LM1036功率放大器典型应用电路

LM1036功率放大器典型应用电路

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。

2设计过程

1. 拟定总体方案

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，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，本课题采用LM1036功率放大器。

图2.1 系统组成框图

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。

5mV的dB数为:20lg(0.005/0.775) 44dB。

因为采用的集成芯片LM1036，其输出功率为20W，则负载上的电压:为UL

PoRL 12.6 13V

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。

3单元电路的设计

3.1 前置放大级

①电路形式的选择

图2.2 前置放大器电路图

高保真功放IC TDA 1521采用九脚单列直插式塑料封装，是飞利浦2×15W 单片功放集成电路，外围元件极少，使用方便，具有短路保护和静噪功能，电源内阻要小于4欧，以确保负载短路保护功能可靠动作。电器特性参数:(Vcc=±16V RL=8Ωf=1KHz Ta=25℃)

1、电源电压:Vcc =±7.5 ~±20V 推荐值:±15V

2、输出功率:Po =2×12W(THD=0.5%) BTL形式时：Po = 30 W

3、电压增益:Gv = 30dB

4、通道隔离度:CT=70dB

5、输出噪声电压:Vno = 70uV (Rg=2KΩ)有输出功率大、两声道增益差小、有过热过载短路保护等特点。双电源供电时，省去两个音频输出电容高低音音质更佳。单电源供电时，电源滤波电容应尽量靠近集成电路的电源端，以免电路内部自激。

注意:

1. 必须加装散热板，不小于200mm×100mm×2mm。

2. 只要变压器功率够大、散热迅速，效果会很好。

3. 切不可将输出端与输入端相连，否则迅速烧毁集成块。

TDA1521功放电路特点:

外接元件非常少。

输出功率大，P0≥10W(RL=4Ω)。

采用超小型封装(TO-220)，可提高组装密度。

开机冲击极小。

内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有:短路保护、热保护、地线偶尔开路、电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等。

注意事项:

TDA1521具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。热保护:限热保护有以下有点，能够容易承受输出的过载(甚至是长时间的)，或者环境温度超过时均起保护作用。

与普通电路相比较，散热片可以有较小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所随害，如果发生这种情况，P0=(当然还有Ptot )和I0逐渐减少。印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流过。装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过260℃，12秒。虽然TDA2030所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。

②元器件的选取

设计流程:

喇叭是功放的终端，要承受10W的功率输出，因此应选用10W以上的4Ω的喇叭，才能保证功率正常的输出，还应考虑在功放与喇叭之间置入8A的保险丝，一旦输出功率有突变，可有效保护喇叭。在电路中承担交变，把突变的交流电压变成脉动纹波电压的过程，因功放电路所取的电流较大，因此整流二极管应取大电流高反向电压的元件，应选取IN4007，它有1A以上的电流和1000V反向电压的能力。

滤波电容C15选取应考虑耐压和大容量，在这选取2200uF/50V的电解电容。变压器的选取应考虑功放电路所需的功率要求，要求将220V变成双20V(1.5A)，供给整流滤波稳压用，因此选取的变压器功率应在100W以上。

③功放正负(±16V )电源的设计

由于直流、滤波电路性能优良，可靠性高，外围电路简单，价格低廉，而功放器的电源电压是固定的，本设计采用直流，滤波电路具有同时输出+16V、-16V 电压的稳压电路。

④功率放大器的技术指标测试方法及数据

⑤测试仪器

XJ1631数显音频信号发生器一台；YB2172晶体管交流毫伏表；CA8010普通示波器一台；EQ4121A失真度测量仪一台；DT930F数显万用表；C-30音频电流表HC-F1000L频率计，

负载电阻20W4Ω。

⑥技术指标测试方法和数据

测试方法:

测试前的准备工作：配备必要的仪器仪表。主要有:XJ1631数显音频信号发生器一台；YB2172晶体管交流毫伏表；CA8010普通示波器一台；EQ4121A 失真度测试仪一台；功放的输出端子不接音响，改接负载电阻，RL电阻的阻值与功放的输出阻抗在Z相同，电阻的功率应大于或等于功放的额定功率的3倍以上对于输出端标注电压的功放，其相应端子的输出阻抗可有Z=P /0求出。U0是输出电压(V )，P0是额定输出功率(W )，Z是阻抗(Ω) 。

测量时所有仪器、设备应按额定供电电压供给(一般为220V/50HZ)，以保证测量精度。若电网电压不稳，应加接交流的稳压器。音频信号发生器的输出抗阻应小于或等于被测供方的输出阻抗，以防止供方输出阻抗过小时影响输入信号的频率稳定度。

2.3.1频率特性的测量

功放的频率特性是指功放电路对不同的音频频率的放大特性，范围在20~20000HZ 之间，理想的功放应对这个范围内的所有的频率具有完全相同的放大作用。如果功放在输不同频率的音频信号时，其输出电压比较一致，则频率特性平稳。频率特性的不均匀性用dB表示，它是以频率为1000HZ时输出电压对其他频率下输出电压比值的对数形式来表示，即频率为f赫兹的信号相对电平为:f 赫兹电平(dB) =20logU0/Ui，f赫输出电压/1KHZ输出电压。毫无疑问，频率为1000HZ信号的基准电平为0dB。对于功放，在20~20000Hz的频率范围内，所以频率的相对电平应在1dB ~3dB之间，相对电平数的绝对值越小，功放的频率特性越好，频率失真越小测量线路表示音频毫伏表，RL是负载电阻，Ui，U0分别表示输、输出信号电压。

测量过程:现将音频信号发生器调至1000HZ，信号从功放的“话筒”口输入时，在Ui=0.35mV；当信号从“线路输入”口送入时，Ui=775mV。

3.2 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。