高保真音频功率放大器

高保真BTL放大器（TDA2009）这里介绍一种无需调试、保真度高、成本低廉的BTL 功率放大电路，并且可以根据自己的情况选取末级功放集成电路，由于通用性强，给音响爱好者制作带来极大方便。

工作原理该装置电路工作原理见图1。

这里只给出了其中一个通道的电路图，另一个通道完全相同。

音频信号从电路的A 端输入，经运算放大器IC1 放大后（放大倍数由R1、R2 决定），一路经IC2 作反相放大，其增益为1；另一路经IC3、IC4 作两次反相放大，增益仍然为1，其实质是IC3、IC4 共同构成增益为1 的正相放大器，所以在IC2 的B 端和IC4 的C 端得到的是两个大相等而相位相反的音频信号。

这两个互为反相的音频信号分别通过R9、C5 和R10、C6加到双音频功率放大集成电路IC5（TDA2009）的①和⑤脚端，这两个输入端是同相输入和反相输入端，因此在IC5 的内部进行功率放大后，分别从IC5 的⑩脚和⑧脚输出，推动扬声器BL。

元器件选择与调试元器件清单见下表。

编号名称型号数量编号名称型号数量R1 电阻1K1C11 电解电容47u1R2、20、21 电阻10K3C12、13 涤纶电容0.1u2R3、R9、R12 电阻220K3C14 电解电容10u1R4－R7、10、11、13、16 电阻20K8C15 瓷片电容0.01u1R8、14、15 电阻100Ω3C16电解电容100u1R17、18 电阻10Ω2DW稳压二极管20V1R19 电阻2.7K1VT 晶体三极管2N55511C1、3、4、5、6 电解电容1u5IC1 四运放ICTL0841C2 电解电容4.7u1IC2 双声道功放ICTDA20091C7、8 瓷片电容1000P2BL 扬声器4－8Ω1C9、10 电解电容220u2IC1－IC4 可以用一块四运放集成电路TL084，差分放大器的频响宽、噪声低、瞬态指标高。

功率集成放大器除了采用TDA2009 以外，亦可选用其它同类集成电路，不作特别要求。

音频功率放大器毕业论文毕业论文：设计并实现一款高保真音频功率放大器摘要：本文设计并实现了一款高保真音频功率放大器，基于分立元器件构成，采用双极性晶体三极管作为功率输出器件，具有高传输速度、低失真、高带宽等特点。

本文首先对音频功率放大器的基本原理进行了介绍，然后对电路的设计方案进行了阐述。

通过仿真和实验验证了此音频功率放大器的性能表现。

结果表明，所设计的音频功率放大器具有良好的失真和信噪比，达到了高保真放大的要求。

关键词：音频功率放大器、高保真、双极性晶体三极管、失真、信噪比一、导言音频功率放大器是音频系统的核心组成部分之一。

其作用是为低电平信号提供必要的电流或功率增益，使信号能够在扬声器上正常发声。

因此，在音频系统中，音频功率放大器的好坏直接影响着音响的声音质量。

目前市场上流行的音频功率放大器多采用集成电路作为输出器，尽管其具有体积小、功耗低等优点，但是其音质表现却无法和分立元器件构成的功率放大器相媲美。

因此，本文采用分立元器件构成音频功率放大器，力图实现高保真的声音放大。

二、音频功率放大器的基本原理音频功率放大器负责将输入信号放大到足够的电平，以驱动扬声器发声。

音频功率放大器一般分为三级：前置放大器、驱动放大器和功率放大器。

其中，前置放大器将输入的低电平信号放大到足够的电平，驱动放大器将其转换为更大的电流信号，而功率放大器则将其进一步放大，使之达到足够的功率以驱动扬声器发声。

音频功率放大器的输出电路通常采用直流耦合方式，即将输出电路直接耦合到扬声器，使之能够输出正弦波。

此外，为了防止QT失稳，输出电路通常采用反相式。

为了提升性能，一般会对输出电路进行并联、图桥、毛细管等方式的设计。

三、电路设计方案1、前置放大器前置放大器的作用是将输入的信号放大到足够的电平，为后续放大器提供足够的电流。

此处采用了双差分放大器作为前置放大器，其电路如下图所示：（图1）其中，Q1、Q2为输入级，Q3、Q4为相容器，R1、R2为电流源，C1、C2、C3为耦合电容，R3、R4、R5、R6、R7为偏置电阻。

