音频放大器的设计

摘要

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。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。从中可知，音频放大器的重要性不言而喻。

因此，设计了由电流串联负反馈放大电路、电压并联负反馈放大电路以及OTL功率放大器三级组成的音频放大器。其中第一级用来尽可能不失真地保留音频信号，第二级用来做过渡，用以更好的驱动OTL功率放大器；而OTL功率放大器则使得能够带动大的负载。能够较好的进行音频的放大。

Abstract

Enter after twenty-first Century, all kinds of portable electronic devices has become an important development trend of electronic equipment.

As a communication tool from the mobile phone, as entertainment equipment，MP3 plyer portable electronic devices has become almost everyone has. A common point of all these portableelectronic devices, is to have the audio output, also is the need to have an audio amplifier. From the show, self-evident importance of audio amplifier.

Therefore, designed by series negative current feedback amplifier circuit, voltage parallel negative feedbackamplifying circuit and OTL power amplifier is composed of three stage of audio amplifier. The first stage is used toretain as much as possible without distortion of audio signal, second stage is used to do the transition, is used to drive the OTL power amplifier is better; and the OTL power amplifier is enabled to drive big load. Can better audioamplifier.

一、引言

（一）需解决的问题

当下，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。基本上每个电子设备都需要音频的输出，因此，一个质量高，成本低的优质音频放大器必不可少。

（二）音频放大器设计意义

掌握音频放大器的设计，有助于加深对负反馈以及OTL功率放大器的理解，并且初步认知掌握了音频放大器的设计流程，以及性能指标。对以后的学习有着巨大的推进作用。

二、项目内容

（一）前期准备

1、音频放大器的模型

图2-1-1 音频放大器模型

2、单级放大器的设计与仿真

（1）电流串联负反馈放大电路的设计

图2-2-1 电流串联负反馈放大电路仿真图

a、 主要作用：用来尽可能不失真地吸收音频小信号，并进行放大。

b、 静态工作点：Vcc=5V、Ic≈5mA、V_CQ≈2.5V;

c、 性能指标：A_V∞≈60,Ri≥4K，Ro5.6K，f_L100Hz，f_H≥100KHz；

d、 设计过程

① 首先由Ro≈Rc确定出Rc=5.6K

② 然后由Ic≈5mA，以及要V_B≈5~10V_BE，可以求得Rb2 = 6.8K，R1=510

③ 最后采用参数扫描的方式，结合V_CQ≈2.5V，可以确定Rb1的数值。

图2-2-2 直流工作点扫描图

得到Rb1=27K。

（2）电压并联负反馈电路

图2-2-3 电压并联负反馈放大电路仿真图

a、主要作用：用来扩展通频带，稳定波形，调整输出电阻。

b、静态工作点：Vcc=5V ，Ic≈4.5mA、V_CQ≈2V;

c、性能指标：A_V≥75,，A_Vfs ≥1.5、Ri100，Ro120，f_L100Hz，f_H≥100KHz；

d、设计过程

② 先由A_Vfs ≥1.5，以及A_Vfs = -R_F/R_S，确定R_F =11K

③ 再由Vcc=5V ，Ic≈4.5mA、V_CQ≈2V确定出Rc=680。

④ 最后采用参数扫描的方式，结合V_CQ≈2V，可以确定Rb1=9.1 K的数值。

图2-2-4 直流工作点扫描图

（3）OTL功率放大器电路

图2-2-5 OTL功率放大器电路仿真图

a、 主要作用：带动大的负载。

b、 设计过程：采用级间直接连接的方式，所以通过差分Rc的方式进行调整静态工作点。使得PNP的发射结电压工作能在2.5V。

（4）三级电路连接仿真结果

图2-2-6 音频放大器电路仿真图

a、仿真结果如图

图2-2-6 音频放大器仿真结果图1

可以见得放大倍数在50到60倍左右。

图2-2-7 音频放大器仿真结果图2

通频带在20Hz到188kHz。

（二）搭接、焊接电路并调试

1、电流串联负反馈放大电路

2、电压并联负反馈放大电路

3、OTL放大电路

4、3级级连电路

三、反思与总结

1、通过Multism进行仿真，确定相应器件的参数之后，实际操作，进行电路的搭建和调试，按照静态工作点，性能指标的顺序依次进行调节。

2、在焊接电路板的时候，先放已加热好的电焊铁，再加入焊锡，焊接到焊盘之后，就往上提拉，就可以了。

3、电路板的识别，焊盘所在的同一色块是等位点。

4、在进行调试的过程中，先应该通电，然后用万用表笔先进行三极管是否损坏的判断之后进行静态工作点的测量，若前两项都没问题，则加入小信号，判断性能指标哪个不合格，进行相应的参数的调整。