A、B、AB、D类音频功率放大器
D类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）
近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、C类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类放大器给忘掉了，事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一)，甚至还有E 类、F类、G类、H类及S类等(注二)，只是这些类型的电路与D类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)如表一所示:
表一各類功率放大器的效率比
随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。如图1所示(注三)，在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB类放大。所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的电子产品。
圖 1 D類及AB 類效率比較
A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作，如图2所示，以求放大后的信号不失真。所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率效益”（Power Efficiency）低，最大只有25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率，极不适合做功率放大。但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用A类放大器。
图1
图2(a)、(b)皆属A类放大器，设计时让V CE=1/2V CC，以求最大不失真范围。注意到V i 不输入时仍有0.5V CC/R L的电流流过晶体管，所以晶体管需要良好的散热环境。由于“共集极”组态（图2(a) Common Collector组态又称“射极跟随器”）转移特性曲线较“共射极”组态（图2(b) Common Emitter组态）有较佳的线性度（亦即失真较低）及较低的输出组抗，因此，同属于A类放大器，射级随耦器却较常被当成输出级使用（“共射级”组态较常被当成“驱动级”使用）。
a
b
图2 A类放大器
图3 变压器耦合A类放大器
图4 变压器耦合A类放大器的直流负载特性
B类功率放大器（乙类功率放大器）是工作点在特性线极端处的一种放大器，如图1所示。当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。所以，若将上图的左图V BB拿掉，则根据定义，这种零偏压的电路就是一种B类放大器。然而，由于它的静态点在（V CC，0）处，因此，对于一个正弦波输入信号，它的输出端波形只剩半个周期是可以预期的。
图1 B类功率放大器电路图
解决上述问题的方法，是将另一半周期的信号以一PNP型BJT与原射级跟随器相接，形成所谓的“互补式射级跟随器”(Complementary Emitter Follower)，又称为“B 类推挽式放大器”（Class B Push-Pull Amplifier），如图1所示。其动作原理，在V i的正半周其间，Q1导通且Q2截止，所以，形成图2的输出端正半周正弦波；同理，当V i为负半周时，Q1截止而Q2导通，结果形成输出端负半周正弦波，如图2虚线部分所示。
图2 B类功率放大器特性图
由于B类推挽式放大器在无输入信号时不消耗功率，因此它较A类放大器有更高的最大功率效益（可达78%）。然而，由于推挽式放大器的信号振幅范围有一段是在特性线的非线性区域上，因此导致严重的失真，如2所示，这种失真我们称它做“交越失真”（Cross-Over Distortion）。为了改善这种情形，所以有了AB类放大器，见下篇。
图3 B类双端推挽放大器
图4 交流信号输入示意图
图5 集极电流的变化情形
AB类功率放大器（又称-甲乙类功率放大器）（Class AB Amplifier）
前面提到的B类推挽式放大器的交越失真，是由于信号大小在-0.6V 图1 AB类放大器 AB类放大器所产生的失真虽然比B类放大器小，但这项改进所付出的代价是待命功率的浪费及功率效率的损失。 G类放大器一般用于高频电路，这里不再敷述。 图2(a) B类放大器的交越失真图2(b) AB类放大器消除交越失真的情形 图3 变压器耦合AB类推挽放大器 图4 AB类放大器对于交叉失真的改善情形各种类型放大器优缺点比较： 三极管Hi-Fi放大器的功率级大部分使用B类SEPP.OTL功率放大电路。因为B 类放大电路功率较高，最高达78.5%，除非是发烧级的音响，为求完美的不失真才会用A类。就三极管的散热以及电源电路的容量，B类都比A类好很多。 PP 电路中虽然有输出电路产生的偶次高谐波可互相抵销的优点，但实际上，主放大器推动PP电路中的A类驱动级就会产生二次高谐波，因此高谐波还是很多。不过，B类PP电路为减少交叉失真，须特别注意偏压的稳定。以下介绍几个代表性的B类SEPP.OTL电路 图a 半对称互补OTL放大电路 图b 全对称互补OTL放大电路 图一输入变压器式功放电路 输入变压器式SEPP电路如图一，利用输入变压器进行相位反转作用。线路简单而中心电压又稳定，如果使用两电源方式，可简单剪掉输出电容器。又，输出短路时，不容易流出大电流，对过载引起的破坏，有很大的防止作用。不过因为输入变压器的影响，不能有较深的负反馈，所以不能获得较低的失真，在高频特性及失真会显著恶化是主要缺点。 CE分割方式 图二CE分割方式 如图二所示，利用三极管Q1 集电极与发射极之相位相反进行反向的方式，与真空管的PK分割相同。因为可以由NPN型三极管构成，所以很容易找到特性整齐的三极管。但是，因为有电路比较复杂，需用的交连电容多，低频特性不好，所以一直不能成为主流的电路。 互补方式 图三互补方式 如图三所示，利用NPN与PNP型三极管之组合作为相位相反兼驱动的电路，三极管放大器几乎都使用这种方式。因为电路直接交连，相位偏差少，且可以有较大的负反馈，所以容易作成超低失真度的放大器。可以获得Intermodulation少，输出组抗低等优点。