PA8157是一款高保真、高效率、低EMI、免滤波、5W单声道D类音频功率放大器。

PA8157内部集成智能增益控制（AGC）功能，通过检测输出信号的大小智能调整系统的增益，避免了过载对于扬声器的损害，防止了音量过大时破音，提高了听觉体验。

PA8157采用了全差分免滤波PWM调制的系统架构，具有较好的抗干扰能力。

其内部集成的过温保护、欠压保护、过流保护、“咔哒”杂音抑制等功能模块，给PA8157提供了更强壮的鲁棒性，使其拥有了更好的适应能力。

PA8157采用了典型的SOP_8封装。

图1.典型应用图应用蓝牙音箱便携式音响设备玩具特点免滤波D类集成（自动增益控制）AGC功能输出功率5W@2Ω（THD+N=10%，5.3V）工作电压域：2.5V～5.5V低失真THD+N=0.04%@1W，5VPOP声抑制效率最高达88%高PSRR=75dB@217Hz过流、过温、欠压保护全差分/单端输入低噪声70μVrms（GAIN=10V/V）失调电压<20mV静态电流6mA@5V关断电流<0.1μASOP_8封装图2.PA8157封装图管脚定义极限参数注1注1：超出以上所列极限参数，可能造成器件的永久损坏。

以上给出的仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标不予保证。

长期在极限条件下工作，会影响器件可靠性。

R IN=10KΩ，C IN=100nF，T A=25℃，VDD=3.8V，除非有特殊说明图3.谐波失真+噪声 Vs. 输出功率图4.谐波失真+噪声 Vs. 频率图5. 输出功率 Vs. 输入幅度图6. 增益 Vs. 频率图7. 效率 Vs. 输出功率图8. AGC触发时间图9. AGC释放时间图10. PA8157测试原理图PA8157为脉冲输出方式，如图9所示，需要在两个输出各接一个低通滤波器将开关调制频率滤除，然后测量滤波器的差分输出即可得到模拟输出信号，VOP和VON被低通过滤后的差分输出波形和相减后的波形如下图所示。

高保真音频功率放大器设计高保真音频功率放大器是一种能够放大电信号的设备，用于驱动扬声器或头戴耳机等音响设备。

它的设计目标是尽可能地保持输入信号的原始特性，同时输出高质量的音频信号。

本文将介绍高保真音频功率放大器的设计中的关键因素和步骤。

首先，设计一个高保真音频功率放大器的关键因素之一是选择合适的放大器拓扑结构。

通常使用AB类放大器作为高保真音频功率放大器的基本拓扑结构。

AB类放大器有两个工作状态，A类状态用于低功率操作，而B类状态用于高功率操作，这可以提供高效率和低失真的输出。

其次，使用线性化技术对放大器进行线性化处理也是关键因素之一、线性化技术的目的是减小失真并提高放大器的线性度。

常见的线性化技术包括负反馈、反噪音技术、温度补偿技术等。

负反馈是一种将输出信号与输入信号相比较的技术，通过调节放大器的增益和频率响应来减小失真。

反噪音技术通过消除输入信号中的噪音来提高放大器的信噪比。

温度补偿技术可以有效地消除温度对放大器性能的影响。

另外，选取合适的元件和电路参数也是设计高保真音频功率放大器的重要步骤之一、首先，选取合适的功率管要求其具有低失真、高带宽等特性。

其次，电源的设计也很关键。

音频功率放大器的电源设计需要保证输出信号的稳定性和供电的整洁性，以避免电源噪声对音频信号的干扰。

辅助电路、滤波器、阻抗匹配网络等也需要合理选取和设计。

最后，进行实际的电路实现和调试是设计过程的最后一步。

设计者需要通过仿真和实际测量来验证设计的性能和指标。

同时，还需要不断地调整电路参数和元件选择，以达到设计要求。

综上所述，设计高保真音频功率放大器需要考虑到拓扑结构的选择、线性化技术的应用、元件和电路参数的选取等关键因素。

通过合理设计和调试，可以实现高保真和低失真的音频放大效果。

1 高保真前级（HIFI 前级，前置放大器）的作用1.1 高保真前级（HIFI 前级，前置放大器）音量控制很多高保真音频信号都很小，有的信号输出1Vrms（2.8Vpk-pk），有的信号源2Vrms，这样功放不能发挥足够的功率，需要把信号幅度放大，输入到功率放大器，然后通过高保真前级（前置放大器）调整音量，这是大部分人对前级（前置放大器的理解），当然这也是前置放大器或者前级最重要的功能，其实前级的作用远不止这些，后面会分别介绍。

