1、功率放大器论文摘要 电子信息技术几乎主宰了整个电器行业的发展，随着电子技术的进步发展在功率放大器的设计上功能也不断更新。功率放大器在家电、数码产品中的应用也越来越广泛，与我们日常生活有着密切关系。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。音频功率放大器作为音响等电子设备的后级放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。同时音频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。 目前，音频功率放大器仍以模拟功放为主流产品，模拟功放经历了数十年的不断改进和完善
2、，其技术已发展到了顶峰。模拟类功放是以线性放大为基础，功率放大器件有电子管和晶体管两类。按功放静态工作点的设置可分为类放大，/类放大和 C 类放大三种。晶体管功放的最大优点是电源转换效率高（C 类功放最大可达 55%） 、体积小、重量轻、发热量不大、生产成本低。缺点是转换速率低、偶次谐波失真较大。音质和可靠性指标都略逊于电子管功放。随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率、更小的体积、更轻的重量、更多的功能和智能化方向发展本文介绍了音频功率放大器构成、功能、及工作原理等。音频功率放大器从电路从结构上来分有，OTL，OCL，BT
3、L 。采用 LM1036 和 TDA1521 放大是构成本产品主要部件，接下来将设计方案原理制成 PCB 板，通过原理图及所要元件焊接电路板，在对电路板进行测试最终完成设计任务。关键词：LM1036 功率芯片 音频功率放大器 PCB SCH 原理图目录第一章 音频放大器的概述. 11.1 音频放大电路的回顾和展望. 11.11 音频功率放大电路的简介. 21.12 音频放大器分类. 21.2 放大器性能指标. 5第二章 LM1036 功率放大器的设计. 72.1 设计要求. 72.2 设计过程. 72.3 单元电路的设计. 82.31 前置放大级. 82.32 音调控制级. 112.33 功率
4、放大级. 112.4 LM1036 的简介. 122.41 LM1036 的工作原理. 122.42 LM1036 的电路特点. 132.5 电路设计. 132.51 典型应用电路. 13第三章 电路板制作、调试及注意问题. 163.1 电路板的制作过程. 163.11 原理图的绘制. 163.12 PCB 的绘制. 183.2 电路板的装配与调试. 193.3 制作中应注意常见问题. 203.31 原理图的注意问题. 203.32 PCB 设计中应注意的问题 . 213.33 焊盘应注意的常见问题. 22附录：总结. 23参考文献. 24致谢. 25LM1036 功率放大器的设计第一章 音频
5、放大器的概述1.1 音频放大电路的回顾和展望随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展，如美国 CROWN 公司的 MA-5000VZA 功放，其最大输出功率可达 4000W/8（桥接，单通道） ；完善的可靠性设计使它在苛刻的环境中可连续工作，使得生产者可作 3 年免维护的保证；插入可编程的输入处理模块 USP3；可对 12000 台功放的工作状态进行程控调节和各种参数检测。各种完善的可靠性保护措施，使它的可靠性大大提高，可与电子管功放媲美。晶体管功放具有许多宝贵优点，它的失真
6、低于万分之一，但其音质听感总不如电子管功放那么逼真，细腻，尤其是在表现瞬态变化快而清脆的打击乐，弦乐和浑厚回荡的钢琴曲方面感觉最明显。20 世纪 80 年代初，欧洲有些专业公司开始研究晶体管功放与电子管功放之间的性能差异及解决办法。电子管是一种电压控制器件，需要的控制功率极微，开关速率很快。晶体管是一种电流控制器件，需有较大的控制电流，转换速率较慢，这是最基本的差别。80 年代中期欧洲首先推出了采用 MOSFET 音频场效应管功放。MOSFET 场效应晶体管既具有晶体管的基本优点。但使用不久发现这种功放的可靠性不高（无法外电路保护） ，开关速度提高得不多和最大输出功率仅为 150W/8 等。9
7、0 年代初，MOSFET 的制造技术有了很大突破，出现了一种高速 MOSFET 大功率开关场效应晶体管。西班牙艺格公司（ECLER）经多年研究，攻克了非破坏性保护系统的 SPM 专利技术，推出了集电子管功放和晶体管功放两者优点结合的第 3 代功放产品，在欧洲市场上获得了认可，并逐步在世界上得到了应用。第 3 代 MOSFET 功放的中频和高频音质接近电子管功放，但低频的柔和度比晶体管功放差一些，此外 MOSFET 开关场效应管容易被输出和输入过载损坏。 数字功放的概念早在 20 世纪 60 年代就有人提出了，由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。1983 年，M.B.Sandler 等学者提出
