音频功率(100W)放大器设计

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.
实用电路中使用了LM1875,现将它的 外部特性参数列出：
电压范围： 16～60V 静态电流： 50mA 输出功率： 25W 当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时 谐波失真： ＜0.02%， 额定增益： 26dB， 工作电压： ±25V 转换速率： 18V/μS LM1875极限参数： 电源电压(Vs) 60 V 输入电压(Vin) -VEE-Vcc V 工作结温(Tj) +150 ℃ 存储结温(Tstg) -65-+150 ℃
音频功率（100W）放大 电路的设计
1、功率放大电路类型的选择

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 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。
波形的失真是由于在正弦波上加了多种高 次谐波造成的（如3次谐波、5次谐波等） 所以称为总谐波失真。理想的音频功率放 大器没有谐波失真及噪声，所以 THD+N=0%。实际的音频功率放大器有各 种谐波造成的失真及由器件内或外部造成 的噪声，它有一定的THD+N的值。这个值 一般在0.00n%-10%之间(n=1～9)。0.1% 以下耳朵基本感觉不出来。
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。
基本原理图
它由四管组成电桥电路，图中对角管同时 导通，互为推挽。负载上输出正负半周波 形。 同单端电路相比，在相同电源电压和相同 负载时，前者的输出功率为后者的4倍；换 言之，如果负载和输出功率相同，电路对 所用的晶体管的耐压要求可比单端电路降 低一半，因此，它有易于输出大功率而不 损坏输出管的优点。
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。
仿真时所用电路
XWM1
V I
VCC 30V 0 R1 1.2kΩ R3 4kΩ 4 Q1 C5 GND GND 10uF C2 10uF VDD BD135-10 -30V V1 C1 1 2 R2 1kΩ R4 4kΩ C3 10uF
2 5
XSC1
Ext T rig + _
5 R5 1kΩ 9
3

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。
2、采用单OCL实现
计算功率放大电路的工作电压 市面上常见的喇叭的阻抗为4欧姆或8欧姆， 取RL=8欧姆.
3
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
由于 （理论值）。
Vcc Pom 2 RL
2
，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ此
Vcc =40V
基本电路原理图
VCC 40V VCC Q1
2
BD135-10 1 Q2 R1 8Ω MJ15016 VEE VEE -40V 0
功能良好的改进电路
BG6、7选择不同互补大功率管时，其额 定输出功率(RMS)： 2N3055／MJ2955(土35V，8Ω) 50W， MJ802／MJ4502(土35V，4Ω)75W MJ802／MJ4502(土37．5V，8Ω)62W MJ802／MJ4502(土37．5V，4Ω)112W MJ802／MJ4502(稳压土35V，4Ω)131W
12
U1
4
2
13 6
A + _ +
B _
1 5
VCC LM1875T
VDD R7 4Ω
10uF 0.52 Vrms 1000 Hz 0°
10
U2 7
4
1
R6 3 GND 8 10uF 1kΩ GND
C4
11
3
LM1875T
0
仿真结果
结论
理想的音频功率放大器，若不考虑该功率放大器 的增益大小，输入一定频率的正弦波信号，其输 出也应该是没有失真（波形没有变形）、没有噪 声的正弦波信号。但真实的音频功率放大器的输 出音频信号总会有一点失真，并且叠加了噪声 （在正弦波上叠加了高频杂波）。 仿真波形有较大的非线性失真，需要做进一步调 试。 功率基本能达到要求。
Vcc的计算
单OCL电路需要输出的功率为100/4=25W,
Vcc Pom 这样由 2 RL 可得，Vcc=20V.与
2
40V相比下降了一半，但是该值仅具有理 论意义，实际操作中的Vcc要理论值要大。
改进的实用电路
VCC 30V VCC 0 R1 1.2k¦ ¸ R3 4k¦ ¸ 2 Q1 C5 GND GND 10uF C2 10uF 6 R5 1k¦ ¸ 5