音频功率放大器资料
5W 单声道高保真 D 类音频功率放大器 PA8157 产品手册说明书
PA8157是一款高保真、高效率、低EMI、免滤波、5W单声道D类音频功率放大器。
PA8157内部集成智能增益控制（AGC）功能，通过检测输出信号的大小智能调整系统的增益，避免了过载对于扬声器的损害，防止了音量过大时破音，提高了听觉体验。
PA8157采用了全差分免滤波PWM调制的系统架构，具有较好的抗干扰能力。
其内部集成的过温保护、欠压保护、过流保护、“咔哒”杂音抑制等功能模块，给PA8157提供了更强壮的鲁棒性，使其拥有了更好的适应能力。
PA8157采用了典型的SOP_8封装。
图1.典型应用图应用蓝牙音箱便携式音响设备玩具特点免滤波D类集成（自动增益控制）AGC功能输出功率5W@2Ω（THD+N=10%，5.3V）工作电压域：2.5V～5.5V低失真THD+N=0.04%@1W，5VPOP声抑制效率最高达88%高PSRR=75dB@217Hz过流、过温、欠压保护全差分/单端输入低噪声70μVrms（GAIN=10V/V）失调电压<20mV静态电流6mA@5V关断电流<0.1μASOP_8封装图2.PA8157封装图管脚定义极限参数注1注1：超出以上所列极限参数，可能造成器件的永久损坏。
以上给出的仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标不予保证。
长期在极限条件下工作，会影响器件可靠性。
R IN=10KΩ，C IN=100nF，T A=25℃，VDD=3.8V，除非有特殊说明图3.谐波失真+噪声 Vs. 输出功率图4.谐波失真+噪声 Vs. 频率图5. 输出功率 Vs. 输入幅度图6. 增益 Vs. 频率图7. 效率 Vs. 输出功率图8. AGC触发时间图9. AGC释放时间图10. PA8157测试原理图PA8157为脉冲输出方式，如图9所示，需要在两个输出各接一个低通滤波器将开关调制频率滤除，然后测量滤波器的差分输出即可得到模拟输出信号，VOP和VON被低通过滤后的差分输出波形和相减后的波形如下图所示。
音频功率放大器测试需知
3.162
16Ω
0.2828
0.894
2.828
4.000
18Ω
0.3000
0.949
3.000
4.243
24Ω
0.3464
1.095
3.464
4.809
30Ω
0.3873
1.225
3.837
5.477
音频功率放大器测试必须要知道以下这些测试条件
一、电源AC输入电压：
1、中国AC220V+/-2﹪2、美国AC120V+/-2﹪3、英国AC240V+/-2﹪
VP
R
5mw
50mw
500mw
1000mw
2Ω
0.1000
0.316
1.000
1.414
3Ω
0.1224
0.387
1.225
1.732
4Ω
0.1414
0.447
1.414
2.000
6Ω
0.1732
0.548
1.732
2.449
8Ω
0.2000
0.632
2.000
2.828
10Ω
0.2236
0.707
七、有低频或高频杂音滤波开关要关闭。
八、有响度电路的就要停止测试。
九、如果产品客户有特别指定的，就按户指定的指标参数测试。
十、现额定功率的标准不太统一、最好由客户提供。
十一、一般的额定功率等于它失真度为10﹪的输出功率。
六、参考标准输出。
1、额定功率满10W以上的、就按标准输出为1000mW。
2、额定功率1-----10W的、就按标准输出为500mW。
音频功率(100W)放大器设计.
7
U1
4
2
1 5
VDD LM1875T -30V VDD
10
BD135-10 R7 4Ω V1 11 C1 1 1 Vrms 10uF 60 Hz 0° 3 R4 4k¦ ¸ C3 10uF
2 5
4
U2
4
1
R2 1k¦ ¸ 0
12
R6 8 GND ¸ 10uF 1k¦ GND
C4
9
3
LM1875T
常用语音放大器的组成
前置放大级
音调控制级
功率放大级
负载
自制稳压电源
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。
电路仿真
由于该题目中未给出前级放大电路设计， 没有要求通频带Δfs. 因此在仿真时用正弦信号代替语音信号， 并取频率为1000HZ.