然而，过载时有非常大的电流经过输出三极管，因此必须有适当的保护电路。从防止被破坏来讲，这点很不利。此外，输出三极管之偏压须经过稳定化，对于电源电压之变动及温度变化须做适当补偿。输出三极管虽然亦有采用NPN和PNP型组合的纯互补电路，但是大输出的PNP硅晶体现在很贵，不容易买到，所以较少采用。利用硅NPN及锗PNP三极管组合的纯互补电路，上下对称特性虽然较差，但因为线路单纯，所以最常被使用。现在就图三的电路图作说明。 图三是互补式放大器第二级后的电路。Q1为A类驱动级，利用VR1偏压调整，改变Q1的集电极电流，将中心电压调整到Vcc的1/2。因为利用R2从Q1的集电极(约与中间电压同电位)进行DC 负反馈加以稳定化，因此只要电路常数选择的当，中间电压几乎没有调整的必要。二极管与VR2用来改变Q2与Q3的基极偏压，进而调整Q4及Q5的无信号电流。无信号电流在Pc 100W级的三极管以30~50mA，Pc 25W级的三极管以20~30Am最恰当。Q3，Q4负责信号的上半部，Q2，Q5负责信号的下半部，分别交替进行动作。因此，无信号电流如果太少，即出现跨越失真，上下信号之接和部分变形。无信号电流如过多，则损失增多，产生热的问题，因此须利用温度补偿使其保持一定大小。温度补偿的方法等一下会提到。 直接交连双电源无电容式方式 图四交连双电源无电容式方式 从图四可知，将互补式电路的初级改成差动放大，使电源电压即使有变动，中间电压亦能保持零电位的电路，就是直接交连二晶体无电容方式。因为没有输出电容，所以低频部分阻尼特性非常好，即使1 KHz附近的波形，亦可完整而极少失真的再现。但是，加上电源时，中间电压的稳定度会有问题，Q1，Q2的差动放大级与Q3的A类驱动级，电路常数应适当选择，使加上电源时，尽可能由低电压开始动作。 负反馈与阻尼因数 放大器的阻尼因数以DF=RL/Zout表示，因此，输出阻抗越低的放大器DF越好，不加负反馈的互补电路，输出阻抗为1~5Ω。使用complementary电路放大器，输出阻抗很容易做到0.1Ω以下。 冲击噪声防止电路 OTL电路当电源加入时，输出电容瞬间被充电，因此一下子会有很大的冲击。防止这个冲击的方法，就是使中间电压慢慢上升，图四即为此种电路的例子。 温度补偿方式 使用三极管的功率放大器为防止热失控，须进行温度补偿。顺便补充一下前面说过的互补式 电路的温度补偿。 三极管温度一上升，电流亦增加，此增加部分可用二极管，热电阻或三极管等进行补偿。因为补偿可以减少跨越失真，因此，可以达到稳定无信号电流的作用。对于电源电压的变动亦有稳定化的必要。图六为利用热敏电阻及三极管作补偿之例，具有非常优秀的特性。 图六温度补偿方式 频率特性以及功率频带宽度 频率特性为判断放大器好坏一个很重要的因素，通常以输入方波的方式看输出的波型来看频率特性。图九是一特性平坦的放大器，波型右侧微微成直线下斜是因为10 Hz附近频率特性下降的缘故。图十之波形上升部分略成圆钝，表示中频的100~500Hz部分特性略有起伏变化。图11之方波频率为10 KHz，输出波形非常漂亮，此放大器之特性至少从1KHz到50 KHz附近均完全平坦。图12因为30Khz附近之频率特性下降，所以上升部份成圆钝状。因为这些方波特性可以直接表现出频率特性的好坏，所以非常重要。如果输出波形有Ringing现象，表示高频特性有peak存在。 假设输出50W的放大器从10Hz~30KHz间频率特性衰减在3dB内，则输出功率在25W以上范围可从10Hz~30KHz，此即放大器的功率频带宽度。功率频带宽度对放大器的超低音及超高音部分很重要。低频部分特性由电源电容及输出电容决定，高级放大器使用大容量的电容就是这个原因。 图八 图九 图十 一、D 类放大器的架构 D 类放大器又可称数字式功率放大，基本架构如图2所示，输入讯号经由脉波宽度调变器(Pulse Width Modulation)将音频信号调制成数字信号后，由功率晶体管(Q1,Q2)放大输出，再经由低通滤波器(Lf,Cf)取出原输入端的音频讯号送至喇叭输出。 由于功率晶体管输入为一数字信号，Q1,Q2工作处于饱和与截止两个状态，因此Q1,Q2本身所消耗功率将非常小，提高整个放大器的效率，而使散热装置大幅减小进而在组件的设计上可以大大缩小其体积。如图3所示MP7720具有20W 输出的D 类放大器的尺寸为4.8mm x 5.8mm x 0.135mm (注四) 二、D 类放大器的功率分析 功率放大器的输出属开关状态，即输出为一方波波形，由傅利叶级数分析知: V o (t)= π Vcc 4( t ωsin + 31t ω3sin +51t ω5sin +7 1 t ω7sin +…) 高次谐波经由低通滤波器滤除后，输出信号的最大值为π Vcc 4，因此负载所能得到的最大功率P Lm 为 圖3 MP7720 元件圖 圖2 D 類放大器基本架構 P Lm =L m R V 2 =L R c 22 c 8V π 而电路的平均电流I av= πm V 2=L R c 2c 8V π，则电源输入功率P s=V cc *I av=L R c 22 c 8V π 由P Lm 与P s 比值知， D 类放大效率达到100%。 三、脉波宽度调变器(Pulse Width Modulation;PWM ) PWM 属于数字元通讯中调变模式的一种方式，也经常被应用在直流马达的伺服控制、交换式电源供给器(switching power supply )…等， 其间的差异在于所使用振荡器频率的不同，基本架构如图4所示，就是利用一三角波经由比较器与输入信号作比较而产生一方波输出，而方波的输出频率与输入三角波频率相同，仅方波的工作周期随着输入信号(正弦波)振幅大小而改变如图5所 示。图6所示为一简易 型PWM 产生电路(注五)，由枢密特电路及积分电路所组成，振荡器频率由R 、C 、及R 1’R 2所决定: f o =1 2 4RCR R 圖4 PWM 基本架構 圖5 PWM 輸出波形 D 类放大器主要提供20~20Khz 音频放大，因此PWM 调制频率必须使用大于10倍以上的频率，频率愈高还原后的信号将愈细腻、清晰，例如MP7720如表二所示均使用在600Khz 以上。 四、MP7720电路分析 D 类放大器的常见业者有ADI 、Cirrus Logic 、MAXIM 、Motorola 、NS 、Philips 、Sanyo 、ST 、TI …等，图7电路所示为MonolithicPower 公司所生 产的MP7720应用电路，提供20W 的输出功率(Vdd =24v )，放大倍数由R 4,R 1 决定，Av=-14R R , C 3负责调制频率的大小如表二所示，电路频率为720KHz, 而R3,R2决定放大器工作点的偏压。 