学号：31102138 班级：通信1102 姓名：郑航天
学号：31102141 班级：通信1104 姓名：朱宝森
音频功率放大器
设计
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1.1 设计要求
1．输出功率：20W。
2．负载阻抗：8Ω。
3．通频带Δfs: 为20HZ–20KHZ。
4．音调控制要求：1KHZ（0dB），10KHZ（±12dB），100HZ（±12dB）
5．灵敏度：话筒输入：5mV。
线路输入：0.775V。
1.2 设计过程
1. 拟定总体
方案
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：
甲类功放的主要优点就是电路简单易行，非线性失真小，适用于小功率的线性音频放大器，现在甲类功放主要用在高档功放产品中。而乙类功放与甲类功放最主要的不同点就是静态电流小，因此无信号时消耗功率小，可获得较高的效率；但是，乙类功放在工作时，由于两只晶体管交替导通与截止，因而，在两管输出信号波形的衔接处，会产生交越失真；而且功放管在从反偏到零偏再转为正偏转换时，随着信号频率升高，输出信号就会在时间上延迟，出现所谓的开关转换失真。因此，在实际Hi-Fi高保真放音系统中，一般不采用乙类功放，而采用线性失真小的甲类功放或甲乙类功放。甲乙类功放是通过改变偏置的方法来减少交越失真，它将甲类功放的高保真度与乙类功放折衷，从而在一定程度上解决了上述效率高与失真大之间的矛盾。而且甲乙类功放的效率可达到78.5% ，故本次设计采用甲乙类功放。
通过对设计要求和设计方案的分析，本课
题
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觉得采用LM1875作为功率放大器。
组成框
确定各级的增益分配
放大倍数Vs. dB数0dB：一般将信号电平（0dB）即0.775V作为衡量放大器灵敏度的参考
标准
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。
5mV的dB数为：
。
因为采用的集成芯片LM1875，其输出功率为20W，则负载上的电压 ：为
又话筒输入为5mV，则整个电路的增益为20lg（13/0.005）=68dB。考虑到音调级必要的衰减，增益为－2dB左右。所以取整个电路的增益为70dB。则各级的增益如下：
功放级：26dB（厂家给定的）
音调控制级：-2dB。
前置放大级：44dB。
2. 单元电路的设计[9]
（1）前置放大级
① 电路形式的选择
由于信号源输入的信号幅度较小。不足以推动以后的功放电路。因此要用电压放大电路对信号输入的音频信号电压进行放大，对于信号源，其负载约为47KΩ，所以选用电压串联负反馈方式的同相比例放大器，它可以使输入电阻增大，输出电阻减小，且输入输出电压同相。又因为前置放大级的增益为44dB，即158倍，取160倍，前置放大级电路采用二级，第一级与第二级采用电容耦合方式，总的电压放大倍数为Auf=160，设计中选用Auf1=1，Auf2=160。其中第一级实际上是一个电压跟随器，它提高了带负载的能力。
图1-2 前置放大器电路图
电路中二极管D1作用是：当线路输入是0.775V时，D1导通，此时LF353（2）也为一个电压跟随器，信号不经过放大直接到音调控制级的输入端。当输入为5mV时，不足以让二极管导通，此时 LF353（2）为放大器，信号将放大160倍后到音调控制级的输入端。
② 集成运放的选择
因为Auf2=160，根据通频带20HZ–20KHZ，其上线频率为20KHZ，则集成运放的放大倍数带宽积应满足下列关系：
GB≥Auf2fh = 180*20KHZ = 3.2MHZ
从运放的资料手册中可查出LF353的单位放大倍数带宽GB=4MHZ，满足要求。
③ 各元件的参数选择和计算
电路中电容C11是用作噪声去耦合的，可以用小体积大容量的钽电容或普通电解电容，一般选为10μF，R11可选用较大的电阻，取1MΩ，电阻R12取10K，LF353（2）构成的是放大倍数为160的电压放大电路，同相交流放大电路的平衡电阻可尽量选得大一些，一般为10K以上，这样有利于提高放大电路的输入电阻，由于输入电阻为47K，故选RP2的阻值为47K，R21取1K，耦合电容C12为10μF。由Auf2 = 1+R23/R22 及R21=R23//R22，Auf2=180可得R21=R22=1K，R23=160K。C21，C22，C23，C24，主要用于电源旁路滤波，一般C21，C23用电解电容，其值为220μF，C22，C24用普通的电容，一般取值为22μF。LF353的电源为±15V的直流稳压电源。
（2）音调控制级
音调控制器主要是控制，调节音响放大器的幅频特性，他只对低频与高频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB 不变。因此，音调控制器的电路可以由低通滤波器和高通滤波器构成。由运算放大器构成的音调控制器，电路调节简单，元器件少，因此，我们选用这种电路形式。