由于B1和B2输入的音频信号要求反相，故 音频信号在进入功率放大级之前，要先经 过反相处理。
反相电路原理图
图中VT组成的单管放大电路没有电压放大 作用，它采用分压式偏置供给VT关静态工 作电流，从集电极和发射极输出的音频信 号大小分别为IcRc和IeRe，由于Ic≈Ie， Rc=Re，所以两路的信号大小相等而极性 相反，可将它们分别通过电容耦合到电路 的两个反相输入端。
3、采用双OCL电路实现
对于该功率放大器的设计，作者认为40V 电压大于人体安全电压（36V）。因此， 应该寻找一种方法降低Vcc的数值。
既要保证100W输出功率不变，又要减少 Vcc的值，一个OCL电路显然无法完成要求。 于是提出了双OCL电路的设计方法。
音频功率放大器的原理
音频功率放大器的原理
音频功率放大器是一种用于增幅音频信号的电子设备。
其原理是利用放大器电路将输入音频信号的电压或电流放大到更大的振幅，从而增加其功率。
音频功率放大器通常由若干个放大器级联而成，每个级别都将输入信号放大一定倍数。
每个级别都由一个晶体管或管子构成，根据输出功率的要求，可以选择不同类型的放大器，如AB类、B类、C类等。
在AB类功率放大器中，输入信号通过一个晶体管的基极，然
后通过另一个晶体管的集电极，并在输出端口传送到负载。
其中一个晶体管负责将正半周的输入信号放大，另一个负责将负半周的输入信号放大，因此可以更好地保持音频信号的波形。
B类功率放大器只在输入信号的正半周或负半周进行放大，并
且只有当信号振幅达到阀值时才工作，从而提高效率。
C类功
率放大器将输入信号的负半周和正半周分别通过不同的晶体管放大，然后通过一个输出网络进行合并。
此外，音频功率放大器的输入端通常由耦合电容和电阻构成，以防止输入信号对放大器产生影响。
输出端通过耦合电容将放大的信号传送到负载，以避免直流偏置对负载造成伤害。
综上所述，音频功率放大器工作原理是通过级联的放大器将输入音频信号放大到更大振幅，并且能够保持信号的波形，从而达到增加功率的效果。
音频功率放大器设计
04 音频功率放大器性能测试 与优化
测试方法与设备
测试方法
采用失真度测试、动态范围测试 、信噪比测试等多种方法，全面 评估音频功率放大器的性能。
测试设备
需要使用音频分析仪、信号发生 器、功率计等专业设备，确保测 试结果的准确性和可靠性。
测试结果分析
01
02
03
失真度分析
分析音频功率放大器在不 同功率输出下的失真度， 判断其线性度表现。
加强散热设计
优化散热设计，降低放 大器工作温度，提高其
稳定性。
噪声抑制措施
采取有效的噪声抑制措 施，提高信噪比性能。
05 设计总结与展望
设计总结
设计目标达成情况 实现了预期的功率放大倍数，满足了音频信号放大的需求。
优化了电路的效率，减少了能源消耗，符合绿色环保标准。
设计总结
提高了放大器的稳定 性，减少了噪声和失 真，提升了音质。
为单位。
频率响应
衡量音频功率放大器的频率范 围，即其能够处理的最低频率
和最高频率。
失真度
衡量音频功率放大器对原始音 频信号的失真程度，失真度越
低，音质越好。
阻尼系数
衡量音频功率放大器对扬声器 的控制能力，阻尼系数越高， 对扬声器的控制能力越强。
03 音频功率放大器设计
输入级设计
输入阻抗匹配
确保输入信号源与放大器输入阻抗相匹配，以减 小信号源的负担并提高信号传输质量。
动态范围评估
了解音频功率放大器在高、 低电平信号下的表现，判 断其动态范围。
信噪比分析
通过对比放大器输入与输 出信号的噪声水平，评估 其信噪比性能。
性能优化建议
改进电路设计
根据测试结果，优化电 路设计，降低失真度，
纳芯威NS4160音频功率放大器说明书
NS41601特性●AB类/D类工作模式切换功能●AB类/D类工作模式和低功耗关断模式：通过一线脉冲控制，节省主控GPIO●5W输出功率（VDD=5V、2Ω负载）●0.1%THD（VDD=5V、Po=1W）●优异的全带宽EMI抑制能力●优异的“上电，掉电”噪声抑制●高达90%以上的效率(D类工作模式)●工作电压范围：3.0V～5.5V●过流保护、过热保护、欠压保护●eSOP8封装3应用范围●手提电脑●台式电脑●低压音响系统2说明NS4160是一款带AB类/D类工作模式切换功能、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放。
通过一个控制管脚使芯片在AB类或者D类工作模式之间切换，以匹配不同的应用环境。
即使工作在D类模式，NS4160采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。
NS4160无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。
NS4160内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。
并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90%的效率更加适合便携式音频产品。
NS4160提供eSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。