圖6 PWM 產生器 表二 MP7720增益、調制頻率及電容的關係表 表二 MP7720典型應用電路 音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输 出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低 1、A类功放（又称甲类功放） A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。 A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊，A 类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。 A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加，售价也较贵。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。 2、B类功放（乙类功放） B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。纯B类功放较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A类机低，容许使用较小的散热器。乙类功放通常的工作方式分为OCL和BTL，BTL可以提供更大的功率，目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路。 3、AB类功放 A类B类AB类D类功放的区别你真的知道吗 A类B类AB类D类功放的区别，有什么不一样你们知道吗？ 首先根据功放不同的放大类型可分为：Class A（A类也称甲类）、Class B（B类也称乙类）、Class AB（AB类也称甲乙类）、Class D（D类也称数字类）。（）以上都是汽车上常见的功放器。 1、纯甲类功率放大器 纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量，但失真率极低。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。 2、乙类功率放大器 乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。 3、甲乙类功率放大器 甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器（Class AB），它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时，晶体管的正负通道都常开，这时功率有所损耗，但没有A类功放严重。当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的，但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时，正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真，但是相对于它的效率比以及保真度而言，都优于A类和 高效音频功率放大器 一、设计任务与要求 1、设计任务 设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。 2、设计要求 ⑴基本要求 ①功率放大器 a．3 dB通频带为300～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。 b．最大不失真输出功率≥1W。 c．输入阻抗>10kΩ，电压放大倍数1～20连续可调。 d．低频噪声电压(20kHz以下)≤10mV，在电压放大倍数为10、输入端对地交流短路时测量。 e．在输出功率500mW时测量的功率放大器效率(输出功率/放大器总功耗)≥50％。 ②设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如下图所示。图中，高效率功率放大器组成框图可参见本题第3项“说明”。 图1 系统组成框图 ③设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5％。 ⑵发挥部分 ① 3dB通频带扩展至300Hz～20kHz。 ②输出功率保持为200mW，尽量提高放大器效率。 ③输出功率保持为200mW，尽量降低放大器电源电压。 ④增加输出短路保护功能。 ⑤其他。 1、说明 ⑴采用开关方式实现低频功率放大(即D类放大)是提高效率的主要途径之一，D类放大原理框图如下图所示。本设计中如果采用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。 图2 D类放大原理框图 ⑵效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压(+5 v)，不包括“基本要求”中第(2)、(3)项涉及的电路部分功耗。制作时要注意便于效率测试。 ⑶在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。 二、方案论证与比较 根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图1所示。下面对每个框电路的设计方案分别进行论证与比较。 1、高效率功率放大器 ⑴高效率功放类型的选择 方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这三类功放的效率均达不到题目的要求。 方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过LC低通滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率。理论上为100％，实际电路也可达到80％～95％，所以我们决定采用D类功率放大器。 ⑵高效D类功率放大器实现电路的选择本题目的核心就是功率放大器部分，采用何种电路形式以达到题目要求的性能指标，这是关键。 