21低音炮功率放大器全解

四川信息职业技术学院科技创新工程实训论文论文题目:2.1低音炮功率放大器专业:电气自动化工程技术班级:电气13-4班学号:1340126、1340136、1340098姓名:母昌富、王成宏、陈卓彦指导教师:文家雄二零一五年一月九日四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目录摘要.1第1章绪论.21.1课题意义.21.2课题背景.21.3课题内容.32章功放的分类42.1功能分类.42.2用途分类.4第3章功放的性能.53.1性能指标.53.2失真与阻抗影响.5第4章功放的原理.64.1工作原理.64.2电源部分64.3放大部分74.4调音部分9第5章系统调试.105.1电路板的调试.105.2包装制作.11总结.12致谢.130四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)摘要电路共使用4个LM1875集成块，其中2个负责左右声道。另外2个接成BIT电路供超低音使用。前级运放采用原装拆机大S5532，板子用料：0.25瓦五环金属膜电阻，独石无极限电容，电容为6800/15V直流负反馈BTL功放电路，制作LM1875直流负反馈BTL功放电路LM1875功率放大器电路简单,音色优美,具有胆机音色.用其制作的功率放大器,在正负15V电压下输出功率可达15W.为了输出更大的功率,可以接成BTL电路.以下电路输出功率超过60W(8欧喇叭),是制作成的电流负反馈电路,音色更优美.LM1875音频功率放大器是单片音频功率放大器，在工作电源电压为15V、负载阻抗为8时，输出功率为25W。当电源电压为15V、负载阻抗为8时，输出功率可达25W。该电路具有外围元件少、调试简单、音频功率带宽较宽（可达70kHZ）、在大信号输出时失真小等特点，电路内部关键词音频功率放大器；LM1875；立体声音频1四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第1章绪论1.1课题意义通过了解LM1875各项参数及其含义，制作音频功放电路，在多用板焊接成作品并调试好，输入歌曲等音频信号后能够从扬声器放出来，实现预期成果制作一款由LM1875构成的音频功率放大器硬件作品并调试好。制作一LM1875构成的音频功率放大器，并进行硬件制作硬件和调试，提高大家对电子技术基础知识的动手能力和综合应用能力，加深对电子技术知识的理解，增强学生的学习兴趣。培养了学生的工程实践能力、动手能力、创新能力。提高了学生实验兴趣和效率，加强了学生课程制作、毕业制作、各种电子制作竞赛和各种创新活动能力，同进也提高了学生的就业能力。1.2课题背景近年来，由于国民经济的增长和科学技术的发展，随着电子技术的飞速发展，电子产品越来越普遍，尤其是MP3、MP4等播放器已逐渐高度普及，目前家庭和个人对音响设备有非常大的需求，对功能也有更高的要求。因为大多数DVD、MP3、MP4音质音效不够好，灵敏度以及功率也不高，功率小体积大的音响已逐渐被淘汰，而且现代社会提倡节能，环保，所以更多的消费者在音响设备的选择上也更倾向于体积小，功率大，灵敏度高的产品。这次我组装的音响弥补了功率损耗大的缺陷，是利用LM1875芯片来完成，具有双声道和重低音功能；而且围绕功率大、体积小、节能等特点的理念进行制作，符合很多用户的需求。音频功放（APA）技术的最新发展进一步提高了音响的音质，以及人们生活水平的不断提高，各种新型家庭影院的新技术、新品种器材不断涌现，市场中的音响设备品种繁多，音响爱好者被商店里的设备搞得眼花缭乱，无从下手，往往投入较大的资金而得不到较好的重放效果。高保真功放就克服了传统音响的这些缺点.表现出了声音的真实性.2四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)LM1875功率放大器就是使重放的声音跟真实的声音高度相似.如果从重放声的角度来讲，高保真音响系统非常讲究表现音乐的内涵和细节，通过器材的重放能够表现出音乐所要表达的深刻含义，与欣赏者产生情感上的交流，在重放时对音乐中的细微声音都能表现出来。1.3课题内容功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路制作和生产工艺上也各不相同。本文主要介绍高保真功率放大器，我们所用的芯片LM1875，放大器它具有非常低真度和高品质的性能，最少的元件，保护电路包括内部电流限制和热关断。并且在第四章中详细的介绍了LM1875，已在各种多媒体音响里面得到了广泛的运用。第一章着重介绍了音响的定义、种类、原理及性能参数，第五章论述了电路板的制作和调试的过程，及包装制作，最后做出了总结。3四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)2章功放的分类2.1功能分类按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类功放（又称D类）。按功放中功放管的类型不同，可以分为胆机和石机。胆机是使用电子管的功放。石机是使用晶体管的功放。