4应用电路5管脚配置NS4160ESOP8的俯视图如下图所示：6极限工作参数8电气特性工作条件（除非特别说明）：T A=25℃，VDD=5V9典型特性曲线10NS4160应用说明10.1芯片基本结构描述NS4160是单声道带AB 类，D 类工作模式切换功能的音频功率放大器。
芯片内部集成了反馈电阻，放大器的增益可以在外围通过输入电阻设置。
其原理框图如下：10.2NS4160工作模式NS4160的工作模式通过管脚CTRL 设置，如下表：CTRL 控制设置工作模式一个上升沿AB 类连续两个上升沿D 类长低(>100us)低功耗关断桥式输出模式NS4160工作在桥式输出模式，外接电阻Ri ，总增益为：Rik A VD120=。
课程设计报告--音频功率放大器设计
课程设计报告--音频功率放大器设计音频功率放大器设计报告一、引言音频功率放大器是电子工程领域中的一个重要组成部分，它能将输入信号放大并驱动扬声器输出高质量的音频信号。
音频功率放大器设计的主要目标是提高音频信号的功率，同时保持音频信号的稳定和高保真度。
本报告将介绍一个音频功率放大器的设计过程，包括电路设计、原理图设计、仿真和测试结果等。
二、电路设计1. 器件选择首先需要选择适合的放大器芯片和其他必要的元件。
在音频功率放大器设计中，常用的芯片有TDA2030、TDA2050等，选择芯片时需考虑芯片的功率输出、输入电压、高保真度等参数。
2. 电路图设计根据所选芯片的数据手册和设计要求，进行电路图的设计。
电路图设计主要包括输入电路、放大电路、输出功率放大电路等部分。
在设计过程中应注意信号的阻抗匹配、滤波等问题。
三、原理图设计根据电路设计，绘制电路的原理图。
原理图将各个部分的连接关系以及元件的数值等信息展示出来，为后续的仿真和测试提供便利。
四、仿真基于设计好的原理图，进行电路仿真。
使用仿真软件（如Proteus、Multisim等）对电路进行仿真，验证放大器的性能指标，包括功率输出、频率响应、失真度等参数。
五、测试结果根据仿真结果，制作音频功率放大器的实物电路，并进行测试。
测试包括输入信号的幅值、频率、输出功率、失真度等参数的测量。
根据测试结果，评估设计的音频功率放大器的性能和有效性。
六、总结通过本次课程设计，了解了音频功率放大器的设计过程，掌握了电路设计、原理图设计、仿真和测试等技能。
同时也深入了解了音频功率放大器的重要性和应用领域。
在今后的学习和工作中，将进一步拓展音频功率放大器设计的知识，不断提高设计水平，为音频领域的发展做出更大的贡献。
音频功率放大器原理图
音频功率放大器原理图
音频功率放大器是一种用于提高音频信号功率的电路，通常用于音响系统和放大器中。
它能够将输入的低功率音频信号转换为输出的高功率音频信号，从而驱动扬声器发出更大的声音。
音频功率放大器的原理图如下所示：
（在此插入音频功率放大器原理图）。
原理图中包括输入端、放大电路、输出端和电源端。
输入端接收来自音源的低功率音频信号，放大电路对该信号进行放大处理，输出端将放大后的高功率音频信号传送至扬声器，电源端则为整个电路提供所需的电源电压。
放大电路是音频功率放大器的核心部分，它通常由功率放大器芯片、电阻、电容和电感等元件组成。
功率放大器芯片是最关键的部分，它能够将输入信号进行放大，并输出到扬声器。
电阻、电容和电感则用于对输入信号进行滤波和匹配，以保证信号质量和稳定性。
音频功率放大器的工作原理是将输入的音频信号转换为相应的电压信号，并通过放大电路进行放大处理，最终输出为高功率音频信号。
这样的设计能够满足扬声器对音频信号的驱动需求，使得音响系统能够发挥出更好的音质和音量表现。
在实际应用中，音频功率放大器可以根据需要进行不同的设计和调整，以满足不同的音响系统和放大器的要求。
例如，可以根据功率放大器芯片的规格和电路参数进行合理的选择，以及根据扬声器的阻抗和灵敏度进行匹配，从而实现最佳的音频放大效果。
总的来说，音频功率放大器是音响系统和放大器中不可或缺的部分，它能够将输入的低功率音频信号转换为输出的高功率音频信号，从而驱动扬声器发出更大的
声音。
通过合理的设计和调整，可以实现更好的音质和音量表现，从而提升整个音响系统的性能和体验。
音频 功率 放大器原理简介 音频 功率 放大器
音频功率放大器原理简介音频功率放大器
是一种能够将音频信号功率放大的电子设备，其工作原理基于放大器电路中的晶体管或管子等电子元器件。
音频信号进入放大器，被放大器电路中的电子元器件放大后输出，达到音频的放大的目的。
功率放大器主要有两类：A类放大器和AB类放大器。
A类功率放大器的原理是将音频信号通过晶体管等电子元器件进行频率放大，激励出足够大的电流输出到负载电阻中，达到音频功率放大的目的。
A类功率放大器的优点是音质好、失真小，但功率效率较低。
AB类功率放大器是A类功率放大器加上一个偏置电压，使其能在某些运行情况下工作在B类放大器的状态。
AB类功率放大器的优点是功率效率高，同时也能保持良好的音质。
总而言之，音频功率放大器是将低功率音频信号转换为高功率输出的设备，主要工作原理是通过电子元器件进行功率放大。
不同种类的功率放大器有各自的特点和优势，使用时需要根据实际需要选择合适的设备。
音频功率放大器设计
乙类
甲乙类
iC
●
●
Q
Q
Q
●