前级信号幅度的放大（有些前级只是buffer，增益为0dB，1倍放大关系，常见的是10倍放大关系）是一个非常大的挑战，不仅要保证高保真信号源的原汁原味，更加重要的是要符合信号源输出的特性，引入尽量低的噪音（噪声），保持原来的信号的动态范围和信噪比，这就对电源的设计，器件的选择，系统的组装和设计提出了巨大的挑战，这也是很多前级为什么比后级昂贵的重要原因，尤其很多时候HIHG \\nEND 前级的价格都是出人意料的昂贵。

模拟HIFI 前级结构：【为什么非要用高保真前级（HIFI 前级，前置放大器）调整音量呢，利用声卡或者其他的数字方式可以实现吗？】答：数字调整音量用的数字算法，比如16bit的DAC，通过乘除实现音量的变化，但是问题在于，计算机或者数字设备存储信息的时候才用的二进制的方式，没有办法除尽（余数不准确），只能取近似的数值，尤其音量衰减比较大的时候，会引入严重的误差和错误，这个误差和错误直接导致音质和听感的本质变化，这种误差和错误可以计算出来，详细的计算（纯粹的数学运算）这里不做讨论。

采用高保真前级（前置放大器），保证数字信号的原汁原味，然后通过模拟的方式调整音量（也有部分是数字前级，采用高级的DAC技术，比如32bit\\nDAC技术），这样就可以减小上面所提到的错误和误差（这种误差和错误仍然存在，只是影响非常小），模拟的方式也并非没有缺点，模拟的处理技术会引入多余的噪声（噪音），会引入低噪，同时还会改变信号的模拟特性，这些特性很难得到一个全面的优秀，更加多时候我们只有平衡各个因素的影响进行取舍，这也造成前级设计的困难和代价的高昂。

第八届“西华杯”学生课外学术作品竞赛论文作品名称: 高保真音频放大器团队成员：指导教师:年月日摘要：LM4766是美国NS公司推出的双声道大功率放大集成电路，每个声道在8Ω的负载上可以输出40W平均功率，而且失真小于0.1%，在国家半导体公司的产品系列中，LM4766被归入“序曲（overture）”系列，属于最高端的单片双声道音频功率放大集成块。

关键词：高精度稳压、双运放功率放大、LM4766、NE5532一、引言LM4766的功率集成电路其失真和信噪比都是很不错的，LM4766能做到在人耳可闻频段，30W功率输出的情况下仅仅只有0.06%的失真和噪声值利用LM4766为芯片的功率放大器有如下优点：该集成块内部还具有完善的保护措施：过压、欠压、过载、超温（165℃时输出自动关闭，155℃时自动恢复工作）及该安全工作区SPIKE 峰值保护。

另外，LM4766 内部的两个声道都具有独立的静音电路，并且通过两根引脚引出。

它的作用是可以关闭LM4766 的输入，使内部的功放没有任何信号输出，这两根引脚以一定方式连接后，能消除开机过程中的冲击。

二、设计要求1、40W功率功率输出的情况下失真小于0.1%2、使用正负25V电源3、具有过压、欠压和热保护三、LM4766的简介1、LM4766主要规格：目的分析＋2×30持续在1 kHz平均输出功率为8Ω 0.1%（max）目的分析的连续平均在1 kHz输出功率2×30到8Ω 0.009%（typ）给定：功率输出 30Wrms负载阻抗 8Ω输入电平 1Vrms(max)输入阻抗 47kΩ带宽 20Hz−20kHz±0.25dB最大电源电压Max supplies ≈± (VOPEAK + VOD) (1 + regulation)2、LM4766内部结构等效电路图：3、LM4766经典电路：四、利用NE5532驱动放大：1、NE5532特点NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器。

题目名称：高保真音频功率放大器姓名：朱**班级：测控112学号：日期：2013年*月*日模拟电子电路课程设计任务书适用专业：测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化设计周期：一周一、设计题目：高保真音频功率放大器的设计与调试二、设计目的音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。

音频频率范围约为20 Hz～20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。

音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。

非线性失真尽可能小。

三、设计要求及主要电路指标设计要求：设计并仿真高保真音频功率放大器。

1、方案论证，确定总体电路原理方框图。

2、单元电路设计，元器件选择。

3、仿真调试及测量结果。

主要电路指标输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。

四、仿真需要的主要电子元器件1、运算放大电路2、BJT 三极管3、滑线变阻器4、电阻器、电容器等五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。

