音频功率放大器.doc

的影响最大高频信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 类放大器输出电路前置放大级电路沃共射-共基电路推输 入 音尔至 末 级恒压源电路动漫频 信 号级功 放电路共射-共基电路反馈电路图 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 b e 、 C c b 和 Co 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 c b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 c b 的 关 系 是 ：C m =(1+K v )C c b（ 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 c b 的 反 馈 条 件 被 破 坏 ， C cb 转 化 为 C OR 3R 5（共基接地时晶体管的输出电容）其影1.5 k1.5 kCC响 比 C m 自 然 小 得 多 ，而 集 电 极 与 发 射 极OUTV之间的寄生电容基电路有很好的高频响T1T2Vb应在音频放大电路中，共一般极小，T3T4管子内部反馈的影响也小得多。

所以共Ui基电路不单独作用，而是与共射或场效1 kRP1应管共源放大器直接耦合组成共射-共图 2共射-共基差分基或共源-共基放大器共射-共基差分电 路电路如图 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 UCE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 的电流变化转化成电压的变化如图 2 示，这就为 T1 提供了恒定的 UCEUCE 恒定，可明显改善R 3R 501.5 k41.5 kCT1 的 β 值 线 性 度 ，避 免 了 上 下 半 周 放 大 量 22COUTVC不一致而导致的失真所以共射-共基电路T1T2是一款性能优良的放大器VbC2240Q 1Q 22.2 共源-共基电路K 170 K 170Ui众所周知，场效应管具有输入阻抗高，1 kR P1动态范围大，噪声系数小且与工作电流基图 3共源-共基本无关的特点所以由场效应管和三极管差放电路组成的共源-共基差放电路在现代高保真放大器中应用更为广泛共源-共基差放电路 3所示13 互补对称放大器的失真互补对称放大器是用不同极性的放大器件（N 型或 P型）构成的高保真放大器中最常用的放大器。

VCCR 3R 4R 5其结构有互补对称双管放大器和互补1.5 k2 0 k1.5 ko uto ut对称差分放大器两种信号由不同极NT1T2IC2240R6C2240性的器件分别放大后在其输出端合1 1 kR 1Q 1Q 2K170K170成由于它们工作在对称放大状态，C11 kR P 1R 21 kR1 1具有类似差分的特性抵消失真中的偶Q 3Q 40k01 1 kR 7次谐波，获得较低的失真度鉴于此，1J 7 7J 7 7我在这里用了沃尔漫电路形式如图T3T4A970 A 970o uto ut4所示R 8R 9R 1 01.5 k2 0 k1.5 k共射-共基电路有诸多优点，在信-VCC图 4沃尔漫电路噪比方面的表现也不逊色4.1 DC 化无大环路负反馈功放电路为消除非线性失真和抑制零飘，一般晶体管功放的输出端与输入级之间加有大环路负反馈研究表明，由于功放输出端信号会因为晶体管极间电容的充电过程而被延迟，使输出信号相位滞后于输入信号加 环路负反馈后产生 TIM 失真虽然晶体管的极间电容很小，相移的影响主要表现在高频段但对波形前沿很陡的音频信号仍然产生明显的影响要避免 TIM 失真，减少电路相移量的方法为治本之策。

在功放电路中，输出级晶体管的极间电容最大，可达几百皮法上千皮法若 使反馈环路避开输出级，反馈信号的相移将会明显减少TIM 失真也可明显改善于 是设计时可将反馈信号的提取点移至电压驱动级的输出端，使输出级不介入环路负反馈（即所谓无大环路负反馈）这样就缩短了反馈路经使反馈信号的相移量尽可能小，同时又保留了负反馈给电路带来的好处输出级介入反馈，还可以防止感性负载（即扬声器）反向感应电动势带入输入级，引起交叉调制失真5 综合分析2主电路部分如图 5所示，音频信号经 R1 缓冲进入 Q1 和 Q2 组成的双差分输入电路C1和 R2对输入信号中的高频干扰起到旁路C2 R3R 4R 5C 7D1RP20.1 uR 141.5 k20 k1.5 k1 k1 50C1 0T56 8pNT1T2B647C2240R6C 2240Q 5I11 kT6R 19K 214Q 1Q 2B647OUTR1K 170K170R 124701kR 17R2 1R P1W6.8 k1M1kC 41R1 62C 8/C1 R22.2 ukR 1 38T7*0.1 u9WkQ3Q 434D669R1 8RP3 2010 k1/100p1 1k R 74D 31 0k00R 201J 77J771kN2OUTR 111C5D6 67470Q 6T3T4T8J77A 970A 970T9R8R 9R 1 07.5 v R 15D6 676 8pC3C6D 2C90.1 u 1.5 k20 k1.5 k0.1 u3 00图 5 前置低放电路图的作用。

R2 作为输入电阻.Q1、T1，Q2、T2，Q3、T3 和 Q4、T4构成共射－共基电路（也称沃尔漫电路）这种电路最显著的特点是具有失真低、频响宽、增益高、线性好R4、R6、RP1、R7、R9构成分压电路给 T1、T2、T3、T4 的基极提供 12V 基极偏压这样，Q1～Q4 四只结型场效应管的漏极工作电压只有 11.3V（12-0.7 ）左右,保证了结型场效应管安全可靠地工作,这是因为结型场效应管的工作电压较低,不能直接工作在较高的电压下RP1(兼作输出级输出中点电位的调节)为输入电路静态电流的调节电阻,设计 时 输 入 级 静 态 电 流 设 定 在 1. 4m A 左 右 这 样 ，R3 、R8 上 产 生 2.1 V 压降作为下一级电路的偏置电压电压放大级同样是由 T5、T6、T7、T8 构成共射—共基电路D1、R16、D2 为 T6、T8 的基极供基准工作电压调节 RP3 将该级的 电 流 设 定 在 4.8m A 左 右 ， R 36 上 电 压 降 为 1.45V 正 负 半 周 的 信号经 T9 T13 共射放大电路后由其集电极进入 T10、 T12 组成的共基电路，并从两 管的集电极输出，经 R37、R38 缓冲送入 Q5、Q6组成的末级电路。

T7、 R17、 D3 、RP3 构成恒压电路，调节 RP3 可以改变 Q5, Q6 两管栅极电位差，从而改变末级静态工作电流。