课程设计报告
课题：基于LM1875的高保真功率放大器
【摘要】：高保真音响技术技术的发展，使整个音响技术领域发生了巨大的变化，它不仅融合了音频技术和功放技术，现代人对听觉的水平要求越来越高，所以对音响的音质真实性要求越来越多，高保真音响克服了这个缺点，它能够如实地反映出声音信号的音色、音高和音强等音质状况本来面貌的能力，同时对声音信号进行必要的修饰和加工。因此，我们这次研究的对象是高保真音响。本文主要介绍LM1875音频放大器，它在音频应用场合提供非常低的失真度和高质量的音色，还具有了高增益、快转换速率、宽功率带宽、大输出电压摆幅、大电流能力和非常宽的电源范围等特性。系统采用大回环电压负反馈控制输出，配以普通双路桥式整流滤波电路。它可用于高品质音频系统、立体声唱机等等。【关键词】：功放、高保真、LM1875
【引言】：随着电视技术、音响技术和数字技术的不断发展，以及人们生活水平的不断提高，各种家庭影院的新技术、新品种器材不断涌现，面对玲琅满目的音响器材，音响爱好者无从下手，往往投入了大资金而得不到很好的重放效果。高保真音响就克服了传统音响的这些缺点，表现出了声音的真实性，我们所做的LM1875高保真音频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。
一、高保真的组成：
1.高保真的设备：高保真音响系统通常由高保真音源、音频放大器和扬声器三
大部分组成。高保真音源有调谐器、录音座、电唱机、CD唱机、VCD影碟机、DVD影碟机、传声器等。它们为音响系统提供高保真的音频信号。音频放大器是音响系统的主体，包括前置放大器和功率放大器两部分，必要时可插入图示均衡器。音频放大器对音频信号进行处理的放大，用足够的功率去
推动扬声器系统发声。扬声器系统是一种电声换能器。音响系统中用得最多的是电动式扬声器，它利用磁场对载流导体的作用实现电声能量转换。
2. 高保真音响系统的主要技术指标：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。
1）、频率响应：所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围、以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝（dB）为单位要表示其频率的幅度。音响系统的总体频率响应理论上要求为20~20000Hz，在实际使用中往往由于电路结构、元件的质量等原因，不能够达到该要求，但一般至少要达到32~18000Hz。在选择功率放大器时就需要注意其频率响应这个指标越宽越好。
2）、信噪比：所谓信噪比是指音响系统的对音源软件的重放声与整个系统所产生新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等，如：机器内部的松动产生振动而发出的机械噪声；电气开关接触不良产生的电气噪声；电源滤波效果不好产生的交流噪声等等，这些噪声直接影响了音响系统重放的效果。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时的系统噪声输出功率的对数比值分贝（dB）表示，一般音响系统的信噪比至少在85dB以上。消费者在无测试仪器的情况下，可以在功率放大器无输入信号时（静态），适当开大音量电位器，靠近喇叭如果听不到任何噪声，则说明音响系统的噪声较小，信噪比指标较好。
3）、动态范围：动态范围是指音响系统重放时的最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，其表示单位为分贝（dB）。一般性能较好的音响系统的动态范围在100dB以上。
4）、失真：失真是指音响系统在对音源信号进行重放后，与原信号相比使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化，从几何学的角度讲即经过
放大器的输入信号与输出信号的波形在形状上产生了变化。音响系统的失真主要有以下几种：
（1）谐波失真：所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分，此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它由负反馈网络或放大器非线性特性引起。高保真音响系统的谐波失真应小于１％。
（2）互调失真：互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。
（3）瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否与输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。谐波失真可以使声音走调；互调失真可以使声音尖剌、混浊，瞬态失真可以使声音变抖动、不清晰；交越失真会使重放声产生间歇感......。因此，音响器材一旦出现失真，会严重影响重放的效果，使欣赏者对重放声产生厌恶感，所以说失真是高保真音响器材的大敌。5）、立体声分离度：立体声分离度表示了立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。
6）、立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道的增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质的音响系统的立体声平衡度应小于1dB。
二、LM1875芯片介绍：LM1875美国国家半导体公司（NS）推出的高保真集成电路。它的适用性很强，可以按OTL、OCL及BTL的不同接，制作成
不同形式的功率放大器。广泛应用于汽车立体收录音机、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，外围电路简单。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。LM1875采用TO-220封装结构，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，必须使用绝缘垫。
相关数据：电压范围：单电压15~60V ,或±30V
静态电流：50mA
输出功率：30W
谐波失真：＜0.015%，当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时
额定增益：26dB，当f=1kHz时
工作电压：±25V
转换速率：18V/μS (9V/μS)
三、电路原理
LM1875功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和LM1875放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R13，R8，C1，C2，R19组成低音控制电路；C3，C7，R9组成高音控制电路；R2为隔离电阻，R7为音量控制器，调节放大器的音量大小。C9为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。放大电路主要采用LM1875，由1875，R21，R23，C11等组成，电路的放大倍数由R23与R21的比值决定，C11用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C13，R25的作用是防止放大器产生低频自激。本放大器的负载阻抗为4→16Ω。为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，正负电源共用4个
元器件明细表：
四、装配与调试：
1.制作电路板：A.打印PCB板，打印前要先用砂纸把铜板擦干净，以便石墨能更好的印在铜板上。B.将压制机温度升到120左右，不能太低。C. 将双氧水和浓盐酸按1：1比例混合（浓度不能太高），用于腐蚀印好的铜板。D.用清水洗干净腐蚀好的铜板，开始钻孔（设计PCB工程时要注意元器件管脚间的距离，否则钻出的孔不合适实物的距离）。E.安装元器件，注意极性电容的正负极和各电阻阻值的计算；焊接时要注意不能虚焊或者焊锡过多造成短路。
2.电路板的调试：电路板焊好元件后，仔细检查电路板有无焊错的地方，特别注意有极性的电子元件，比如电解电容、整流桥等。
A.静态调试：首先输入双18VAC电源，然后进行静态调试，使输入U1=0，输出也为UO=0，接上变压器，放大器的输出端先不接扬声器，而是接数显的万用表。万用表置于DC2V档，观察万用表的读数，如读数在30mv以内，说明功放板基本正常。
B.动态调试：先输入信号源1000Hz,用示波器测到此时输出波形有效电压值为
U=17V，看示波器上的波形是否是真，然后测失真度，最后接上8欧的扬声器，输入音乐信号，旋转音量电位器和高低音旋钮，音量大小和频率都有变化，说明电路正常，则达到高保真的效果了。
实物图如下：
五、心得体会：
用了半个月左右的时间，在和小组成员的一起努力下，终于把课程设计做好了，确实很高兴。这次的课程设计让我学会了很多东西，加深了对专业知识的理解，拓宽了知识面，理论和实践方面都有了很大的提高。尤其是懂得利用网络资源来指导我们的学习，提高工作效率。还有就是和小组成员一起学习、实践，面对一些不懂的地方，我们一起讨论，直至解决问题，很大程度上提高了学习兴趣，更重要的是增强了我们的团队意识，对我们在以后的学习、生活还有工作中有很大的帮助。
六、参考文献：
【1】陈尔绍.电子控制电路实例【M】.北京：电子工业出版社，2005年4月. 【2】、https://www.doczj.com/doc/1d10579469.html,/p-650095.html