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第一节
01
第三节
02
第二节
03
集成功率放大器
04
概述
05
第四节
06
功率放大器设计
07
各类放大电路
08
第二章 音频功率放大器设计
2.2 互补对称电路
T1、T2：参数互补对称，称为互补对称电路。VI=0 时 VO=0。
T1和T2分别组成射极输出器
VI>0 时 T1 导通T2截至的等效电路 。
T1和T2分别组成射极输出器
VI<0 时 T1 截至T2导通的等效电路
2.2 互补对称电路
1.OCL电路
2. 2 .1双电源互补对称电路（OCL)
u
iC1
iC2
ωt
ωt
ωt
ωt
u
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电路组成
返回
io
iC1
iC2
T1
T2
E
+UCC
ui
uo
+
-
－UCC
静态功率如何
功率计算
1. 输出功率： Po = —— · —— = — Uom Iom
集成功率放大器
第二章 音频功率放大器设计
功率放大器设计
2.1概 述
例： 扩音系统
执行机构
功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。
乙类：t＝T/2，管子只导通半个周期，另半个周期截止。
甲乙类：T/2 t<T ，管子导通时间大于半个周期，截止时间小于半个周期。
矽普特科技XPT8871音频功率放大器说明书
XPT8871简介2012年03月XPT8871芯片功能说明●XPT8871是一款无FM干扰，AB/D类可选式功率放大器。
5V工作电压时，最大驱动功率为5W（2Ω，BTL负载，THD<10%），音频范围内总谐波失真噪声小于1％。
XPT8871的应用电路简单，只需极少数外围器件，集成反馈电阻；输出不需要外接耦合电容或上举电容和缓冲网络。
●XPT8871采用MSOP/SOP/ ESOP/DFN封装，特别适合用于小音量、小体重的便携系统中。
可以通过控制进入休眠模式，从而减少功耗。
XPT8871内部具有过热自动关断保护机制；工作稳定，增益带宽积高达 2.5MHz，并且单位增益稳定。
反馈电阻内置，通过配置外围参数可以调整放大器的电压增益及最佳音质效果，方便应用。
是您USB低音炮及扩音器完美的解决方案。
芯片功能主要特性●对FM无干扰，高效率，音质优●输出功率高（THD＋N<10%，1KHz频率)：●ESOP封装的为5W（2Ω负载）和3.5W（3Ω负载），3W（4Ω负载）●掉电模式漏电流小●采用MSOP/SOP/ ESOP/DFN封装●外部增益可调，集成反馈●宽工作电压范围2.0V—5.0V●不需驱动输出耦合电容、自举电容和缓冲网络●单位增益稳定●兼容LM4871 实物图：芯片的基本应用●手提电脑●台式电脑●低压音响系统、USB、2.1/2.0多媒体音响XPT8871原理框图芯片订购信息典型应用电路引脚分布图XPT8871 SOP8、ESOP8、MSOP8.封装的管脚分布图XPT8871 DFN封装的管脚分布图XPT8871管脚描述封装尺寸图1、MSOP82、SOP83、DFN3×3当本手册内容改动及版本更新将不再另行通知，深圳市矽普特科技有限公司保留所有权利。
音频功率放大器HXJ8002
0.13
RL=8Ω
电源失真度 PSRR VCC=4.9V to 5.1V
60
最大 5.5 150 12.0 50
1.5
0.2 5
第2页共2页
单位 V
℃ ℃
mA µA mV W
W W
W W %
%
dB
一、 概述
HXJ8002 是一个单通道3W、BTL 桥连接的音频功率放大器.它能够在5V工作电压，3Ω负载，提供 THD<10%、平均值为3W 输出功率。
HXJ8002 是为提供大功率,高保真音频输出而专门设计的. 极少的外部元件从而简化了线路设计、 节省了电路板空间、降低了生产成本,并且能工作在低电压条件下(2.0V-5.5V) 。HXJ8002 不需要耦合 电容,自举电容或者缓冲网络,所以它非常适用于小音量和低重量的低功耗系统中.
三、 产品主要运用
1、手提/台式电脑 2、MINI音箱 3、对讲门铃
四、 封装
采用无铅封装：SOP-8
第1页共2页
五、 典型运用图
六、 电特性
（除非特别说明，VCC=5V，f=1kHz，Tamb=25℃）
名称 工作电压 储存温度 结温度 静态电流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
符号 VDD
IDD
测试条件 VIN=0V, Io=0A
最小 2.0 -65 150
关闭电流
ISD
输出关闭电压 VOS
VPIN1=VCC VIN=0V
输出功率
THD=1%, f=1kHz, RL=8Ω RL=4Ω
Po
RL=3Ω
典型
6.5 0.6 5.0 1.2 2.0 2.38
最小谐波失真 THD
RL=4Ω RL=3Ω f=1kHz, RL=4Ω
纳芯威NS4165B音频功率放大器说明书