图3 脉宽调制器电路 ①脉宽调制器(PWM) 方案一：可选用专用的脉宽调制集成块，但通常有电源电压的限制，不利于本题发挥部分的实现。 方案二：采用图3所示方式来实现。三角波产生器及比较器分别采用通用集成电路，各部分的功能清晰，实现灵活，便于调试。若合理的选择器件参数，可使其能在较低的电压下工作，故选用此方案。 ②高速开关电路 1 AB类功放驱动电路设计目标 在实用电路中，往往要求放大电路的末级(即输出级)输出一定的功率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。经典功率放大器有4种类型：A类，AB类，B类和C 类，他们的主要差别在于偏置的情况不同。理想的4类经典放大器的最大效率的理论值与导通角的函数关系如图1所示。 A类功率放大器的线性度好，功率传递能力差，效率最大值为50％，导通角为360°；B类功率放大器通过减少一个周期中晶体管工作的时间来提高效率(最好可达78.5％)，保持了实现线性调制的可能性，工作周期为半周期；C类功率放大器提供了接近100％的效率，但同时归一化的功率传递能力和功率增益都趋于零，线性度差；AB类放大器的效率和线性度在A类和B类放大器之间，其最大的特点是导通角的范围为180°～360°，相应的设计目标就是实现他在一个周期的50％和100％之间的某段时间内导通的工作方式，对于单MOS管来说，就是使他的漏极有电流通过的时间多于半个周期。 2 功放驱动电路的具体设计和仿真 2.1 镜像电流偏置方式 在采用双电源供电的差分放大电路中，两管的静态工作点电流直接由恒流源电路提供。对恒流源偏置电路的要求，除了提供稳定的静态工作点电流外，还应具有高的输出交流电阻。镜像恒流源电路是目前应用最广的一种高稳定恒流源电路，他特别适合于用在集成电路中。图2就是采用镜像电流偏置方式实现的驱动电路结构图。 这个电路是由2个性能上严格匹配的NMOS管和1个电阻、1个电感组成，IM1和IM2分别为电路中两个NMOS管M1和M2的漏极电流。M1管与M2管的衬底与源短接，不存在体效应。由于两个NMOS管宽长比完全一样，因此， 改变VDD或R，IM1和IM2相应的也就随之改变。鉴于IM2犹如IM1的镜像，故将这种恒流源电路称为镜像恒流源电路。图中的C和L作用跟前面分压偏置方式中论述的一样。 当两管完全对称时，温度的变化就不会引起IM1和IM2的变化，因此镜像恒流源电路是一种高热稳定的偏置电路。这一偏置方法还消除了与固定电压栅偏置有关的热漂移问题。 对于AB类功放，给定VDD为3 V，Vin为直流偏置2 V，振幅1 V，频率1 GHz的正弦波，选定R为800 Ω，C为0.5 pF，L为0.065 nH，M1和M2均为宽0.6μm，长0.18 μm的NMOS。从图3晶体管M2的漏极电流HSpice仿真波形图中可以看出Vg≥0.297 V的时长为0.69 ns，大于0.5 河南城建学院 《电子线路设计》课程设计说明书 设计题目：音频功率放大器 专业：计算机科学与技术 指导教师：杜小杰 班级：0814141 学号：081414109 姓名：罗含霜 同组人：娄莉娟 计算机科学与工程学院 2016 年6月6日 前言 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一个条件。 THD+N性能指标 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。同一个音频功率放大器，若改变其条件，其THD+N的值会有很大的变动。 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=32Ω、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一般与为10-4；输出功率在1～2W，其THD+N 更大些，一般为0.1～0.5%.THD+N这一指标大小音频功率放大器的结构类别有关（如A类功放、D类功放），例如D类功放的噪声较大，则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20Hz～20kHz，则在20Hz～20kHz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。 ?A类B类 AB类D类功放的区别，有什么不一样 首先根据功放不同的放大类型可分为：Class A（A类也称甲类）、Class B（B类也称乙类）、Class AB（AB类也称甲乙类）、Class D（D类也称数字类）。以上都是汽车上常见的功放器..... 1、纯甲类功率放大器 纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量，但失真率极低。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。 2、乙类功率放大器 乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。 3、甲乙类功率放大器 甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器（Class AB），它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时，晶体管的正负通道都常开，这时功率有所损耗，但没有A类功放严重。当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的，但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时，正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真，但是相对于它的效率比以及保真度而言，都优于A类和B类功放，AB类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。 闽南师范大学《模拟电子技术》课程设计 设计题目：简易音频功率放大器 姓名：庄伟彬 学号：1205000425 系别：物理与信息工程学院 专业电气工程及其自动化 年级：12级 指导教师：周锦荣老师 2014年 5月 1 日 目录 一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 1.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 2.