带电子分频器的音频功率放大器

本电子分频器的音频功率放大器只作借给参考。

带电子分频器 的音频功率放大器

队员： 张 晓 07信工2班 吴琼森 07信工1班

本电子分频器的音频功率放大器只作借给参考。

带电子分频器的音频功率放大器

电子与信息学院 队员：张晓 吴琼森

摘要：本功放通过二阶有源滤波电路，把音频信号三分频，然后用三个放大电路分别对

三种信号进行放大。其中低频分频点为913Hz，高频分分频点为9.37KHz。电路分成三大模块：电源、前级分频、后级放大。其中，前级对信号进行初步放大后再分频。

关键字：有缘滤波、分频、电源

1、设计预期目的

对信号进行三分频，低频分频点为913Hz,高频分频点为9.37kHz。放大倍数在50倍左右。输出功率能达到十瓦以上，失真度在1%以内 ，电源纹波电压小于1mv.

2、方案论证与比较

2.1、电源模块的选择与比较

方案一：制作两个电源，用LM317和LM337制作个线性电源为前级供电，再另外用

大电容制作一个纹波较小的普通电源为后级供电。这样能减少两级之间的干扰，减少失真。

方案二：只用一个电源，同样用大电容和LM317及LM337制作一个线性电源，同

时为前级及后级供电。因为前级消耗的电流非常小，而根据功率计算公式，后级电流不超过1A，稳压器足以提供这样的电流。

两种方案比较：第一种方案能减少干扰，是高保真功放电路的理想电源，但成本较高，特别是变压器的价格较高。而且本功放定位不在于高保真系。而第二种方案较为经济实惠，而且能满足要求，所以，综合考虑各种因素，选择第二种方案。

2.2 分频模块的选择

方案一：采用运放LM324，构建四阶的林克威茨分频电路。LM324是低噪声高输入

阻抗的通用运放，价格便宜，容易买到。四阶的林克威茨威茨分频电路能以24dB/oct速率对频段以外的信号进行衰减，分频特性较好。

方案二：前级分频用运放NE5532,这是非常经典的运放，在前级用的较多，失真度低，

转换速率远高于LM324,而且价格不高。分频电路采用二阶的林克威茨分频电路。二阶的分

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频电路分频特性不如四阶的，但在 Multisim上仿真发现，二阶的失真度比四阶的低很多，电路也较为简单。

方案选择：由于是第一次做分频电路，为了提高电路的可靠性，宜用二阶分频。为保证前级的保真度，用专用芯片NE5532更合适。综合考虑各种因素，采用方案二。

2.3功放模块的选择与比较。

方案一：采用芯片TDA7265构建功放电路。它能输出较大的功率，而且一块芯片集

成了两个运放，能两个功放电路共用一个芯片。失真度低，是理想的功放电路芯片。三诺公司出了一款带电子分频的音箱，就是用TDA7265做的，获得了一致的好评。缺点是芯片价格较高。

方案二：采用芯片TDA2030。这是一款很经典的芯片，虽然输出功率不然7265，但

失真度非常低，成本低，外围电路简单，被很多功放玩家所采用。

方案选择：考虑电路的复杂程度、制作的难度以及成本因素，决定采取第二种方案。

3、系统设计

3.1 总体设计。

分频，

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3.2 单元设计

3.2.1前级电路的设计。电路图如下。

3.2.2电源模块的设计

本功放电路采用双电源供电。为了减小纹波干扰，故采用线性电源为前级供电。在这里，采用LM317和LM337,这两个芯片能通过较大的电流，而且在调整端串联一个电位器能实现输出电压的调节，具有较大的灵活性。

首先，变压器的选择。以输出功率18W(在THD=10%的条件下)、效率为50%来计算，要使得电路能稳定工作，则应该使用36瓦的变压器，而市场上能买到34W的变压器。再考虑到电源要提供±12V的电压，所以，决定选用34瓦±12V的变压器。

其次，电容的选择。要提供稳定的电压及足够的功率，大容量的电容是必不可少的。参考有关资料，滤波电容至少在1000uF以上，而且耐压值越大越好。在这里，我用了3300u/63v和4700u/35v的电容并联。电容并联能增加等效电容值。而且3300u/63v的电容能储存足够的能量，保证电路的稳定。

最后，稳压器及其外围电路参数计算。为了使得输出电压可调，我们选用了

LM317

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和LM337。它们的基准电压分别是1.25V和-1.25V.接法如下图：

则正电源的输出范围： U+=1.25(1+

RW1R1

………….(1)

负电源的输出范围： U =-1.25(1+

RW2R2

) ………..(2)

考虑到稳压器空载时的静态电流，调整端和输出端之间接入的电阻在一百到几百欧左右较为合适。故选R1=R2=100欧

再由（1）（2）式，计算出RW1,RW2的取值范围。在这里取RW1=RW2=1K

另外，调整端接了10u的电容，主要是为了防止稳压器自激以及降低纹波的作用。而输出端的100u电容则是进一步降低纹波。

至于整流管,选用1N4004即可满足要求。

3.2.3分频模块的设计

林克威茨分频电路在音响领域用的人还是不少的，相对巴特沃斯滤波电路和切比雪夫滤波电路，它有结构简单，参数容易计算的特点，而且相频特性比切比雪夫滤波电路要好。

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因为本功放主要是连着电脑来用的，而电脑耳机插口输出的电压最大值在200mv左右，为了有足够大的信号驱动后级，需要对信号进行前级放大。电路的总放大倍数设为50时，能获得足够的功率，所以：

前级放大倍数： A1=5 后级放大倍数A2=10 前级放大采用同相比例放大器，如图；

A1=1+R11/R10=5

由于R11是反馈电阻，阻值太大会引入噪声，一般在10K以内。取R11=8K,R10=2K,刚好满足条件。由于手头上没有8K电阻，故取R11=8.2K

R4电位器，起到总音量调节作用，为了减少热噪声，在不影响性能的前提下，阻值尽量小。故取R4=10K

U1b是电压跟随器，主要的作用是起到缓冲的作用，减少对后面分频电路的干扰。 分频电路的构思：先用低通滤波器和高通滤波器把提取出低频信号和高频信号，并使fL<fH,然后利用差动放大器将低频信号、高频信号及原信号进行对比放大，相当于一个带通滤波器，得到中频信号。 低通滤波器电路图如下：

这是一个二阶的林克威茨滤波电路，最大的特点是R1=R2=R , C1=C3=R 设R1和R2之间的节点为M,则有节点电压方程如下：

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UP = UN = UO ………..(1)

UOUi

UM UP

RUi UM

R

=

UP

..(2) -

UM UO

=

UM UP

R

……….(3)

由（1）～（3）式，可以得出：

=

1

1 (WRC)+2jWRC

2(4)

当f=fL时，有：

1 （WRC） +(2WRC)2 = .(5) 由（5）得

fL =

0.1024RC

当C=22 nF ，fL=900Hz时，算得 R=5.172K ，在这里，取标称值R=5.1K

则fL=913Hz

所以低通滤波电路如上图所示。

高通滤波器的设计类似于低通滤波器，电路图如下：

类似于低通滤波器，对节点列出 …… 此处隐藏：3622字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……