8、了 D 类放大的 PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。主要技术要点是如何把 PCM 信号变成 PWM（脉冲调宽信号） 。美国 Tripass 公司设计了改进的 D 类数字功放，取名为 “T”类功 1999 年意大利 POWERSOFT 公司推出了数字功放的商业产品，从此，第 4 代音频功率放大器，数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可，市场日益扩大，最终将替代各类模拟功放。1.11 音频功率放大电路的简介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应用就是音频放大器。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
9、是最基本的一种。为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。 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。它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需
10、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，往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时，低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。 1.12 音频放大器分类 长期以来，高品质音频放大器的工作类别，只限于 A 类( 甲类)和 AB 类(甲乙类)。其原因在于过去只有电子管这样的器件，B 类(乙类)电子管放大器产生的失真使它们甚至在公共广播用时都难于被人们所接受。所有的自称为高保真放大器均工作于推挽式的 A 类( 甲类)。 随着半导体器件的出现和发展，放大器的设计得到了更多的自由。就放大
11、器的类别而言，已不限于 A 类(甲类)和 AB 类( 甲乙类)。这里将各种类别的放大器简介如下。不过需要指出，就目前来说用于音频功率放大器的工作类别，A 类( 甲类)、AB 类(甲乙类)和 B 类(乙类)这三类放大器仍覆盖着半导体放大器的绝大多数。1.A 类(甲类) 放大器 A 类(甲类) 放大器，是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。这种放大器，由于避免了器件开关所产生的非线性，只要偏置和动态范围控制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器。 A 类放大器在结构上，还有两类不同的工作方式。其中一类是将两个射极跟随器相联工作，其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过
12、，而不使任一器件截止。这一措施的最大优点是它不会突然地耗尽输出电流，如果负载阻抗低于标定值，放大器会短期出现截止现象，在失真上可能略有增加，但不致出现直感上的严重缺陷。另一类可称作为控制电流源型(VCIS)，它本质上是一个单独的射极跟随器，并带有一个有源发射极负载，以达到合适的电流泄放。这一类作为输出级时，需要在开始设计之前就把所要驱动的阻抗是多低搞清楚。2、B 类(乙类)放大器 B 类(乙类)放大器，是指器件导通时间为 50的一种工作类别。这类放大器可以说是最为流行的一种放大器，也许目前所生产的放大器有 99是属于这一类。由于大家比较熟悉，这里不作详细介绍。 3、AB 类甲乙类)放大器 AB
13、 类(甲乙类)放大器，实际上是 A 类( 甲类)和 B 类(乙类 )的结合，每个器件的导通时间在50100之间，依赖于偏置电流的大小和输出电平。该类放大器的偏置按 B 类(乙类)设计，然后增加偏置电流，使放大器进入 AB 类(甲乙类) 。 AB 类(甲乙类)放大器在输出低于某一电平时，两个输出器件皆导通，其状态工作于 A 类(甲类)；当电平增高时，两个器件将完全截止，而另一个器件将供给更多的电流。这样在AB 类(甲乙类)状态开始时，失真将会突然上升，其线性劣于 A 类(甲类)或 B 类(乙类) 。不过笔者认为，它的正当使用在于它对 A 类( 甲类)的补充，且当面向低负载阻抗时可继续较好地工作。
