带音调调节的音频功率放大器

带音调调节的音频功率放大器
[摘要]本设计是使用分立元件实现的带音调调节的音频功率放大器。

其输出功率最大可达10W，而且失真小。

通过RC选频，可对高低音的增益进行控制，实现音调调节的功能。

一、设计方案：
音频信号通过前置放大，将微弱的音频信号幅度放大，以适合后面的电路。

音量调节使用串联的电位器，通过改变阻值来改变信号的强弱。

音调调节通过选频网络，对不同频率信号进行增益调节，以达到音调调节的作用。

功率放大采用高功率、高效率的甲乙类OCL功率放大器最大输出可达10W。

完全可以推动大功率音箱设备。

二、电路原理与计算：
1.前置放大与音量调节
前置电路用来实现高输入阻抗的要求。

有运放组成的同相放大器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。

音量调节靠串联的电位器改变串联电阻的方法来实现。

电脑音频输出电压平均值为：50-180mV 前级放大电路放大：
Au=1+R2/R1=3.55 通过RP1调整，使得输出Aout=200-300mV
R7为平衡电阻：R7= R1// R2≈1.3 kΩ输入电阻：Ri ≈ ∞
2.音调调节
由RC选频网络和集成运放组成，实际上是一个高低通选频网络，通过控制高低频信号的增益来升降高、低音信号。

输入信号分成两路到A输入端。

第一路，由经R3，R5，C5，RP2，R4到反相端。

第二路，由经RP3，R6，C6到反相端。

反馈电路也有两条路线。

第一路，由经R5，C7，R4到输入端；第二路，由经RP3，R6，C6到输入端。

控制增益和反馈的大小可进行高低音调节。

3.功率放大
为了达到所要求的功率输出和效率，并减小失真。

我们选用了甲乙类OCL电路。

功放由运算放大器，二极管D1~D3，三极管Q2~Q5组成。

运算放大器放大信号幅度，并提高功放级的输入电阻。

二极管D1~D3为三极管提供静态小电流偏置，使三极管工作在微导通状态，克服信号的交越失真。

R15和R17用来减少复合管的穿透电流，以提高复合管的温度稳定性。

输出端通过R21和R8构成交流电压串联负反馈，稳定输出电压，改善放大器的动态性能。

4.过流保护
在负载短路的情况下会出现电流过大损坏芯片的情况。

过流保护可以在负载上串联一个小电阻，用电压比较器监控小电阻上的压降，当压降过大时发出过流信号，切断信号的输入。

另外可以在输出负载上串联一个自恢复保险丝，电路电流过大时断开负载，使电
流从反馈的82K电阻上流过，这样就不会出现电流过大的情况而损坏元件，而且自恢复保险丝价格便宜，使用起来简单方便。

三、测试：
当输入为最大300mV时，最大电源输入电路Imax=410mA.
所以， Pinmax=410*30=12.3 W
负载的功率经过测量，为 P=8.17W
所以，效率为 n= P/ Pinmax=66.4%
失真度用Mutisim仿真为 0.02%
四、心得：
本次实验的综合性比较强，难点在于前后级（小功率部分和后级的大功率部分）的匹配。

还有功放效率的提高。

最大的困难在于功放级输入的控制。

由于功放级的功率很大，所以可能是输入端变化10多mV，三级管就烧坏了。

所以在实验过程中一定要加上过流保护。

为了使电路稳定工作需要采取相应的措施，比如引入负反馈，在电源引脚加退耦电容。

附：音频功率放大器系统电路图。