NS4165B1特性●AB/D类工作模式切换，电平设置●输出功率：3.3W(4Ω负载/VDD=5V)5.4W(2Ω负载/VDD=5V)●推荐工作电压：3V～5.5V●0.1%THD（1W输出功率、5V电源、4Ω负载）●高达90%的效率●ESOP8封装3应用范围●蓝牙音响●扩音器●其他便携音响2说明NS4165B是一款AB/D类工作模式可切换，超低EMI，无需滤波器，5.4W高效率的单声道音频功放。
AB/D类工作模式可通过一个控制管脚高低电平切换，以匹配不同的应用环境。
即使在D类工作模式下，NS4165B采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。
其输出无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。
NS4165B在5V的工作电压时，能够向2Ω负载提供高达5.4W的输出功率。
NS4165B内置过热保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。
并且利用扩频技术充分优化全新电路设计,90%以上的效率更加适合低电压，高功率输出的音频系统。
NS4165B提供eSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。
4应用电路5管脚配置NS4165B ESOP8的俯视图如下图所示：6极限工作参数参数最小值最大值单位电源电压3 6.5V储存温度-65150o CV输入电压-0.3VDD耐ESD电压2000V结温150o C推荐工作温度-4085o C推荐工作电压3 5.5V热阻θ(eSOP8)20o C/WJCθJA(eSOP8)80o C/W焊接温度220o C注：如果器件工作条件超过上述极限值，可能对器件造成永久性损坏。
上述参数仅仅是工作条件的极限值，不建议器件工作在推荐条件以外的情况，器件长时间工作在极限条件下，其可靠性及寿命可能受到影响。
7功能框图图38电气特性工作条件（除非特别说明）：T A=25℃，VDD=5V9典型特性曲线10应用说明10.1工作模式设置NS4165B 通过设置SD 管脚电平使功放进入低功耗关断状态。
音频功率放大器设计方案与制作
音频功率放大器设计方案与制作
一、音频功率放大器的简介
二、原理
音频放大器采用一种称为“负反馈”的技术。
这种技术是指从输出端反馈输入端的一小部分，以抑制非线性的音频信号，从而改善信号失真。
负反馈将小部分信号重新发送回输入端，并将其与未受到反馈的输入信号混合，从而减少了输入信号的失真。
三、设计方案
1.首先，定义音频放大的输入和输出信号。
输入信号是音频源（如mp3播放器，CD播放器等）的音频输出，而输出信号是驱动扬声器的音频信号。
2.设计一款可以支持不同音频输入信号的放大器，要求输入信号的音量可以在一定范围内调整。
3.设计出一个具有负反馈技术的复杂电路，实现放大器的音频信号放大功能，可以有效抑制信号失真。
4.确定所需要的元件，制定相关元件购买清单，并安排相关元件的采购工作。
5.安排面板绘制，将电路图放置在面板上，使组装更加方便。
6.组装完成，为放大器两端的输入输出连接接口，进行绝缘处理。
高保真音频功率放大器
课题设计任务音频功率放大器，主要技术指标和要求：⑴采用全部或局部分立元件设计一种OCL双声道音频功率放大器。
≥ 10W。
⑵额定输出功率PO=4Ω。
⑶负载阻抗RL⑷失真度 ≤3%。
⑸设计放大器所需的±18V直流稳压电源。
2.分析设计要求，明确性能指标。
3.确定合理的总体设计方案，绘制构造框图。
4. OCL功率放大器各单元详细电路设计。
总体方案分解成假设干子系统或单元电路，逐个设计。
5．完成整体电路设计，并做成实体电路。
目录二.功率放大器概述2.1名词解释2.2 音响的开展史及开展方向2早期的晶体管功放2 晶体管功放的开展和互调失真2 功放输入级——差动与共射-共基2放大器的电源与甲类放大器2功率放大器的研究意义三.功率放大器的技术指标和类别特点3.1 功率放大器的技术指标及其说明3.2 功率放大器的类别及其特点3按所用的放大器件分3按输出极与扬声器的连接方式分3按输出管的偏置和工作状态分四.总体电路设计4.2总体电路图4.3总体电路分析五.单元电路设计5.1直流稳压电源5.2散热设计5.4 TDA2030功率电路.1 TDA2030简介TDA2030典型应用电路六．焊接安装调试七．课程设计总结八．参考文献一.前言高保真功率放大技术的开展，使整个音频功率放大技术领域发生了宏大的变化。
现代人对听觉程度要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多，高保真音频功率放大技术克制了这个缺点，它可以如实的反映出声音信号的音色，音高和音强等音质状况本来相貌的才能，同时对声音信号进展必要的修饰和加工，因此，我们这次的研究对象是高保真功率音质放大技术，本文主要介绍LM1875音频放大器的设计，它在音频应用场合提供非常低的失真度和高质量的音色，还具有了高增益、快速转换速率、宽功率带宽、大输出电压摆幅、大电流才能和非常宽的电源范围等特性。
系统采用大回环电压负反应控制输出，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。
音频功率放大器