14、 4、C 类(丙类)放大器 C 类(丙类)放大器，是指器件导通时间小于 50的工作类别。这类放大器，一般用于射频放大，很难找到用于音频放大的实例。 5、D 类(丁类)放大器 这类放大器，其特点是断续地转换器件的开通，其频率超过音频，可控制信号的占空比以使它的平均值能代表音频信号的瞬时电平，这种情况被称为脉宽调制(PWM)，其效率在理论上来说是很高的。但是，实际困难还是非常大的，因为 200kHz 的高功率方波是不是好的出发点尚不清楚；从失真的角度来看，为保证采样频率的有效性，必须将一个陡峭截止频率的低通滤波器插入放大器与扬声器之间，以消除绝大部分的射频成分，这至少需要 4个电感(考虑立体声)，
15、成本自然不会低。此外，表现在频响方面，它只能对某一特定负载阻抗保证平坦的频率响应。 6、E 类( 戊类)放大器 这类放大器，是一个极端聪明的半导体技术应用，它在几乎所有工作时间内，通过的电压或电流是较小的，亦即功率耗散很低。遗憾的是，它仅用于射频技术，而不用于音频。 7、简介 D 类放大器的工作原理可能读者都早就熟悉了 A 类、 B 类、AB 类和 C 类放大器，其实所有这些放大器的区别只是在于静态工作点的选择。A 类放大器具有最大的静态工作电流，也就是它在没有输入信号的时候也会消耗电流，因而显然它的效率是最低的。但是，只要选择合适的工作点，它通常具有最低的失真。B 类放大器则选择了 50%的
16、导通时间，它的效率肯定比 A 类放大器要高,但是失真也要严重很多。AB 类放大器则是介于 A 类和 B 类之间。它的导通时间也是介于 50%到 100%之间。C 类放大器是指那些导通时间小于 50%的放大器，通常用于负载为调谐回路的射频放大器中。 D 类放大器是一种完全不同的放大器，其实称之为 D 类放大器似乎并不恰当。因为它并不只是放大器工作点的选择。所以也有人称之为“数字音频放大器” 。似乎这个名称更为恰当。因为有一种 D 类放大器可以接收数字输入而省去 D/A 变换。 D 类放大器所采用的技术其实就是脉宽调制技术 PWM(Pulse Width Modulation)。所谓脉宽调制技术也
17、就是把模拟音频信号的幅度来调制一系列矩形脉冲的宽度。这样，一个模拟音频信号就变成了一系列宽度受到调制的等幅脉冲信号。为什么要这样做呢？因为这时候，要把信号放大，只要对这系列的脉冲信号放放大就可以了。而原来的模拟信号并不是包含在这个脉冲信号的幅度之中，而是包含在它的宽度之中。只要把这个放大以后的脉宽调制信号中所包含的低频分量滤出来就可以得到放大以后的音频信号。在没有信号的时候，输入信号就是对称方波。所以如果在放大的时候，幅度上产生失真并不会使原来的音频信号产生失真。在这种情况下的放大器就可以完全工作在开关状态。在开关工作状态，晶体管的效率是很高的。因为在完全导通的时候晶体管的电流很大但是压降很小
18、(由其饱和电阻决定)，而在截止的时候，加在晶体管的电压很高，但是流过晶体管的电流很小( 只是其漏电流而已)。同时还可以使晶体管在没有音频信号时完全工作在截止状态，这样其效率就更高。这种脉宽调制可以用一个等幅三角波来对音频信号进行采样。为了避免失真这个三角波的频率必须远高于音频信号的最高频率分量。 现在的音频功率放大器主要有电子管式功率放大器、晶体管式功率放大器和集成电路功率放大器等三种。目前，以晶体管或集成电路式功率放大器为主。电子管式功率放大器的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，离散度极小。它的动态范围比较大，过负载能力强，不容易发生饱和削波失真；电路的负反馈深度较浅，也不容易发生瞬态互调
19、失真。这些使电子管功放音色纯美动听。集成电路功放随着集成电路技术的发展而大量涌现出来，它的突出优点是体积小、电路简单、性能优越和保护功能齐全等。晶体管功放是应用最广泛的形式，它的谐波失真已经减少到 0.5以下。场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它是一种噪音小、动态范围大的电压控制器件。另外它还具有负温度特性，音色和电子管机相似，保护电路简单。8、放大器的电源极端重视电源的现代放大器“放大器不过是电源的调制器” ，这句话道出了放大的实质。既然如此，又有什么理由不引起对电源的高度重视呢。电源部份作为推动扬声器发声的源泉，再也不应象过去那样随便找个整流电源接上了事。对电源的要求有两个方面，即纹波