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 二电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 1．系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 2．方案比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 3．芯片介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8 三PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10 四实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11 1．实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11 2．测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 3．实验结果分析及与理论对比┄┄┄┄┄ 15 五附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15 1.设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 2. 原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 3.参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 16 摘要:本方案采用LM358，LM386集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，滑动变阻器实现音量可调，构成简易音频功率放大器,音频功率放大器主要用于推动扬声器发声。 关键词：LM358；LM386;音频放大 一系统设计 1 设计任务 利用集成运算放大器LM358，LM386设计一个简易音频功率放大器。 2 设计要求 设计一个简易的音频功率放大器，要求如下： （1）系统主要由前置放大电路和后级功率放大器电路构成，电路具有音量可调； （2）前置放大电路主要有集成芯片LM358构成；后级功率放大器电路主要由集成芯片LM386音频功率放大芯片构成； （3）要求输入音频信号在10mV/1kHz时，输出功率1 （负载：8Ω），输出音频信号无 Po W 明显失真，输出功率大小可调； （4）系统测试可以由函数信号发生器产生音频信号，系统所需电源可由实验室现有学生电源提供； （5）完成相应的电路原理图设计、硬件电路设计和调试及相关结果测试； （6）完成课程设计报告撰写。 摘要 功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 音频放大电路是典型应用电路，由一块TDA 2030和较少元件组成的音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。 TDA 2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 TDA2030A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。 根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。 D 类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier） A 类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流 通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作 ，如图 2 所示，以求放大后的 信号不失真。所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率 效益”（Power Efficiency）低，最大只有 25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率， 极不适合做功率放大。但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用 A 类放大器。 二○一一～二○一二学年第二学期电子信息工程系 模电课程设计 组员： 班级：电子技术2010级3班 姓名： 学号：201012135085 指导教师：张涛 二○一二年三月十二日 摘要 功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。为了锻炼我们的动手实践能力和探究解决问题的能力，我们小组设计了一个复合管OTL音频功放采用正输出单电源供电。文中介绍了该放大器和运用LM317三端可调正稳压器集成电路组成的可调稳压电源的具体设计。其次本次实物产品采用PCB印制电路板制作（单面板）使其性能良好满足设计要求和外表美观。 一、课程设计要求 音频功率放大器 1）设计要求 ●掌握音频攻放电路的设计方法。 ●掌握在输出大功率的条件下，怎样提高效率又减小失真。 ●学会使用PROTEL绘制模拟电路图。 ●学会使用各种焊接工具。 2）内容 ●根据音频攻放电路的设计指标，初选几种设计方案。 ●根据查阅资料、调查研究、设计计算，确定设计方案。 ●绘制电路原理图、PCB电路图。 ●选测元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案。 ●分析实验结果，写出设计总结报告。 ●绘制音频攻放原理图、PCB板电路图。 ●焊接并调试电路。 1.最大不失真输出功率大于5W 2.负载阻抗等于8欧姆 3.频率响应20赫兹到20千赫 4.失真度小于百分之3 5.频率均衡特性符合RIAA标准 6.输入灵敏度小于5MV 输入阻抗大于100千欧姆 1.最大不失真输出功率大于5W 最大不失真功率是指能够不失真输出的最大功率 一般的计算方法是用最大不失真输出电压（有效值）跟负载电阻来计算：p=u*u/R. 2.负载阻抗等于8欧姆 负载阻抗是指车载功放正常工作时所能支持的负载，也就是车载扬声器的阻抗，其单位是欧姆(Ω)。 