1.差分输入级：输入级是差分对，运用差分对的基极与发射极间的电压相互抵消，获得较低的失调电压。电路以两只管子的集电极电位差作为输出，克服了温度漂移。耦合电容C1通交流，阻直流，高频信号容易通过，低频信号难通过，直流信号被隔离。R4作为偏置电阻，为VT2晶体管基极提供静态工作电流，因为差动放大器无负反馈，差模电压增益大，容易出现失真，所以串联R5与R6衰减电阻降低增益。
电流与电压放大器出现的问题及办法
交越失真：需要对电压放大级的电平信号进行处理，插入防止交越失真电路。为防止交越失真，要用二极管的正向通道压降对晶体管的基极与发射极间额电压进行抵消。
各级的介绍
将功放电路分为三级：
输入级：差分对，差动输入级，低输出电阻的多级直接耦合放大电路。中间级：偏置电路提供偏置电流。输出级：射级跟随器，降低输出电阻，放大提高带载能力。
音频功率放大器
摘要：随着科技的进步与创新，时代的发展与前进，集成电路产业不断地飞跃，集成电路已经渗透在我们生活中的各处领域，特别是便携式的电子产品。作为消费类的音频功率放大器采用集成方式实现，也是集成电路领域中重要的一部分。因此，对高性能音频功率放大器的研究与设计具有重要的实际意义。本文首先对基本共发射极与共集电极放大电路的结构和基本工作原理进行初步了解，再掌握功率放大电路和构成集成运算放大器中的基本单元电路——差分放大电路与电流源电路。最后针对功率放大器的非线性失真小，静态功耗小，电源效率尽可能高等性能，选择差动输入级功率放大器，利用Multisim仿真。
图3.2放大器设计图
音频功率放大器的仿真
直流工作点分析(DC Operating Point)
主要是用来分析电路的直流工作点。在通直，电路中的数字器件看作高阻接地，固定状态是保持不变的。
AA1000／1600音频功率放大器
传； 独特 的专 利技 术 ， 别设计抗 Ｒ 特 Ｆ射频 干扰 软管 ，
杜 绝 “ 兹 ” 杂 音 ； 业 的 Ｄ Ｐ处 理 设 计 ， 言 者 的 兹 的 专 Ｓ 发
可 以 自 由调 节 ） ：
语音更清晰 ； 集投票 、 表决 、 选举 、 讨论 、 视频 、 同传等功
能 为 一 体 ； 用 ４ ｍ ｌ０ｍ 的 标 准 尺 寸设 计 。 采 ０ｍ ｘ ０ ｍ
扰。 （ ） ３ 配备 １ ２万 Ｆ Ｎ Ｃ Ｉ Ｏ ＩＨ Ｃ Ｎ生产 的大 容量存 储
电容 为 大动 态 驱 动 存 储 能 量 ， 右 通 道 独 立 供 电 ， 道 左 通 分 离 度 高 。 （ ） 功 放 电 路 采 用 １ 对 安 森 美 大 功 率 管 ４主 ６ 组成 Ａ Ｂ类 地 桥 输 出 ， 路 失 真 低 ， 带 宽 ， 音 丰 满 线 频 低
称号。本产 品可广泛应用于体育馆 、 娱乐 场所 、 流动演 出、 剧院、 多功能厅及 电影院等场所 ， 其性能特点如下 ： （） １ 采用 ２ Ｕ钢板结 构 ， 电源软 启动 技术 ， 电过 市
流保护器（ 可恢 复 ）８ ｍ 低 噪声 大 风量 风 机 ， 合 风 ，０ｍ 配 道式 散 热器 ，能 使 功 放 输 出 器件 上 的热 量 在 最 短 时 间 内传 到机 外 。（ ） 用 Ａ级 磁 芯 的环 形 变 压 器 供 电 ， ２选 功 率 充 沛 ，具 备 磁 屏 蔽 层 ．有效 隔离 电力 线 上 的 各 种 干
款 自主研发 的高性能发言单元 ， 采用模组化设计 ， 可随 时升级 ； 特有 防水设计 ， 通过 Ｉ４防水等级测 试 ， Ｐ 即使
不小心打翻茶水杯 ， 也不 用 担 心 ： 达 ４项 外 观 专 利 和 多
NS4150B 单声道 D 类音频功率放大器说明书.pdf_1693980530.3001273
NS4150B 3.0W单声道D类音频功率放大器1特性●工作电压范围：3.0V～5.0V●输出功率：2.8W（5V/4Ω,THD=10%）●0.1%THD（0.5W/3.6V）●高达88%的效率●高PSRR：-80dB（217Hz）●无需滤波器Class-D结构●优异的全带宽EMI抑制能力●优异的“上电，掉电”噪声抑制●低静态电流：4mA（3.6V电源、No load）●过流保护、过热保护、欠压保护●MSOP8封装2应用范围●平板电脑●行车记录仪●蓝牙音箱3说明NS4150B是一款超低EMI、无需滤波器3W单声道D类音频功率放大器。
NS4150B采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。
NS4150B内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。
并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90%的效率更加适合于便携式音频产品。
NS4150B无需滤波器的PWM调制结构及增益内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。
NS4150B提供MSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。
4典型应用电路5管脚配置MSOP-8的管脚图如下图所示：注：超过上述极限工作参数范围可能导致芯片永久性的损坏。
长时间暴露在上述任何极限条件下可能会影响芯片的可靠性和寿命。
7结构框图8电气特性工作条件（除非特别说明）：T=25℃，VDDB=4.8V。
