由实验室现有学生电源提供； （5）完成相应的电路原理图设计、硬件电路设计和调试及相关结果测试； （6）完成课程设计报告撰写。