按功能不同，可以前置放大器（又称前级）、功率放大器（又称后级）与合并式放大器。功率放大器简称功放，用于增强信号功率以驱动音箱发声的一种电子装置。不带信号源选择、音量控制等附属功能的功率放大器称为后级。前置放大器是功放之前的预放大和控制部分，用于增强信号的电压幅度，提供输入信号选择，音调调整和音量控制等功能。前置放大器也称为前级。将前置放大和功率放大两部分安装在同一个机箱内的放大器称为合并式放大器，我们常见的功放机一般都是合并式的。2.2用途分类1、按照用途不同，分AV功放和Hi-Fi功放、AV功放是专门为家庭影院用途而制作的放大器，Hi-Fi功放是为高保真地重现音乐的本来面目而制作的放大器，一般为两声道制作，且没有显示屏。2、按照使用元器件的不同，功放又有“胆机”电子管功放，“石机”晶体管功放，“IC功放”集成电路功放。近年来由于新技术，新概念在胆机中的使用，使得电子管这个古老的真空器件又大放异彩，它的声音优美。3、功放大体上可分为三大类“专业功放”“民用功放”“特殊功放”。详细分类又有“HI-FI功放”“AV功放”“KALAOK功放”以及把各种常用功能集于一体的所谓“综合功放”。4四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第3章功放的性能3.1性能指标1、功放的主要性能指标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等。2、输出功率：单位为W，由于各厂家的测量方法不一样，所以出现了一些名目不同的叫法。例如额定输出功率，最大输出功率，音乐输出功率，峰值音乐输出功率。3、音乐功率：是指输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。4、峰值功率：是指在不失真条件下，将功放音量调至最大时，功放所能输出的最大音乐功率。5、额定输出功率：当谐波失真度为10%时的平均输出功率。也称做最大有用功率。通常来说，峰值功率大于音乐功率，音乐功率大于额定功率，一般的讲峰值功率是额定功率的5-8倍。6、频率响应：表示功放的频率范围，和频率范围内的不均匀度。频响曲线的平直与否一般用分贝db表示。家用HI-FI功放的频响一般为20Hz-20KHZ正负1db.这个范围越宽越好。一些极品功放的频响已经做到0-100KHZ。3.2失真与阻抗影响1、失真度：理想的功放应该是把输入的讯号放大后，毫无改变的忠实还原出来。但是由于各种原因经功放放大后的信号与输入信号相比较，往往产生了不同程度的畸变，这个畸变就是失真。2、信噪比信噪比是指功放输出的各种噪声说明功放的噪声越小，性能越好。一般要求在50dB以上，优质功放的信噪比大于72dB。5四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第4章功放的原理4.1工作原理LM1875是一个集成的功率放大器，它能提供非常低的失真和高性能，非常适合消费级的音频应用。LM1875能提供20W的功率，在负载4欧姆或者8欧姆，电源电压15V情况下，它可能能提供超过25W的功率。这放大器只需要很少的外围元件。它含有防止过载装置包括电流过载限制和过热自动关闭。LM1875采用先进的电子电路制作技术和工艺，因此它甚至能在高输出时候，低失真。其他出众的产品特性有：高增益（HighGain），高转换速率，和宽的功率宽带，范围宽的输出电压，高电流能力，和适应范围宽的电源电压。这放大器是内置地补偿的和稳定的，为了那大于等于10的增益。4.2电源部分电源系统通常由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等构成。电源变压器将电网提供的交流电压变换到电子线路所需的交流电压范围，同时还可起到直流电源与电网的隔离作用，可升压也可降压。整流电路将变压器变换和交流电压变为单向脉动直流电压。滤波电路对整流输出的脉动直流进行平滑处理。稳压电路将滤波输出的直流电压进行调节，以保持输出电压的基本稳定。出于我们对电路的选择，还有考虑到LM1875的特性，我们选择输入为15V交流电压，经整流桥堆整流后输出15V双向直流电压。然后经电容滤波升压输出双向直流电压输出，如图4-1所示。6四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)图4-1电源系统绝对最大额定参数、电源电压60V、输入电压Vcc、贮存温度-65到150、节点温度150、引脚稳定（焊接中，10秒）、JC=3JA=73如图4-2所示。图4-2音频输出4.3放大部分放大我们采用的芯片是LM1875，LM1875是美国国家半导体公司（NS）推出的高保真集成电路。它的适应性很强，可以按OTLOCL及BTL的不同接法，制作成不7四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)同形式的功率放大器。广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。它形如一只中功率管，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，是中高档音响的理想选择之一。