9典型特性曲线下列特性曲线中，除非指定条件，T=25℃。
10.1芯片基本结构描述NS4150B是一款超低EMI、无需滤波器3W单声道D类音频功率放大器。
在5V电源下，能够向4Ω负载提供3W的功率，并具有高达90%的效率。
NS4150B采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。
NS4150B无需滤波器的PWM调制结构及增益内置方式减少了外部元件数目、PCB面积和系统成本，利用扩展频谱技术充分优化全新电路设计。
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S Uo 20lg (dB) N UN
定义是：
(4―5)
放大器本身噪声大小，还可以用噪声系数来衡量，它的
N=
输入端信噪比
Si / N i So / N o 输出端信噪比
第3章 音频功率放大器
4. 频率响应
频率响应即有效频率范围，它是用来反映放大器 对不同频率信号的放大能力。放大器的输入信号是由 许多频率成分组成的复杂信号，由于放大器存在着阻 抗与频率有关的电抗元件及放大器本身的结电容等， 使放大器对不同频率信号的放大能力也不相同，从而 引起输出信号的失真。频率响应通常用增益下降3dB以 内的频率范围来表示。一般的高保真放大器为了能真 实地反映各种信号，其频率响应通常应达到几 Hz到几 十kHz宽度，如图4―2所示。
阻，使扬声器共振时音圈产生的感生电动势短路，由
此产生的短路电流能抑制扬声器的自由振动，从而起 到阻尼作用。
第3章 音频功率放大器
我们把功率放大器的额定负载阻抗 Ri 与输出内阻 Ro 之
比称为阻尼系数，用Fd表示
Ri Fd Ro
阻尼系数的大小会影响扩音设备重放的音质。阻 尼系数越大，对扬声器的抑制能力就越强。高保真扩 音机的阻尼系数应在 10 以上。但 Fd 值也不是越大越好，
第3章 音频功率放大器
第3章 音频功率放大器
3.0(补) 前置放大器
3.1 音频功率放大器基础
3.2 功率放大器
第3章 音频功率放大器
3.1 音频功率放大器基础
放大器——是指能够对电压(或电流)信号进行不失真 放大的有源电路。 通常将放大器分为前级放大和后级放大两种。前 级放大也称为前置放大，在专业音响系统中通常将其 安排在调音台部分。后级放大称为音频功率放大，在 专业音响系统中通常是一台独立的设备。 在一些非专业音响系统中，为了减少连接线、缩 小体积、降低成本，往往也将前置放大和功率放大放 在一台设备内，构成组合式放大器。组合式放大器大 多用在家用音响系统中。
第3章 音频功率放大器
(4) 瞬态互调失真。瞬态互调失真是指晶体管放大
器由于采用了深度大回环负反馈而带来的一种失真。 由于深反馈信号跨越了两级以上的放大电路，而两级 间存在着电容C，当放大器输入一个持续时间非常短的 瞬态脉冲信号时，由于电容C充电带来的滞后作用，使 输出端不能及时得到应有的输出电压，输入端也不能 及时得到应有的负反馈。在此瞬间，输出级瞬时严重 过载，输出信号的波峰将被消去，从而引起失真。
第3章 音频功率放大器
5. 放大器的失真
音频信号经过放大器之后，不可能完全保持原来的 面貌，这就称为失真。失真的种类很多，除了上述的 频率失真以外，还有谐波失真、相位失真、互调失真 和瞬态失真等。其中最主要的是谐波失真。 (1) 谐波失真。谐波失真是指信号经放大器放大后 输出的信号比原有声源信号多出了额外的谐波成分。 它是由放大器的非线性引起的。其定义为
大器等。
第3章 音频功率放大器
图3―5 甲、乙、丙三种工作状态时的集电极电压、电流波形 (a)甲类；(b)乙类；(c)丙类
第3章 音频功率放大器
1.变压器耦合甲类功率放大器
甲类功率放大器的最基本电路如图4―5所示。 甲类功率放大器与一般放大器所不同的是其负载 不是直接接在晶体管的集电极上，而是通过变压器接 入的。甲类功率放大器的电路结构和工作原理比较简 单，这里不作介绍，我们主要讨论甲类功率放大器的 效率。由于单管甲类功率放大器电源供给的电流是以 静态电流ICQ为中心上下变化的，其平均值为ICQ，电源 电压为 EC ，所以电源提供的功率为 EC·ICQ ，最大的正 弦波功率则为ICQ·EC/2，其放大器的效率为
(2) 定阻式功放。功率放大器以固定阻抗形式输出 音频功率信号，也就是要求音箱按规定的阻抗进行配 接，才能得到额定功率的输出分配。通常除远距离扩 声外，剧院、歌舞厅等大多数扩声系统均使用定阻功 放。
第3章 音频功率放大器
2.按功率放大器的使用元件分
(1)电子管功率放大器。特色：音色柔和、富有弹性 和空间感强等优点。 (2)晶体管功率放大器。具有体积小、功率大、耗能 少等特点，技术参数指标很高，具有良好的瞬态特性等 优点。它有分立式的电路结构。 (3)集成电路功率放大器。目前专业音频功率放大器 几乎都采用集成功率放大模块作功放的输出级。
相同、输出信号相位相反的单端推挽功率放大电路之间，这样在较
低的电源电压下能得到较大的输出功率。通常采用单组电源供电。
第3章 音频功率放大器
3.1.3
功率放大器的匹配
主要解决放大器的功率匹配和阻抗匹配的问题。 1.功率匹配 功率匹配就是一台功率放大器的输出功率等于全 部音箱吸收的功率总和；每一只音箱分配到的功率等
