模拟技术中的实用音频功放设计

介绍了如何设计并制作一款最大不失真输出功率POR≥15W（失真度小于5%）；带宽BW≥（40～20000）Hz（功放部分）；在POR下的效率≥50%;在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声VPP≤400mV;前置放大器具有低音、中音、高音调节功能；具有音量调节功能的实用功率放大器。 　　1 总体方案设计 　　系统的原理方案图如上图所示。它主要由音频功率放大、控制器、键盘、显示电路组成。该系统是一个具有低噪声、输出功率可调控的功放电路。 　　2  单元模块设计 　　2.1 功率放大模块 　　由于题目已经要求使用分立元件做功放后级，且也规定使用OCL结构的功放电路，因 在模拟技术中，实用音频功放设计是一项复杂而细致的工作，涉及到多个关键模块的设计与优化。本设计的目标是创建一个最大不失真输出功率为15W、失真度小于5%，带宽范围从40Hz到20kHz的功率放大器，同时要求效率至少为50%，在输入端交流短路时，8Ω负载上的交流噪声不超过400mV，且具有低音、中音、高音以及音量调节功能。 在总体方案设计中，该音频功放由音频功率放大、控制器、键盘和显示电路四个主要部分组成。这个系统旨在提供低噪声、可调控输出功率的性能，确保音乐播放的清晰度和音质。 单元模块设计是实现目标的关键步骤。功率放大模块是核心，必须满足高功率、低失真的要求。在设计过程中，提出了三个方案： 1. 方案一采用了集成运放作为前级，分立元件构建后级功放。这种设计简单，但后级所需的高压可能不满足效率和失真度的要求。 2. 方案二全部使用分立元件，大功率三极管作为输出，尽管能提供足够功率，但可能造成系统不稳定和波形失真。 3. 方案三选择了前级差动放大电路和后级中功率管的互补对称设计，以降低匹配难度，提高调整便利性，同时满足多种性能指标。 最终，方案三被采纳，因为它在保证性能的同时，简化了电路设计，易于调试和匹配。前级差动放大电路提供了良好的噪声抑制，后级的复合管结构简化了功率输出级的布局，通过静态偏置电路实现了甲乙类工作状态，以降低失真。 音量控制模块是另一个重要的组成部分，包括控制部分和显示部分。控制部分利用单片机读取键盘输入，通过DA转换器控制输入信号的强弱，并通过ADC获取输出电压数据，以保持设定的功率输出。显示部分可以使用数码管LED或LCD屏幕，显示当前的功率输出状态，以便用户直观了解和调整。 实用音频功放设计融合了模拟电路设计、数字控制技术以及人机交互界面，确保了音频设备在提供强大功率的同时，保持了良好的音质和用户体验。这种设计不仅考量了电路性能，还注重了实际操作的便捷性和可靠性。