图1-3 音调控制级电路图
图中，电位器
用来调节音量的大小，即为音量控制电路。
设电容C31=C32 >>C33，在中，底音频区，C33可视为开路，在中，高音频区，C31，C32可视为短路。
工作状态及元件参数计算：
第一：低频时的情况：
低频提升与衰减，电路图如下图4（a）和图4（b）所示：
图1-4 低频提升与衰减电路增益为：
A（jω）=
=-[(RP31+R32)/R31]*[1+(jω)/ω2]/[1+(jω)/ω1]
式中：ω1=1/（RP31*C32）， ω2=（RP31+R32）/（RP31*R32*C32）
当f
检测
工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训
，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。
2．各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。
3．电阻，二极管的放置方式分为平放与竖放两种：
（1）平放：当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4～5/10英寸。
（2）竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用
竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取1～2/10英寸。
4．电位器：IC座的放置原则
（1）电位器：在稳压器中用来调节输出电压，故设计电位器应满中顺时针调节时
输出电压升高，反时针调节器节时输出电压降低；在可调恒流充电器中电位器用来调节
充电电流折大小，设计电位器时应满中顺时针调节时，电流增大。电位器安放位轩应当
满中整机结构安装及面板布局的要求，因此应尽可能放轩在板的边缘，旋转柄朝外。
（2）IC座：设计印刷板图时，在使用IC座的场合下，一定要特别注意IC
座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。
5．进出接线端布置
（1）相关联的两引线端不要距离太大，一般为2～3/10英寸左右较合适。
（2）进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。
6．设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。
7．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。
8．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。
9．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；
10．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。
4.3 焊盘应注意的常见问题
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
焊盘的开口：有些器件是在经过波峰焊后补焊的，但由于经过波峰焊后焊盘内孔被锡封住，使器件无法插下去，解决办法是在印制板加工时对该焊盘开一小口，这样波峰焊时内孔就不会被封住，而且也不会影响正常的焊接。
焊盘补泪滴：当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。
相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有桥接的危险，大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。
参考文献(References)
［1］ 曾广兴:《现代音响技术应用》，广东科技出版社，1997年3月。
［2］ 张平:《关于音频功率放大器的应用》，《安阳大学学报》，2002年02期。
［3］ 康华光:《模拟电子技术基础》高等教育出版社.
［4］ 谢嘉奎:《电子线路》，高等教育出版社。
［5］ 华成英:《模拟电子技术基础》[M]，北京高等教育出版社，2001。
［6］ 姚福安:《音频功率放大器设计》，山东大学学报，2003年06期。
［7］ 牟小令:《高效率音频功率放大器》，西南师范大学学报，2003年01期。
［8］ 马建国:《电子系统设计》，高等教育出版社。
［9］ 方佩敏:《音频功率放大器》，《电子世界》，2003年08期。
［10］ 何希才:《实用电子电路400例》,电子工业出版社
［11］ 陈伟鑫:《新型实用电路精选指南》, 电子工业出版社
［12］ 谢自美:《电子线路设计 实验 测试》, 华中科技大学出版社
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