20、噪声小，输出能力强。噪声小比较容易办到，只要加大滤波电容器的容量就可以，但是要做到输出能力强却不简单。 首先要加大电源变压器的容量，这是过去一些放大器生产厂所不乐意的，因为加大电源变压器容量会使成本大量增加，整机的重量和体积也会加大；但现在听小喇叭的人越来越多，这些小喇叭大多效率很低，有些名牌音箱如 Celestion SI 一 6O0 或 Ro3ers LS35a ，十分大食难推，再加上现代节目信号中常常出现一些炮弹爆炸，锣鼓敲击的声音，对放大器是一个极为严峻的考验，同样两台 100W 的放大器，一台可能让你感觉到大炮地动山摇的震撼力，而另一台可能象是破鼓在“咐咐”作响。所以现代优质的功率放
21、大器的电源储备量十分惊人，往往采用巨大的环形变压器，再配合容量达数万甚至数十万徽法的电容器，以提高电源的瞬时供应能力。 KRELI 的功率放大器号称“功率发动机” ，如 KSA 一 250 功效，在 8 时输出功率为250W每声道，4 时为 5O0W，2 时为 1000W，l 时为 2000W，而且任何状态下失真均小于 0.1，真是惊人 ！ MarkLevi2zson 的产品也是极端重视电源的典范。提高电源的质量，不仅是量的加大，还有质的提高。滤波电容是一个关键，它除了起平滑滤波和储能的作用以外，还是音频信号的通路，因此优质放大器中常常采用专门为音响用途而生产的电容器，以求获得更好的音质。 K
22、RELLKAS 放大器中，电源部份竟然采用稳压电源供电，这台机器可以在纯甲类状态下输出 400W 的功率，为此，其电源部份也付出了采用 60只大功率晶体管的代价。 1.2 放大器性能指标灵敏度：对放大器来说,灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度;对音箱来说 ,灵敏度是指给音箱施加 1W 的输入功率, 在喇叭正前方 1 米远处能产生多少分贝的声压值.阻尼系数：负载阻抗与放大器输出阻抗之比。使用负反的晶体管放大器输出阻抗极低,仅零点几欧姆甚至更小,所以阻尼系数可达数十到数百。反馈：也称为回授,一种将输出信号的一部分或全部回送到放大器的输入端以改变电路放
23、大倍数的技术.负反馈导致放大倍数减小的反馈称为负反馈。负反馈虽然使放大倍数蒙受损失,但能够有效地拓宽频响,减小失真,因此应用极为广泛。正反馈使放大倍数增大的反馈称为正反馈。正反馈的作用与负反馈刚好相反,因此使用时应当小心谨慎。动态范围：信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差.对器材来说,动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力.响应：频率响应简称频响,衡量一件器材对高,中,低各频段信号均匀再现的能力.对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽,即能够重播的频率下限尽量低,上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。瞬态响应器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材
24、应当是信号一来就立即响应,信号一停就嘎然而止,决不拖泥带水。 信噪比(S/N)：又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。屏蔽：在电子装置或导线的外面覆盖易于传导电磁波的材料，以防止外来电磁杂波对有用信号产生干扰的技术。阻抗匹配：一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系,以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说,例如信号源连放大器,前级连后级,只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗 5-10 倍以上,就可认为阻抗匹配良好;对于放大器连接音箱来说,电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近
25、的音箱,而晶体管放大器则无此限制,可以接任何阻抗的音箱。第二章 LM1036 功率放大器的设计功率放大器不仅仅是消费产品（音响）中不可缺少的设备，还广泛应用于控制系统和测量系统中。2.1 设计要求1输出功率：20W。2负载阻抗：8。3通频带 fs: 为 20HZ20KHZ。4音调控制要求：1KHZ（0dB） ，10KHZ（12dB） ，100HZ（12dB）5灵敏度：话筒输入：5mV。线路输入：0.775V。2.2 设计过程1. 拟定总体方案： 甲类功放的主要优点就是电路简单易行，非线性失真小，适用于小功率的线性音频放大器，现在甲类功放主要用在高档功放产品中。而乙类功放与甲类功放最主要的不同点