第3章 音频功率放大器
6.动态范围
放大器的动态范围通常是指它的最高不失真输出 电压与无信号时的输出噪声电压之比，用dB来表示。 而信号源的动态范围是指信号中可能出现的最高电压 与最低电压之比，用dB来表示。显然，放大器的动态 范围必须大于输入信号源的动态范围，才能获得高保 真的放大效果。动态范围越大，放大器的失真越小。
载时 ( 通常 RL=8Ω) ，在总的谐波失真系数小于 1% ，负 载两端测出 1kHz 的正弦波电压的平方，除以负载电阻
而得出。即
pRMS
U RL
2 1
(3―1)
第3章 音频功率放大器
2.增益
电压增益：
Uo Au Ui Io Ai Ii po Ap pi
(4―2)
(4―3)
电流增益：
电流，以保证扬声器正常工作。此外，功率输出级还
向保护电路、功率指示电路提供控制信号，向输入级 提供负反馈信号。
第3章 音频功率放大器
3.1.2 音频功率放大器的分类
1.按功率放大器与音箱的配接方式分
(1)定压式功放。为了远距离传输音频功率信号， 减少在传输线上的能量损耗，该方式以较高电压形式 传送音频功率信号。一般有75V、120V 、240V 等不同 电压输出端子供使用者选择。使用定压功放要求功放 和扬声器之间使用线性变压器进行阻抗匹配。
第3章 音频功率放大器
图3―2 频率响应曲线
第3章 音频功率放大器
理想的频率响应在通频带内是平直的，即放大器
的输出电平沿频率坐标的分布近似于一条直线。直线 平直，说明放大器对各频率分量的放大能力是均匀的，
虽然人的听觉范围是20Hz~20kHz，但为了改善瞬态响
应和如实地反映各种声频信号的特点，对放大器往往 要求有更宽的频率带宽，例如，从 10Hz~100kHz 频带 内不均匀度应小于 10dB。总之，功率放大器频带越宽 越好。
4―3为二次谐波失真波形。图中波形产生了较大的失 真。当然新产生的谐波分量还有三次以至更高次数的
谐波。谐波次数越高，幅度越小，因而对信号的影响
也越小。
第3章 音频功率放大器
图3―3 二次谐波失真波形 (a)输入正弦波信号；(b)二次谐波信号；(c)合成信号
第3章 音频功率放大器
虽然各声道谐波失真量不同，但大体规律是相同
HD
2 2 U2 U f0 3 f 0 Biblioteka U1 f 0 100%
第3章 音频功率放大器
U1f0——输出信号基波电压的有效值；
U2f0 、 U3f0—— 输出信号的二、三次谐波电压的有 效值； HD——总的谐波失真系数。 谐波失真系数越小越好，它说明了放大器的保真
度越高。高保真放大器的谐波失真应小于 10% 。图
的。频率在 1kHz 附近，谐波失真量最小；高于或低于 1kHz时，谐波失真量最大；在 1kHz以上时，谐波失真
随频率的增高明显急剧增大。因此，欲正确表达放大
器谐波失真指标，必须标出频率范围，如图 4―4 所示。
第3章 音频功率放大器
图3―4 谐波失真与信号频率的关系曲线
第3章 音频功率放大器
(2) 相位失真。相位失真是指音频信号经过放大器 以后，对不同频率信号产生的相移的不均匀性，以其 在工作频段内的最大相移和最小相移之差来表示。相 位失真与瞬态响应及瞬时互调失真都有着密切的关系。 对于高保真放大器，要求其相位失真在20kHz范围内应 小于5%。 (3) 互调失真。互调失真也是非线性失真的一种。 声音信号是由多频率信号复合而成的，这种信号通过 非线性放大器时，各个频率信号之间便会相互调制， 产生新的频率分量，形成所谓的互调失真。因此，在 选用放大器时，一定要注意放大器的非线性指标，尽 量选用线性好的放大器，从而克服互调失真的影响。
第3章 音频功率放大器
7. 分离度
立体声的分离度即左右声道串通衰减，是指放大 器中左、右两个声道信号相互串扰的程度，单位为dB。 如果串扰量大，亦即分离度低，则会出现声场不饱满， 立体感将被减弱等现象，重放音乐的效果差。
第3章 音频功率放大器
8. 阻尼系数
阻尼系数是指放大器对负载进行电阻尼的能力， 是衡量放大器内阻对扬声器所起阻尼作用大小的一项 性能指标。大功率音箱低音单元工作在低频大振幅状 态时(尤其是谐振频率附近)，扬声器本身的机械阻尼已 无法消除音箱所产生的共振，从而使音箱的瞬态特性 变坏，音质出现拖泥带水，层次不清，透明度降低等 现象。为了消除这些现象，可以利用减小放大器的内
真放大器的转换速率要求在20V/μs以上。
第3章 音频功率放大器
3.2 功率放大器
4.2.1 晶体管功率放大器 前面我们已经介绍了功率放大器可分为甲类、乙 类和丙类三种，它们的集电极电压、电流波形图如图 4―5所示。 另外，为了完全消除甲乙类和乙类功率放大器产
生的交越失真，近来又出现了超甲类放大器和直流放
而是要适当。不同的扬声器有着不同的 Fd 最佳值。一
般都在15~100之间。
第3章 音频功率放大器
9.转换速率
一台放大器能够不失真地重现正弦波，不等于能 完整地放大前沿陡峭的矩形信号。为了衡量放大器在 通过矩形波时引起前沿上升时间延迟，使输出信号产 生失真，通常用放大器的转换速率来描述，这个指标 越高越好。转换速率低，是功率放大器产生瞬态互调 失真的重要原因。为了提高信号波形的再现性和减轻 瞬态互调失真，放大器的高速化是完全必要的。高保