双声道功率放大器

双声道功率放大器是家庭影院的重要组成部分，也是广大电子爱好者乐此不疲的制作项目。图一是一 款适合自制的合并式双声道功率放大器，由于采用了集成运放和集成功放，因此具有电路简洁，功能 完备，保护电路齐全，制作调试简单的特点。其主要技术指标是：1）额定输出功率：每声道20W;2）输入灵敏度：100mV;3）输入阻抗:50KQ;4）电压增益：40dB;5）音调控制范围：高音40dB，低音32dB。blip 74121 S 1 26.lxhii.01-CM11-IZV FV3C ;电路图的总体分析合并式功率放大器的特点是将前置放大器与功率放大器组合在一起。图一是合并式双声道功率放 大器的电路图，图中只画出了电路的左声道（L声道）和公共部分，右声道（R声道）没有画出。由于双声 道设备的左右两个声道的电路完全相同，因此，一般只需画出一个声道，制作时应按电路图制作出相 同的两个声道。同理，我们只需分析一个声道电路和公共电路，即可掌握整个设备的电路原理。下面 以图一中画出的左声道为例进行分析。1、电路结构。我们知道，功率放大器的作用是将音源设备提供的徽弱音频信号，放大至足够的电 压与电流（即功率），以驱动扬声器或音箱发声。因此可以判断出图一电路中，左边IN-1IN-4为信号 输入端，右边BL1是终端负载，信号流程为从左到右。图一上部，从左到右依次包括以下单元电路：波段开关S构成输入选择电路;电位器RP1构成平衡调 节电路;电位器RP2构成音量调节电路;集成动放IC1构成前置电压放大器;电位器RP3, RP4等构成音 调调节电路;集成功放IC2等构成功率放大器。图一下部是晶体管VT1VT3等组成的扬声器保护电路。 图二为电路结构方框图。其中，从平衡调节到功率放大为主电路，输入选择与扬声器保护为附加电路。2、电路的基本工作原理。音频信号经耦合电容C1、隔离电阻R1、音量电位器RP2进入集成运 放IC1的第三脚，由IC1电压放大后，通过音调控制网络，再经C9耦合至集成功放IC2进行功率放 大，放大后的功率信号由IC2的第四脚输出，驱动扬声器或音箱。调节RP2即可调节音量。波段开关S的作用是输入信号的选择，从4个输入端中选择一个。这样就可以将卡座、收音头、 录像机、VCD机等音源设备同时接入功率放大器，通过S开关来选择音源，使用方便。扬声器电路的保护作用有两个：一个是开机延时静噪，避开开机时浪涌电流对扬声器的冲击;二是 功放输出中点电位偏移保护，防止损坏扬声器。主电路分析1、平衡调节电路。在双声道功率放大器中，为了使左右声道的音量保持平衡，必须设置平衡调节 电路，它由电位器RP1与隔离电阻R1、R21组成。其调节原理可用图三来说明。在两个声道信号电 平一致的情况下，RP1动臂(接地点)指向中点时，两声道输出相等。当RP1动臂向上移时，L声道衰 减增加，输出电平减小;当RP1的动臂指向A点时，L声道输出为0。同理，当RP1动臂向下移时，R 声道衰减增加，输出电平减小;当RP1动臂指向B点时，R声道输出为0。因此，在两声道信号电平不 一致的情况下，可通过调节RP1使其达到一致。2、集成动放电压放大器。前置电压放大器采用了集成动放，电路简单、可靠、无须调试。如图一 所示，IC等构成同相电压放大器，信号由同相输入端3脚输入，放大后由输出端1脚输出，输出信号 与输入信号同相。在IC输出端1脚与反相输入端2脚之间，接有R2、R3、C2组成的交流负反馈网络，由于集成动放的开环增益极高，因此闭环增益联决于负反馈网络，放大倍数为R3/R2=10倍(20DB)， 改变R3与R2的比值即可改变电路的增益。深度负反馈有利于电路稳定和减小失真。3、音调调节电路。电阻R4R9、电容C5C8、电位器RP3RP4等组成衰减式音调调节电路， 平均插入损耗约10DB。左边是低音调节网络，当RP3动臂位于最上端时，低音信号最强;当RP3动臂 位于最下端时，低音信号最弱。右边是高音调节网络，当RP4动臂位于最上端时，高音信号最强;当 RP4动臂位于最下端时，高音信号最弱。音调调节曲线见图4。4、集成功率放大器。采用了高保真音频功率功放集成电路TDA2040,具有输出功率大，失真小， 内部设有完善的保护电路，外围电路简单的特点。图1中采用了典型的应用形式，闭环放大倍数为 R12/R11=32倍(30DB)，在16V电源电压下，可向4Q负载提供20W不失真功率，可满足一般家庭 的需要。R13与C11组成消振网络，保证电路工作稳定。扬声器保护电路分析图1下部为扬声器保护电路，包括电阻R14和R24组成的信号混合电路;二极管VD1VD4和晶 体管VT1组成的直流检测电路;R32、R33、C33和VT2组成延时电路;VT3和继电器K等组成的控制 电路，其方框图见图5。1、开机延时静噪。R32、R33、C33组成延时回路。刚开机（刚接通电源）时，由于电容两端的电 压不能突变，C33上电压为0使VT2、VT3载止，继电器K不吸合，其接点K-L、K-R断开，分别切 断了左右声道的输出端与扬声器的连接，防止开机瞬间浪涌电流对扬声器的冲击。随着+12V电源经 R32、R33对C33的充电，C33两端上的电压不断上升。经过一段时间延时后，C33上的电压达到VT2 导通阀值，VT2导通并使VT3导通，继电器K吸合，其接点K-L、K-R分别接通左右扬声器而进入正 常工作状态。开机延时时间与R32、R33、C33的取值有关，本机为12秒。2、功放输出中点电位偏移保护。功放级为OCL电路，如果功放输出端出现较大正或负的直流电 压，有烧毁扬声器的可能，因此功放输出中点电位偏移保护是必要的。二极管VD1VD4构成桥式直 流偏移检测电路。左右声道功放的输出端分别通过R14、R24混合后加入桥式检测器，R14、R24同 时与C31、C32（两只电解电容反向串联构成无极性电容器）组成低通滤波器，滤除交流成分。在功率放 大器工作正常时，其输出只有交流成分而无明显的直流分量，保护电路不启动。当某种原因某个声道输出端出现直流电压时，如果该直流电压为正，则经R14（或R24）VD1、VT1 的B-E结VD4、R31到地，使VT1导通;如果该直流电压为负，则地电平经R31、VD2、VT1的B-E结 VD3、R14（或R24）到功放输出端，同样也使VT1导通。VT1导通后，使因VT2基极失去偏置电压而 截止，并使VT3截止，继电器K释放，接点K-L、K-R断开，使扬声器与功放输出端脱离，从而保护 了扬声器。VD5是保护二极管，防止VT3截止瞬间，继电器线圈产生反向电动势击穿VT3。制作1、双声道的特殊要求。输入选择开关S应选用双刀4掷波段开关，其双刀分别用于左右声道。 平衡调节电位器RP1应选用线性的。音量和音调电位器RP2、RP3、RP4均选用双联同轴电位器。继 电器K选用工作电压12V、具有一对常开接点的即可。2、配套的电源电路。整机需要16V、12V电源，其中12V为稳压电源。图7为配套电源的电 路图，其分析方法可参考本刊2001年第五期直流稳压电源一文。