26、就是静态电流小，因此无信号时消耗功率小，可获得较高的效率；但是，乙类功放在工作时，由于两只晶体管交替导通与截止，因而，在两管输出信号波形的衔接处，会产生交越失真；而且功放管在从反偏到零偏再转为正偏转换时，随着信号频率升高，输出信号就会在时间上延迟，出现所谓的开关转换失真。因此，采用线性失真小的甲类功放或甲乙类功放。甲乙类功放是通过改变偏置的方法来减少交越失真，它将甲类功放的高保真度与乙类功放折衷，从而在一定程度上解决了上述效率高与失真大之间的矛盾。而且甲乙类功放的效率可达到78.5% ，故本次设计采用甲乙类功放。通过对设计要求和设计方案的分析，本课题觉得采用 LM1036 功率放大器。 图 1
27、 系统组成框图确定各级的增益分配放大倍数 Vs. dB 数 0dB：一般将信号电平（ 0dB）即 0.775V 作为衡量放大器灵敏度的参考标准。5mV 的 dB 数为：。因为采用的集成芯片 LM1036，其输出功率为 20W，则负载上的电压 ：为又话筒输入为 5mV，则整个电路的增益为 20lg（13/0.005）=68dB。考虑到音调级必要的衰减，增益为2dB 左右。所以取整个电路的增益为 70dB。则各级的增益如下：* 功放级：26dB（厂家给定的）* 音调控制级：-2dB。* 前置放大级：44dB。2.3 单元电路的设计2.31 前置放大级 电路形式的选择图 2 前置放大器电路图高保真功
28、放 IC TDA 1521 采用九脚单列直插式塑料封装，是飞利浦 215W 单片功放集成电路, 外围元件极少, 使用方便, 具有短路保护和静噪功能 , 电源内阻要小于 4 欧 , 以确保负载短路保护功能可靠动作。电器特性参数:(Vcc=16V RL=8 f=1KHz Ta=25)1、电源电压 ：Vcc = 7.5 - 20V 推荐值：15V2、输出功率 ： Po =212W(THD=0.5%) BTL 形式时 Po = 30 W 3、电压增益 ： Gv = 30dB 4、通道隔离度:CT=70dB5、输出噪声电压： Vno = 70uV （Rg=2K ）有输出功率大、两声道增益差小、有过热过载
29、短路保护等特点。双电源供电时，省去两个音频输出电容高低音音质更佳。单电源供电时，电源滤波电容应尽量靠近集成电路的电源端，以免电路内部自激。注意：1.必须加装散热板，不小于 200mm100mm2mm.2.只要变压器功率够大、散热迅速，效果会很好.3.切不可将输出端与输入端相连，否则迅速烧毁集成块.TDA1521 功放电路特点：外接元件非常少。输出功率大，P010W(RL=4)。采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。开机冲击极小。内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶尔开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。注意事项：TDA
30、1521 具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压 40V，那么在 5 脚与电源之间必须插入 LC 滤波器，以保证 5 脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。热保护：限热保护有以下有点，能够容易承受输出的过载（甚至是长时间的） ，或者环境温度超过时均起保护作用。与普通电路相比较，散热片可以有较小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所随害，如果发生这种情况，P0=（当然还有 Ptot）和 I0 逐渐减少。印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流过。装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过 260，12 秒。虽然 TDA2030 所
31、需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。元器件的选取设计流程：喇叭是功放的终端，要承受 10W 的功率输出，因此应选用 10W 以上的 4 的喇叭，才能保证功率正常的输出，还应考虑在功放与喇叭之间置入 8A 的保险丝，一旦输出功率有突变，可有效保护喇叭。在电路中承担交变，把突变的交流电压变成脉动纹波电压的过程，因功放电路所取的电流较大，因此整流二极管应取大电流高反向电压的元件，应选取IN4007,它有 1A 以上的电流和 1000V 反向电压的能力。滤波电容 C15 选取应考虑耐压和大容量，在这选取 2200uF/50V 的电解电容。变压器的选取应考虑功放电路所需的功率要求，要求将