它是一高质量的音响放大器，在电压为15V时，它可以为4欧姆的负载提供15W的输出功率，产生的失真度为10%，当输出为20W的功率时，输出的失真度为0.015%。它为TO-220封装，1脚+输入，2脚-输入，3脚地，4脚输出，5脚电源+。注意采用双电源供电时,必需使用绝缘垫，如图4-3所示。图4-3多级运算放大8四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)4.4调音部分在调音块里，我们以TA7625芯片为核心制作，此芯片能控制双声道的音量就高低音，我们采用的是15V电源供电，音频输出如图4-4所示。图4-4左右声道输出9四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第5章系统调试5.1电路板的调试本功放板调试特别简单，电路板焊好电子元件后，要仔细检查电路板有无焊错的地方，特别要注意有极性的电子元件，如电解电容，桥式整流堆，一旦焊反即有烧毁元器件之险，请特别注意。开始第一步静态调试的时候，就是由于电解电容极性接反，而且电流偏高，电容被烧掉了，经过失败的教训后，总结经验，用万用表仔细的检查电路的每一个部分，如图5-1所示。图5-1功放电路板第二步就是动态调试,先输入信号源1000Hz,用示波器测到此时输出波形电压有效值为U=17V，看示波器上的波形是否失真,然后测失真度,最后接上8扬声器，CD机播放惠威测试音乐作为输入信号，旋转音量电位器，音量大小应该有变化，当旋转音量电位器慢慢增大听是否扬声器失真，旋转音量电位器慢慢减小到最小听扬声器是否有噪音有的话说明放大器音质不是很好，调节高低音旋钮，就可以听到各种频率变化时，所输出来的悦耳的声音了，这就是音响的效果，如图5-2所示。10四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)如图5-2动态调试5.2包装制作由于条件和时间问题，此次包装盒我们采用的是硬木板做为全频一对、低音一个、并用白色木板做我们这次的包装纸，使机箱外表美观，以下是机箱数据和机箱立体图，功放尺寸大小表5-1所示。表5-1功放尺寸大小全频尺寸低音炮尺寸长13cm长13cm长29cm宽9cm宽9cm宽23cm高14cm高14cm高18cm11四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)总结经过多次测试和改善，我们的家用功放取得了初步成功，我们的电路输入电源电压为15V，电路调试所达到的试听效果是所输出的声音悦耳动听，达到我们先前的预测，电路越是简洁，电信号在传输过程中的损失就越小，电路对电信号的影响也就越小，失真也就越小，重放的音质也就越好。通过这次的毕业制作，使我进一步巩固了所学的知识，理论和实践方面都有了很大的提高，也是对我们大学所学的东西的一次肯定，但由于时间短、经验少、设备和资料缺乏，本次的制作还是存在一些不足之处。比如可以简化电路、美化外观、信号干扰、散热片整体性的制作等，还有布线这方面有待进一步改进，本放大器适用性强，可扩展到12V15V，10W15W的功放，并且用途广泛，比如在商场、家里、KTV、学校等。12四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)致谢本制作是在指导老师文老师的指导下进行的，文老师的帮助与关怀，从他的身上我们学到的不仅仅是知识，更多的是做人。文老师严谨治学，为人谦逊，在产品制作与论文的写作过程中，文老师没有给我任何压力，让我拥有了很大的发挥空间。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。导师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。一日为师终身为父。在此，我也要向两年来辛勤培养和教育，关心，帮助我的恩师们表示我最诚挚的敬意和感谢！我对于父母不能用感谢，更多的是愧疚。的确，每每想到我的父母，眼底总是涌动出愧疚的泪水，他们给了我生命、思想和全部的爱，在我近二十年的读书生涯中，他们用自己微薄的力量保护着我，用自己辛勤的劳动支持着我最后感谢父母多年来在学业和生活上给予我的物质帮助，感谢所有支持过我们的人，你们的关心和鼓励将使我们在工作和学习中不断进取。13四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)参考文献范次猛.电子技术基础.北京：电子工业出版社,2009石小法.电子技术.北京：高等教育出版社,2000张惠敏.电子技术.北京：化学工业出版社,2006郑慰萱.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社,1990沈裕钟.工业电子.北京,机械工业出版社,1996王庆忠.电子技术基础.北京：高等教育出版社,2001陈小虎.电子技术.北京：高等教育出版社,2000范次猛.电子技术基础与技能.北京：电子工业出版社,2010秦曾煌.电子技术.北京：高等教育出版社,200414