音频功率放大器(课程设计报告)

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1、 1 概述 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

2、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+

3、N 更大些， 一般为 0.1 0.5%.THD+N 这一指标大小与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 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%。 输出额定功率的条件 过去有用“不失真输出功率是

4、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。当然

5、，若额定功率 为 2W， 如果增加输入电压使输出超出 2W， 则其 TDH+N 必然大于额定值时的 THD+N 值。 2 原理图设计 2.1 方案选择 本次模拟电子线路课程设计（即硬件设计）我做的是 555 定时电路设计，本着需要 达到一定的性能指标的前提下，同时又考虑到我们这是第一次动手操作焊接电路板，因而 电路图不能够太复杂，我在网上搜索到如下两种设计示例： 示例一中具体如图一： U1B AD648A + 5 - 6 V+ 8 V- 4 OUT 7 U2A AD648A + 3 - 2 V+ 8 V- 4 OUT 1 R8 1k R9 21k R10 4.7k RL 1k R12 4.7k

6、 R13 1k R14 20k R15 1k C8 22u C9 0.1u C10 0.1u 0 0 00 Vo V6 0Vdc V7 0Vdc V8 0Vdc V9 0Vdc 0 0 0 V10 1Vac 0Vdc Vi 0 图 2.1 方案一原理图 如上图所示，该电路运用到两个运算放大器。上面一个 LM4700 是一个反相输出负反 馈放大电路。如我们的模拟电子线路中的知识知道：这样的一个电路是为了稳定输出，防 止饱和失真以及截止失真。同时，下面的一个 LM4700 是一个反相输出正反馈功率放大电 路，则由理论上来说，这里是对源信号的一个功率放大，以达到对声音功率放大的结果。 如上图所示，方案中也都是利用到了运算放大器的放大运算作用，其中利用到了大量 的电阻和电容这样对其中的噪声的过滤就会有很好的作用，但是与此同时，这样的话，元 件数太多，焊接的时候会相对比较麻烦。 但是从另外一个方面来说，由于该电路中的放大作用只是利用了运算放大器的运算放 大作用，因此最后的性能效果不会很好，对于噪声也没有一定的滤出作用，基于上述分析， 我决定放弃方案一。 如此，我就选