32、220V 变成双 20V(1.5A),供给整流滤波稳压用，因此选取的变压器功率应在 100W 以上。功放正负（16V）电源的设计由于直流、滤波电路性能优良，可靠性高，外围电路简单，价格低廉，而功放器的电源电压是固定的，本设计采用直流，滤波电路具有同时输出+16V、-16V 电压的稳压电路。功率放大器的技术指标测试方法及数据 测试仪器XJ1631 数显音频信号发生器一台；YB2172 晶体管交流毫伏表；CA8010 普通示波器一台；EQ4121A 失真度测量仪一台；DT930F 数显万用表；C-30 音频电流表 HC-F1000L 频率计，负载电阻 20W4。 技术指标测试方法和数据测试方法：测
33、试前的准备工作配备必要的仪器仪表。主要有：XJ1631 数显音频信号发生器一台；YB2172 晶体管交流毫伏表；CA8010 普通示波器一台；EQ4121A 失真度测试仪一台；功放的输出端子不接音响，改接负载电阻，RL 电阻的阻值与功放的输出阻抗在 Z 相同，电阻的功率应大于或等于功放的额定功率的 3 倍以上。对于输出端标注电压的功放，其相应端子的输出阻抗可有 Z= /P0 求出。U0 是输出电压（V）P0 是额定输出功率（W） ，Z 是阻抗 () 。测量时所有仪器、设备应按额定供电电压供给（一般为 220V/50HZ） ，以保证测量精度。若电网电压不稳，应加接交流的稳压器。音频信号发生器的输
34、出抗阻应小于或等于被测供方的输出阻抗，以防止供方输出阻抗过小时影响输入信号的频率稳定度。(三）频率特性的测量功放的频率特性是指功放电路对不同的音频频率的放大特性，范围在 2020000HZ 之间，理想的功放应对这个范围内的所有的频率具有完全相同的放大作用。如果功放在输不同频率的音频信号时，其输出电压比较一致，则频率特性平稳。频率特性的不均匀性用 dB 表示，它是以频率为 1000HZ 时输出电压对其他频率下输出电压比值的对数形式来表示，即频率为 f 赫兹的信号相对电平为： f 赫兹电平（dB ）=20logU0/Ui，f 赫输出电压/1KHZ 输出电压。毫无疑问，频率为 1000HZ 信号的基
35、准电平为 0dB。对于功放，在 2020000Hz的频率范围内，所以频率的相对电平应在 1dB3dB 之间，相对电平数的绝对值越小，功放的频率特性越好，频率失真越小测量线路如图 7-1，mV 表示音频毫伏表，RL 是负载电阻，Ui,U0 分别表示输、输出信号电压。测量过程：现将音频信号发生器调至 1000HZ，信号从功放的“话筒”口输入时，在Ui=0.35mV；当信号从“线路输入”口送入时，Ui=775mV。2.32 音调控制级音调控制器主要是控制，调节音响放大器的幅频特性，他只对低频与高频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持 0dB 不变。因此，音调控制器的电路可以由低通滤波器和高通滤波器
36、构成。图 7 LM1036 外围电路2.33 功率放大级OCL 电路的优缺点：OCL 电路具有体积小重量轻，成本低，且频率特性好的优点。但是它需要两组对称的正、负电源供电，在许多场合下显得不够方便。 OCL 电路是一种互补对称输出的单端推挽电路，为甲乙类电路工作方式，是 OTL（无输出变压器）电路改进设计而成的。它的特点是：前置、推动、功放及至负载扬声器全部都是直流耦合的，即省略了匹配用的输入、输出变压器，也省略了输出电容器，克服了低频时电容器容抗使扬声器低频输出下跌，低频相移的不足，以及浪涌电流对扬声器的冲击，避免了扬声器对电源不对称，使正负半周幅度不同而产生的失真，成为当今大功率放音设备的
37、主流电路。但是，整个放大电路的直耦方式，也成为电路的最大弊端：当某一级电路某一点出现故障时，多数情况下都将造成其余放大级电路静态工作点的牵连变化，出现无声、声音失真、沙哑甚至烧机，给检测、判断故障增加了很大难度。有时一个小小的失误或考虑不周，就造成大面积的烧机，损失严重，让人不敢开机。2.4 LM1036 的简介LM1036 采用 DIP20 封装结构，形如一只中功率管，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。LM1036 主要参数： 电压范围： 916V 静态电流： 50mA输出功率： 25W谐波失真： 0.02%，当 f=1kHz，
