集成运放音频放大电路设计分析.ppt

?西安电子科技大学电路信号与系统实验中心 第21-*页 ■ XIDIAN UNIVERSITY Gao Jianning 第一页，共十七页，2022年，8月28日 总 述 音频功率放大电路的设计不仅要求对音频信号进行功率放大以有足够的功率驱动扬声器发声，同时要求音质效果良好。 要实现功率放大，不仅要求对电流进行放大，而且要求有足够的电压放大倍数。 利用集成运放对电压信号进行放大，不仅可减小元器件的数量，而且会使电路更加稳定。 第二页，共十七页，2022年，8月28日 根据设计要求，在输入电压幅度为（5~10）mV、等效负载电阻RL为8Ω时，放大通道应满足额定输出功率Po≥2W。 设输出电压有效值为Ursm，输出功率为Po，则 所以，总体电路要求的电压放大倍数为预期的输出电压有效值除以输出电压有效值再加上一定的设计余量，电压放大倍数约为400~1000倍。 单级电路不易实现如此大的放大倍数同时保持电路性能，所以需要采用多级放大电路。考虑到多级放大电路虽然可以提高电路的增益，但级数太多也会使通频带变窄，所以，下面采用三级放大设计。 第三页，共十七页，2022年，8月28日 三级放大设计基本思路： 一级、二级电路组合以实现电压放大（各提供约20倍的放大倍数），同时加入改善音质的设计（滤波器）；第三级功放放大电流，同时对电压倍数进行调节。 三级放大设计基本思路： 第四页，共十七页，2022年，8月28日 所以，最大输出电压VOM应根据最大输出功率POM来计算： 考虑晶体管饱和压降等因素，放大器VOM总是小于电源电压。 令电源电压利用率： 一般为： 为了保证电路安全可靠，通常使电路最大输出功率POM比额定输出功率Po要大一些，则一般取 考虑功放的供电电源大小，最后选择电源VCC为15V。 第五页，共十七页，2022年，8月28日 前置放大电路的作用是对微弱输入信号进行放大，如图所示电路，为一个反相比例放大器，其电压放大倍数为20。 前置放大电路设计 电路的输入信号约为10mV、20Hz~30kHz的交流信号。 音频功率放大器的设计要求电路有足够的带宽，噪声足够小，以及谐波失真足够小，这就要求选择各级电路中合适的运算放大器。 1、如何选合适的运算放大器？ 问题： 2、电路中的R1和R3电阻如何选择？ 第六页，共十七页，2022年，8月28日 电压放大倍数为20的前置放大器电路 第七页，共十七页，2022年，8月28日 电路性能分析要求： 3、交流分析，即频率响应分析，测量截止频率，以及截止频率处的相位差； 1、瞬态分析，即输入输出响应分析； 2、电路稳定性分析，即电路的零极点分析； 4、分析电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗； 第八页，共十七页，2022年，8月28日 二级放大电路的作用是进一步提供放大倍数，同时加入音色处理电路，并可对输出的幅度进行调节，如图所示电路，为一个电压放大倍数约为20倍的反相比例放大器。 二级放大电路设计 要求二级放大电路的输入信号约为200mV、通带为30Hz~130kHz。 第九页，共十七页，2022年，8月28日 电压放大倍数为20的二级放大器电路 第十页，共十七页，2022年，8月28日 电路性能分析要求： 3、交流分析，即频率响应分析，测量截止频率，以及截止频率处的相位差； 1、瞬态分析，即输入输出响应分析； 2、电路稳定性分析，即电路的零极点分析； 4、分析电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗； 第十一页，共十七页，2022年，8月28日 选择甲乙类（OCL）电路为输出功率放大器，其前端接一同相运算放大器作为推动电路。 功率放大电路设计 同相运算放大器的电压放大倍数为 可控制输出电压的大小，电阻RV2连接到输出端，引入了负反馈，稳定电路系统。为了不使电阻上消耗太大的功率，R12和R13的阻值应小于0.5Ω。输出端的扬声器阻值为8 Ω。 ，调节R3的阻值， 问题： 1、选择合适的运算放大器，说明选择的理由； 2、同相运算放大器的放大倍数如何选择？说明理由。 第十二页，共十七页，2022年，8月28日 ?西安电子科技大学电路信号与系统实验中心 第21-*页 ■ XIDIAN UNIVERSITY Gao Jianning