1、对所测结果进行全面分析，总结消除交越失真的办法。

2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。

3、给出完整的电路仿真图。

4、体会与收获。

一、方案论证与比较1.1 方案提出方案一：甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。

甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。

因此，不存在开关失真和交越失真等问题。

甲类放大器始终保持大电流的工作状态。

方案二：OCL互补对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。

驱动级应用运算放大器μA741来驱动互补输出级功放电路。

功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。

课程设计任务书初始条件：可选元件：集成功放LA4100或LA4102；集成功放4430；集成功放TD2030；集成功放TDA2004、2009；集成功放TA7240AP（集成功放的选择应满足技术指标）。

电容、电阻、电位器若干；或自备元器件。

直流电源±12V，或自备电源。

可用仪器：示波器，万用表，毫伏表要求完成的主要任务:（1）设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。

完成对高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。

（2）设计要求①输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。

（选做：用PSPICE或EWB软件完成仿真）③安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。

时间安排：1、2007 年1月12日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。

2、2007 年1月13日至2007年1月19日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。

3、2007 年1月19日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日1 绪论1.1功率放大器简介利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。

因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。

经过不断的电流放大，就完成了功率放大。

1.2常用集成功率放大器认识集成功率放大器不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少、安装调试简单、使用方便等等优点、而且在性能上也优于分立元件，广泛应用于收录机、电视机、开关功率电路、伺服放大电路中，输出功率为几百毫瓦到几十瓦。

d类纯后级功放
D类纯后级功放是一种高效、高保真的音频功率放大器，它采用数字信号处理技术，能够提供高达90%以上的转换效率和接近1的功率因数。

与传统的A、B、AB类功放相比，D类功放具有更高的工作效率、更低的能耗和更小的体积，因此在家庭音响、汽车音响等领域得到了广泛的应用。

D类纯后级功放的主要特点是：
1. 高效率：由于采用了数字信号处理技术，D类功放能够将输入的模拟信号转换为数字信号进行处理，从而避免了传统模拟放大器中的失真和能量浪费问题，提高了放大器的效率。

2. 低功耗：由于D类功放的工作频率比传统的A、B、AB类功放高得多，因此其功耗也相应降低了很多。

这使得D类功放在使用相同电源的情况下可以提供更高的输出功率。

3. 小体积：由于D类功放的设计相对简单，没有像传统放大器那样的变压器、电容器等元件，因此其体积相对较小，便于安装和使用。

tpa3250指标TPA3250是一种高效、高保真的音频功率放大器模块，由德州仪器（Texas Instruments）公司设计和制造。

该模块集成了一个数字音频处理器和一个4 × 260W威尔逊增益级，可为音频系统提供出色的性能和音质表现。

在本文中，我们将详细介绍TPA3250的一些重要指标。

首先，让我们来看一下TPA3250的输出功率。

该模块具有4个独立的功率放大器，每个通道的输出功率可达260W。

这意味着TPA3250能够提供强大的音量和动态范围，适用于大型音响系统和家庭影院系统。

其次，TPA3250具有低失真和高保真度。

该模块采用了德州仪器的PurePath技术，通过数字信号处理器（DSP）和先进的模拟电路，能够实现非常低的失真和噪音水平。

这意味着音频信号在经过TPA3250放大器时能够保持原始的音质和细节，提供高保真度的音频体验。

除了低失真和高保真度，TPA3250还具有很好的功率效率。

该模块采用了先进的类D放大器设计，有效地减少了能量浪费和发热。

这不仅有助于延长模块的使用寿命，还能降低整个音频系统的功耗。

通过提高功率效率，TPA3250还可以减少对散热系统的需求，为音频系统的设计提供更多的灵活性。

此外，TPA3250还具有灵活的数字音频处理功能。

该模块集成了一个数字信号处理器，可以对音频信号进行实时处理和调整。

通过使用配套的软件工具，用户可以根据自己的需求来定制音频处理算法，如均衡器、混响和延迟等。

这使得TPA3250成为一个非常强大和灵活的音频功率放大器。

最后，值得一提的是，TPA3250还具有较高的可靠性和稳定性。

该模块采用了德州仪器的高质量制造工艺和封装技术，能够在恶劣的工作环境下提供稳定的工作性能。

此外，TPA3250还具有过热保护、短路保护和过电流保护等安全功能，能够有效保护音频系统免受损坏。

总结起来，TPA3250是一款功能强大、高效、高保真的音频功率放大器模块。