38、RL=8 ，P0=20W 时大容量控制范围，75 分贝典型 音调控制， 15 分贝典型 通道隔离，75 分贝典型 失真，0.06，为 0.3 Vrms 的输入电平典型 高信噪比，80 分贝的典型为 0.3 Vrms 的输入电平需要很少的外部元件 工作电压： 25V转换速率： 18V/S 注为：Vcc 可以 9V 至 16V 和输出电容器的东西均 10uF/25V 电解。 2.41 LM1036 的工作原理LM1036 功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和 LM1036 放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02
39、，C01，W02 组成低音控制电路；C03，C04 ，W03 组成高音控制电路；R04 为隔离电阻，W01 为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05 为隔直电容，防止后级的 LM1875 直流电位对前级音调电路的影响。放大电路主要采用 LM1875，由1875，R08，R09，C06 等组成，电路的放大倍数由 R08 与 R09 的比值决定，C06 用于稳定LM1875 的第 4 脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10 的作用是防止放大器产生低频自激。本放大器的负载阻抗为 416。为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于 80W，输出电压为 2*25V，滤波电容
40、采用 2 个 2200UF/25V 电解电容并联，正负电源共用 4 个 2200UF/25V 的电容，两个104 的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。2.42 LM1036 的电路特点4 个控制输入提供从远程控制系统的低音，高音，平衡和音量控制功能 ， 或通过直流电压的应用，或者，从 4 个可从规范了供电电路提供偏置电位齐纳。每个音反应的定义是选择放弃理想的特征单个电容。 低失真，0.06，为 0.3 Vrms 的输入电平典型 高信噪比，80 分贝的典型为 0.3 Vrms 的输入电平需要很少的外部元件 。芯片选用 LM1036，一个 LM1036 的输出功率能达到 20W，已能满足
41、本课题的设计要求。 2.5 电路设计2.51 典型应用电路1 方案选择讨论直流稳压电源的选择稳定直流源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。方案 1.我们可以采用以桥式整理电路实现整流的目的，以大电容作为滤波电路，然后接负载。但是这样做有以下不足之处，如负载的影响很大，电压不可调以及没有保护电路等一下列问题。我们采用某些芯片，可以解决以上的问题。方案 2.以全波整流电路作为整流网络，以极性电容作为滤波网络，采用固定式三端集成稳压电路 7815 和 7915 设计制作连续可调的双极型直流稳压电源。如下图所示，220V（幅值311V）50Hz
42、 市电经变压器 220:25 输出两组独立的 25V 交流，经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块 LM7815C 与 LM7915C 作用得到15V 的直流输出。直流稳压电源的设计图 8 单电源接法 本设计的直流稳压电源是交流信号先经变压器变压，再经过桥式整流电路整流，经过极性电容滤波以及通过两三端网络来实现双极型稳压电源。滑动变阻器 R3,R4 的存在使电源输出变的可调。电阻 R1， R2，即为保护电阻，可以起到过流保护作用。也可以在芯片两端加上个对称的二极管（替代电阻） ，以起到过流保护和短路保护图 9 双电源接法第三章 电路板制作、调试及注意问题3.1 电路板的制作过程电路板设计的
43、第一步是进行原理图的设计，为了形成一个完整的设计理念。有必要熟悉设计电路板的基本过程。一般来讲电路板设计的基本过程可分为 3 个步骤：电路原理图设计，网络表的生成，PCB 设计。由于此图较简单，在实验室我们能很快制作出电路板，下面我将制作电路板的详细过程列举出来：第 1 步：利用一个能生成图像的软件生成一些图像文件，比如用低版本的PROTEL 组织 SCH， 再利用网络表生成相应 PCB 图（不会 PROTEL 的话，甚至是WINDOWS 的画笔程序也行)，以备打印。第 2 步：将 PCB 图打印到热转印纸上第 3 步：将打印好 PCB 的转印纸平铺在覆铜板上，准备转印。第 4 步：用热转印机