3.频率响应20赫兹到20千赫 是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围 4.失真度小于百分之3 % 失真度是用一个未经放大器放大前的信号与经过放大器放大后的信号作比较，被放大过的信号与原信号之比的差别，我们称之为失真度。其单位为百分比。 音箱的失真度定义与放大器的失真度基本相同，不同的是放大器输入的是电信号，输出的还是电信号，而音箱输入的是电信号，输出的则是声波信号。所以音箱的失真度是指电声信号转换的失真。声波的失真允许范围是10%内，一般人耳对5%以内的失真不敏感。 失真度计算公式为 THD={(1+(q^2)/6)*[(π/N)/sin(π/N)]^2 - 1}^(1/2) * 100% 5.频率均衡特性符合RIAA标准 美国唱片业协会（Recording Industry Association of America，简称：RIAA）是一个代表美国唱片业的贸易团体，成员由多家制作与发行约90%美国音乐唱片的私有公司实体如唱片公司与分销商组成。RIAA涉及一连串代表其成员的受争议盗版诉讼。 6.输入灵敏度小于5MV 输入阻抗大于100千欧姆 输入灵敏度就是功放能够放大的输入的最小电压的信号 输入阻抗就是电路的输入端电压与输入端电流的相量之比。 详解AB类功率放大器 A（甲）类功放对于B（乙）类功放而言，声音上有明显优点是无庸置疑的，我就从它们的工作原理来谈谈。 晶体管功率放大器是由三极管组成的，而三极管是由几组N-P、N-P结构成的,这个N-P结,当没有外加电压时是截止的(关闭)只有在上面外加一个偏置电压并且高于它的门限电压(硅管是0.6V，锗管0.2V)这个N-P结才会导通（打开）有电流通过，三极管才开始工作。B类工作状态就是不外加一个固定偏置电压，由信号电压来打开，因此当信号电压小于0.6V时（硅管为例）三极管处于截止状态，输出为零。只有当信号电压大于等于0.6V 时三极管才导通，放大器开始工作，输出端才有信号输出。这里很清楚表明小的信号电压被“贪污”了，在输出波形图上，是一小段与X轴重合直线，因此与输入波形不同，也就是失真产生了，这就叫做交越失真，而且输入信号中小信号越多，失真越严重。在听感上，就会出现音乐细节丧失，小信叼变得模糊、微弱，整个乐曲变得不连贯，更不要奢谈什么乐器质感，音乐性了。这就是B类放大器的工作状态。 再说B类功率放大级必须用二只晶体管来组成推挽，由一只管子工作于信号电压的正半周，另一只工作于信号电压的负半周，这种电路中当一只管子导通工作进，另一只就处于截止状态，当信号电压的另外半周来到时二只管子的工作状态正好交换，这时交越失真自然是免不了。中外B类功放对于扬声器产生的反电动势，没有起到截止作用，反电动势甚至反馈到前一级放大器电路中，这就使得功入的内阻剧增，阻尼系数变坏，甚至丧失，这样听感上就会感到B类功放对音箱控制不好，声音浑浊，推力不足。 但是B类功放也有它的优点，首先它的效率很高，可达到75%以上，因此可以使用较小的功率管输出较大功率，另外推挽电路对抑制偶次谐波有作用，以减低非线性失真。 针对B类功放存在的缺点设计人员就在三极管的输入板上加上一个预置的固定的略小于门限电压的偏置电压，就使得三极管在静态时输出级电流稍大于零，使得很小的信号电压时三极管也能导通，有电流输出，使得晶体管有大于信号半个周期的时间处于导通，交越失真也就不存在了，这就是AB类，而实际使用中，现在家用音频功放极少用B类，而极大多数是AB类，AB类功放既克服了B类功放存在的问题，而电效率也大大高于A类功放，现在家用音频功放中为求改善声音，常常把偏置电压定得高于门限电压，使晶体管处于导通状态，使其工作状态近A类。这就是被称为高偏流AB类。 A类功放就是把正向偏置定在最大输出功率的一半处，使功放在没有信号输入时也处于满负载工作状态，使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出。A类功放使三极管始终工作于线性区，因此A类功放几乎无失真，听感上质感特别好，尤其是小信号时，整个声音平衡，润滑，谐波丰富。 但A类功放也有缺点，首先是效率低，一般不大于25%，大量电能变成热能，在同功率的情况下，电源供应常 模拟电子电路实验课程设计 ——音频功率放大器的设计与实现 一、设计任务 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8 。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 二、设计要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出； （5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 根据以上设计要求编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸。设计报告格式请参见附录一。 三、实验原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于 对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1．前置放大级 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。 常用的前置放大器按结构划分有五种类型： （1）单管前置放大器 （2）双管阻容耦合前置放大器 南昌大学实验报告 学生姓名： 学号： 专业班级： 实验类型：□验证□综合□设计□创新 实验日期： 实验成绩： 音频功率放大电路设计 一、设计任务 设计一小功率音频放大电路并进行仿真。 二、设计要求 已知条件：电源9±V 或12±V ；输入音频电压峰值为5mV ；8Ω/0.5W 扬声器；集成运算放大器（TL084）；三极管（9012、9013）；二极管（IN4148）；电阻、电容若干 基本性能指标：P o ≥200mW （输出信号基本不失真）；负载阻抗R L ＝8Ω；截 止频率f L ＝300Hz ，f H ＝3400Hz 扩展性能指标：P o ≥1W （功率管自选） 三、设计方案 音频功率放大电路基本组成框图如下： 音频功放组成框图 由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，通过话音放大器不失真地放大声音 信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号；功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下，给负载R L （扬声器）提 供一定的输出功率。 