江苏城市职业学院五年制（高职） 毕业设计（论文）设计课题 音频放大器的设计学 校 年 级 专 业 姓 名 学 号 指导教师 职称 二一一 年 十一 月摘 要音频放大器是一种通用性较强的使用电路，它广泛用于收音机、录音机、电视机和扩音机等整机产品中，用来把微弱的声音电信号进行放大，以获得足够大的输出功率推动扬声器。它也是音响装置重要的组成部分，通常把它叫做扩音机。本课题是经典音频放大器使用设计，经过功力晶体再把放大的信号.透过扬声器放出声音.其动作原理是把电气讯号转换为声音讯号的转换器。扬声器为电子产品之声音输出端的重要零组件，其使用范围广泛，可装置于各型耳机或头机内，如随身听、音响、无线电通讯、多媒体电脑、录音工程或电子字典，用来收听声音和音乐，也可装置于电话自动拨打器，用来打电话。关键词：OTL；集成电路；输入级；输出级；放大器目 录摘要 第一章 毕业设计及任务 1 第一节 设计任务书 1第二节 设计的基本要求和实现方法 2第二章 音频放大器概述 3第一节 毕业课题的背景及意义 3 第三章 主要性能指标 4第四章 直流稳压电源 5第一节 两种稳压类型概述 5第二节 稳压电源的指标和集成稳压器 9第三节 硅稳压二极管稳压电路 12第五章 基本设计方法 14第一节 电压增益分配和确定电源电压 14第二节 功率输出级的计算 15第三节 推动级和衰减式音调控制电路的计算 16第四节 OCL功率放大器的设计 19第五节 音频控制电路的设计 23第六章 印制电路板的设计 31设计体会 34参考文献 35附录 音频放大器总电路 36第一章毕业设计及任务第一节设计任务书1.设计题目设计一台高保真OCL音频放大器2.技术指标 最大不失真输出功率：Pom10W； 负载电阻（扬声器）：RL=8； 频率响应：=50HZ20KHZ； 音调控制范围：低音：100HZ12dB高音：10KHZ12dB 输入电压：； 失真度： 稳定性：在电源为1524V范围内变化时，输出零点漂移。3.设计要求 分析电路的组成及工作原理。 进行单元电路设计计算。 采用衰减式音调控制电路。采用OTL音频功率放大器。 说明电路的调试的进本方法。 画出完整电路图。 小结和讨论。第二节设计的基本要求和实现方法一、基本要求音频放大器主要用来对音频信号（频率范围大约为数十赫兹数十千赫兹）进行放大， 它应具有以下几方面功能：1.对音频信号进行电压放大和功率放大，能输出大的交流功率。2.具有很高的输出阻抗和很低的输出阻抗，负载能力强。3.非线性失真和频率失真要小（高保真）。4.能对输出信号中的高频和低频部分（高低音）分别进行调节（增强或减弱），即具有音调控制能力。为了实现音频放大电路是上述功能，构成电路时可采用多种方案，比如，可采用分立元件组装，也可以采用运算放大器和部分晶体管等分立元件实现，还可用集成音频功率放大电路制作，现在广为使用的是后两种。二、实现方法无论采用哪种形式，音频放大器的基本组成都应包括以下几个部分：1.输入级 主要是把输入的音频信号有效地传递到下一级，并完成信号源的阻抗变换。2.音调控制电路完成高低音的提升和衰减，为了和音调控制电路配合，这部分还应设置电压放大电路。3.输出级将电压信号进行功率放大，以使在扬声器上得到足够大的不失真功率。音频放大器的组成方框图，可用图1表示。图1 音频放大器组成方框图第二章音频放大器概述第一节毕业设计的背景及意义 音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电子管放大器的第一个使用就是音频放大器。然而直到现在为止，它还在不断地更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种，也是最基本的一种。为了满足它的需要，我们就把有关的音频放大器就要不断地加以改进，不断的去加以创新。 进入21世纪以后，各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。从作为通信工具的手机，到作为娱乐设备的MP3播放器，已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。陆续将要普及的还有便携式电视机，便携式DVD等等。所有这些便携式的电子设备的一个共同点，就是都有音频输出，也就是都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电的。都希望能够有较长的使用寿命。就是在这种需求的背景下，D类放大器被开发出来了。而它的最大的特点就是，它是能够在保持最低的失真情况下来得到最高的效率。高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要，在大功率的电子设备中也需要。因为，功率越大，效率也就越重要。而随着人们的居住条件的改善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。在这些设备中，往往需要几十瓦几百瓦的音频功率。而低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz 20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应 (驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或高音喇叭)。