44、加温（要很热）将转印纸上黑色塑料粉压在覆铜板上形成高精度的抗腐层。第 5 步：转印机加温加压成功转印后的效果！若你经常搞，熟练了，很容易成功。 第 6 步：准备好三氯化铁溶液进行腐蚀。第 7 步：注意不要腐蚀过度，腐蚀结束，准备焊接。第 8 步：清理出焊盘部分，剩下的部分用于阻焊。第 9 步：安装所需预定原件并焊接好。第 10 步：测试以验证其正确性。通过上面的方法能容易的得到我们所需要的电路板，但是焊接完的电路成品的效果好坏取决于电路原理图设计的好坏以及制作出的电路板的好坏。3.11 原理图的绘制图 10 原理图设计框图 启动 Protel 99SE 后，新建设计项目文件是设计图纸的第一步操
45、作，然后建立原理图文件。 图纸页面设计是绘图前的准备工作，页面设计主要包括调入元件库，放置原件和调整元件位置。从元件库中找到元件进行放置是绘图最基本的前期工作。 整体布局，要注意电路设计的规则，一般来说，从信号进入开始，电源在上地线在下且与电源平行，左端是输入端，右边是输入端，按信号流向摆放元件。 进线和编辑是绘图的主要操作，包括放置导线，放置电源和地线，放置端口及网络接口，修改元件属性统一序号。 加入必要的文本注释，增强图纸的可读性，最后进行 ERC 电气规则检查，为 PCB 制作提供准备。综合以上讨论，利用 protel 99 软件画出双电源音频功率放大器原理图：图 11 双电源音频功率放
46、大器原理图 3.12 PCB 的绘制 画出自己定义的非标准器件的封装库，将自己所画的器件都放入一个自己建立的 PCB库专用设计文件。 设置 PCB 设计环境1、包括设置格点大小和类型，光标类型，版层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。2、规划电路版，主要是确定电路版的边框，包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。注意-在绘制电路版地边框前，一定要将当前层设置成Keep Out 层，即禁止布线层。3、打开所有要用到的 PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装。这一步是非常重要的一个环节，网
47、络表是 PCB 自动布线的灵魂，也是原理图设计与印象电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线。在原理图设计的过程中，ERC 检查不会涉及到零件的封装问题。因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。当然，可以直接在 PCB 内人工生成网络表，并且指定零件封装。 布置零件封装的位置，也称零件布局。Protel99 可以进行自动布局，也可以进行手动布局。如果进行自动布局，运行“Tools“下面的“Auto Place“,用这个命令，你需要 有足够的耐心。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件，按住鼠标
48、左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。Protel99 在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，就可以移动到板上所需位置上了。当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。提示-在自动选择时，使用 Shift X 或 Y 和 Ctrl X 或 Y 可展开和缩紧选定组件的 X、Y 方向。注意-零件布局，应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件， 然后是大的占位置的器件和电路的 核心元件，
49、再是外围的小元件。 布线规则设置，布线规则是设置布线的各个规范(象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则，可通过 Design-Rules 的 Menu 处从其它板导出后，再导入这块板)这个步骤不必每次都要设置，按个人的习惯，设定一次就可以。在电路原理图的基础上，绘制 PCB 图如下：图 12 音频功率放大器 PCB 图3.2 电路板的装配与调试工具准备：20W 电烙铁一把，万用电表一个，尖嘴钳一把，螺丝刀一把，焊锡丝和松香水若干。焊接：焊接时先焊接跳线，再焊接电阻，再焊电容，再焊整流管，再焊电位器，最后焊LM1875，焊接 LM1875 前须先把 LM1875 用螺丝固定在散热片上，否则在最后装散热片时螺丝很难打进去。LM1875 与散热片接触的部分必须涂少量的散热脂，以利散热。焊接时必须注意焊接质量，对于初学者，可先在废旧的电路板上多练习几次，然后再正式焊接