应根据设计要求，合理分配各级电路的增益，功率计算应采用有效值。基于 运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器，频率要求详见基本性能指标。功率放大器可采用使用最广泛的 OTL （Output Transformerless ）功率放大电路和OCL （Output Capacitorless ）功率放大电路，两者均采用甲乙类互补对称电路，这种功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好，在实际电路中得到了广泛的应用。 对于负载来说，OTL电路和OCL电路都是射极跟随器，且为双向跟随，它们利用射极跟随器的优点——低输出阻抗，提高了功放电路的带负载能力，这也正是输出级所必需的。由于射极跟随器的电压增益接近且小于1，所以，在OTL电路和OCL电路的输入端必须设有推动级，且为甲类工作状态，要求其能够送出完整的输出电压；又因为射极跟随器的电流增益很大，所以，它的功率增益也很大，这就同时要求推动级能够送出一定的电流。推动级可以采用晶体管共射电路，也可以采用集成运算放大电路，请自行查阅相关资料。 在Multisim软件仿真时，用峰值电压为5mV的正弦波信号代替话筒输出的语音信号；用性能相当的三极管替代9012和9013；用8 电阻替代扬声器。由于三极管（9012、9013）最大功率为500mW，要特别注意工作中三极管的功耗，过大会烧毁三极管，最好不超过400mW。如制作实物，因扬声器呈感性，易引起高频自激，在扬声器旁并入一容性网络（几十欧姆电阻串联100nF电容）可使等效负载呈阻性，改善负载为扬声器时的高频特性。 四、电路仿真与分析 黄色为输入信号，蓝色为输出信号。输出信号峰峰值放大，且波形基本不失真。 输出阻抗用8Ω电阻替代，输出功率为236mW>200mW AB类常用功放IC 1．音频功率放大集成电路音响系统中使用的音频功率放大集成电路除上述介绍的厚膜功率放大集成电路外,还有半导体运算功率放大集成电路(具有高放大倍数并有深度负反馈的直接耦合放大器). 常用的音频功率放大集成电路有TA7227、TA7270、TA7273、TA7240P、TDA1512、TDA1520、TDA1521、TDA1910、TDA2003、TDA2004、TDA2005、TDA2008、TDA1009、 TDA7250、TDA7260、μPC1270H、μPC1185、μPC1242、HA1397、HA1377、AN7168、AN7170、LA4120、 LA4180、LA4190、LA4420、LA4445、LA4460、LA4500、LM12、LM1875、LM2879、LM3886等型号. 2．数码延时集成电路数码延时集成电路主要用于卡接OK系统中,其内部通常由滤波器、A/D转换器、D/A转换器、存储器、主逻辑控制电路、自动复位电路等组成. 常用的数码延时集成电路有YX8955、TC9415、IN706、ES56033、CXA1644、CU9561、BU9252、BA5096、PT2398、PT2395、GY9403、GY9308、YSS216、M65850P、M65840、M65835、M65831、M50199、M50195、M50194等型号. 3．二声道三维环绕声处理集成电路音响系统中使用的二声道三维(3D)环绕声系统有SRS、Spatializer、Q Surround、YMERSION TM和虚拟杜比环绕声系统. 常用的SRS处理集成电路有SRSS5250S、NJM2178等型号. Spatializer处理集成电路有EMR4.0、PSZ740等型号.Q Surround处理集成电路有QS7777等型号. YMERSION TM处理集成电路有YSS247等型号. 4．杜比定向逻辑环绕声解码集成电路杜比定向逻辑环绕声解码系统是将经过杜比编码处理过的左、右二声迹信号解调还原成四声道(前置左、右声道和中置声道、后置环绕声道)音频信号. 常用的杜比定向逻辑环绕声解码集成电路有M69032P、M62460、LA2785、LA2770、NJW1103、YSS215、YSS241B、SSM-2125、SSM-2126等型号. 5．数码环绕声解码集成电路音响系统中使用的数码环绕声系统有杜比数码(AC-3)系统和DTS系统等,两种系统音频信号的记录与重放均为独立六声道(即5.1声道,包括前置左、右声道和中置、左环绕、右环绕、超重低音声道). 常用的杜比数码环绕声解码集成电路有YSS243B、YSS902等型号. 常用的DTS数码环绕声解码集成电路有DSP56009、DSP56362、CS4926等型号. BBE音质增强集成电路有BA3884、XR1071、XR1072、XR1075、M2150A、NJM2152等型号. 7．电子音量控制集成电路电子音量控制集成电路是采用直流电压或串行数据控制的可调增益放大器,其内部一 设计思路 甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。甲类放大器输出电路 图1 前置放大电路框图 本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电源电流变化微乎其微。由这种强大的驱动者来推动扬声器就能轻而易举的获得高保真的重放效果。为了能得到好的音质，在设计时，我采用了前后级分离。前置低放和末级功放完全分离，甚至分开供电。电路的方框图如图1所示。 电路组态与频响的关系 经过一期的学习，我们学了各种放大电路及其组合形式。由于所选器件和组合形式的不同，不可避免地要造成诸如输入阻抗、频响、失真、信噪比等方面性能的指标差异，并且最终以音质方面的差异体现出来。 1组态与频响的关系 选择电路时，我们希望其频响应尽量平坦宽阔，在整个音频范围内平衡度好。电路的转换速率和失真也相对低。通过第五章的学习，我们了解到晶体管C be、C cb和C o的反馈或分流效应，造成输入、输出信号中的高频分量减少，其中以C cb的影响最大。高频信 号经该电容反馈主生的“密勒效应”相当于在放大器输出端并接 了 一个容量等于 C m (密勒电容)的电容。