根据使用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，音频放大器的功率它能大到能满足整个电影院或是礼堂的声音要求。 音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到和输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高(至少40dB)。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，而即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且它是通过提高电源抑制音频放大器的能力(即为PSR)以此它来降低电源噪声，所以经常采用反馈第三章 主要性能指标在介绍音频功率放大器的文章中，有时会看到“THD+N”，THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写，译成中文是“总谐波失真加噪声”。它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的条件。 THD+N表示失真+噪声，因此THD+N自然越小越好。但这个指标是在一定条件下测试的。一个音频功率放大器，改变其条件，其THD+N的值有很大变动。 这里指的条件是，一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN（一般常用1KHZ）、一定的输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件，其THD+N值是不同的。例如，某一音频功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32、Po=25mW条件下测试，其TDH+N=0.003%，若将RL改成16欧，使Po增加到50mW，VDD及FIN不变，所测的TDH+N=0.005%。 一般说，输出功率小（如几十mW）的高质量音频功率放大器（如用于MP3播放机），它的THD+N指标可达10-5，具有较高的保真度。输出几百mW的音频功率放大器，要用扬声器放音，其THD+N一般为10-4；输出功率在12W，其THD+N更大些，为0.10.5%.THD+N指标大小和音频功率放大器的结构类别有关（A类功放D类功放），如D类功放的噪声大，THD+N的值也较A类大。 这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的，在实际上音频范围是20Hz20kHz，则在20Hz20kHz范围测试时，其THD+N要大得多。例如，某音频功率放大器在1kHz时测试，其TDH+N=0.08%。若FIN改成20Hz-20kHz,，其他条件不变，其THD+N变为小于0.5%。 过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。这话的意思指的是输出的峰峰值没有“削顶”现象出现，即Vout(P-P)=Vcc-（上压差+下压差）这种说法是不科学的。即使不产生削顶，它也有一定的失真。较科学的说法是THD+N在某一指标下可输出的功率是多少。即在一定的Vcc电压、一定的负载电阻RL时、一定的THD+N下可输出多少功率。这输出功率一般是在这条件下的最大输出功率，称为额定功率。音频功率的额定功率主要取决于Vcc的大小。在THD+N不变条件下，如Vcc=5V，RL=4时，输出额定功率为2W；若Vcc=3V、RL=4时，输出额定功率降为0.7W。第四章直流稳压电源第一节 两种稳压类型概述直流稳压电源是一种当电网电压变化时，或者负载发生变化时，输出电压能基本保持不变的直流电源。稳压电源中的稳压电路按电压调整元件和负载RL连接方式之不同可分为两种稳压类型：1、 并联型稳压电路调整元件和负载RL并联，如图2（a）所示。2、 串联型稳压电路调整原价和负载RL串联，如图2（b）所示。图2图3是带有硅稳压电路的单相整流电器，是一个最简单的直流稳压电源。其电路的工作原理，已在第一章中分析过，此处不再重复。这种稳压电源的稳压电路内，调整电压的元件硅稳压二极管V是和负载RL并联的，这就是并联型稳压电器。它的优点是电路简单，调试方便，但输出电流较小（仅几十毫安），输出电压不能调节，稳压性能也较差，只适用于要求不高的小型电子设备上。广泛实用的稳压电路是以晶体三极管为调整元件的串联型稳压电路，作为调整元件的晶体管称调整管，它是和负载串联的。这种串联型晶体管稳压电路可以输出较大的电流，输出电压稳定度高，而且可以调节，下面举例说明它的电路特点和工作原理。图3硅稳压管稳压电源 串联型晶体管稳压电源 简单串联型晶体管稳压电源图4所示电路是一个简单的串联型晶体管稳压电源。图中V1为调整管，V2为硅稳压管，它稳定V1管的基极电压VB，作为稳压电路的基准电压；R1既是V2的限流电阻，又是晶体管V1的偏置电阻；R2为V1管的发射极电阻；RL为外接负载。图4简单的串联型晶体管稳压电源电路的稳压原理如下：调整管V1工作在放大区，它和负载串联，输出电压V0V1-VCE，通过VCE的变化来