C m 和C cb 的关系是： C m =(1+K v )C cb ( 1 ) 可以认为C m 是影响放大器高频响应的主要因素。而耦合电容的容 抗主要影响放大器低频频响。这些因素与电路组态有关。 2 共射-共基差分的频响 2.1 共射-共基电路 通过学习我们知道共基放大器由于基极交流接地，集电极电容 C cb 的反馈条件被 破坏，C cb 转化为C O (共基接地时晶体管的输出电容)。其影 响比C m 自然小得多，而集电极与发射极 之间的寄生电容基电路有很好的高频 响 应。在音频放大电路中，共一般极小， 管子内部反馈的影响也小得多。所以共 基电路不单独作用，而是与共射或场效 应管共源放大器直接耦合组成共射-共 基或共源-共基放大器。共射-共基差分 电路如图2所示。 这种放大器取两种放大器之长而避其短，不仅有 很好的高频响 应和较高的增益，而且使共射管有恒定的U CE 。因T1有很高的输 出阻抗，T3有很低的输入阻抗，所以T3可将T1的电流变化转化 放大器中应用更为广泛。共源-共基差放电路3所示 D R3 1.5 k 1.5 k 图2 共射-共基差分 成电压的变化。如图2示，这就为T1提 供了恒定的 U CE 。 U CE 恒定，可明显改善 T1的B 值线性度，避免了 上下半周放大量 不一致而导致的失真。所以共射-共基电路 是一款性能优良的放大器。 2.2共源-共基电路 众所周知，场效应管具有输入阻抗高， 动态范围大，噪声系数小且与工作电流基 本无关的特点。所以由场效应管和三极管 组成的共源-共基差放电路在现代高保真 1.5 k 1.5 k OUT J t Vb Ui 1 Q2 70 1k RP1 图3 共源-共基 差放电路 R5 Ui 1k RP1 OUT T1 >|^ Vb R 3 T1 R5 T2 2240 功率放大器依工作點可分為A、B、AB、C類 一、A(甲)類放大器： 1.靜態工作點在負載線的 2.導電角為 3.失真小，設計簡單 4.效率低只有，加上變壓器耦合可達 效率η%= (公式) a.電阻負載：直流電源提供功率P i(DC)=V CC×I CQ = 交流輸出功率P O(ac)=I C(rms)2×R C= η%= b.變壓器耦合：直流電源提供功率P i(DC)= 交流輸出功率P O(ac)=I C(rms)2×R C= η%= 二、B(乙)類放大器： 1.靜態工作點在 2.導電角為 3.因為電晶體的會造成失真，不適用於聲頻放大 4.利用兩個電晶體組成放大，可消除諧波失真，效率可達，適合 於大功率放大 直流電源提供功率P i(DC)=V CC×I CQ = 交流輸出功率(電阻負載) P O(ac)=I C(rms)2×R C= 效率η%= 三、AB(甲乙)類放大器： 1.靜態工作點介於類和類之間，靠近 2.導電角在和之間 3.效率<η< ，最高可達 4.使電晶體有微小，可消除交叉失真，採用A類之及B類之組合， 最常用於大功率放大 四、C(丙)類放大器： 1.靜態工作點在 2.導電角 3.效率最高可達，實用上約為以上 4.失真大，用於負載為調諧電路的發射機 五、各種放大器之比較 1.導電角> > > 2.效率> > > 3.失真> > > 六、推挽式放大電路 1.優點：減少諧波失真，提高效率 2.特點：兩電晶體接成方式工作，即一個電晶體工作，另一個截止不工作， 彼此輪工作，一推一拉使Ic較單一電晶體為 3.缺點：變壓器體積大，成本較高 4.結構： a.：產生異相的信號推動電晶體，又稱激勵變壓器 b.：依輸入信號變化輪流工作 c.：把兩功率晶體輸出的正、負半週組合，並提供輸出信號 給負載 5.分類：音频功率放大器设计详解
A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器
A类 B类 AB类 D类功放的区别你真的知道吗
高效音频功率放大器
AB类功率放大器驱动电路的设计与研究
音频功率放大器
AB类D类功放的区别及应用
简易音频功率放大器
音频功率放大器_(规范排版)
A、B、AB、D类音频功率放大器
B 类、 近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎 A 类、 C 类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调 A 类、B 类、AB 类而却把 D 类 放大器给忘掉了，事实上 D 类放大器早在 1958 年已被提出(注一)，甚至还有 E 类、F 类、G 类、H 类及 S 类等(注二)，只是这些类型的电路与 D 类很接近，运
用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源 所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比) 如表一所示: 偏压分类 理想效率 A类 25% AB 类
介于 A 与 B 类之间
B类 78.5%
D类 100%
表一 各類功率放大器的效率比
随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及 LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因 此最近几年音频功率放大器由 AB 类功率放大器转以 D 类功率放大器为主流。 如 图 1 所示(注三)，在实际应用上 D 类放大效率可达 90%以上远超过效率 50%的 AB 类放大。所以 D 类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的 电子产品。
圖 1
D 類 及 AB 類效率比
图1
图 2(a)、(b)皆属 A 类放大器，设计时让 VCE=1/2VCC，以求最大不失真范围。注意到 Vi 不输入时仍有 0.5VCC/RL 的电流流过晶体管， 所以晶体管需要良好的散热环境 。 由于 “共 集极”组态（图 2(a) Common Collector 组态又称“射极跟随器”）转移特性曲线较“共 射极”组态（图 2(b) Common Emitter 组态）有较佳的线性度（亦即失真较低）及较低 的输出组抗，因此，同属于 A 类放大器，射级随耦器却较常被当成输出级使用（“共射 级”组态较常被当成“驱动级”使用）。音频功率放大器
详解AB类功率放大器
音频功率放大器的设计与实现
音频功率放大电路设计(附仿真)
AB类常用功放IC
音频功率放大器
功率放大器依工作点可分为ABABC类-CKVS