模拟电路（七）

音频功率放大器

姓名：朱贤炜 学号：22021211975

一、音频功率放大电路

音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。音频功率放大电路基本组成框图如下：

作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。

为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足。

1、语音放大电路：

语音放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。

2、带通滤波器：

用运放构成带通滤波器。信号范围较宽，可以用2个运放分别构成低通和高通并串联。

3、功率放大电路：

对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。

功率放大器可采用使用最广泛的OTL（Output Transformerless）功率放大电路和OCL（Output Capacitorless）功率放大电路，两者均采用甲乙类互补对称电路。OTL功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。这种功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好，在实际电路中得到了广泛的应用。

功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。

二、仿真

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，通过话音放大器不失真地放大声音信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号；功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下，给负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。

应根据设计要求，合理分配各级电路的增益，功率计算应采用有效值。基于运放LM324构建话音放大器与宽带滤波器。功率放大器可选用OCL功率放大电路，采用甲乙类互补对称电路，这种功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好，在实际电路中得到了广泛的应用。

对于负载来说，OCL电路是射极跟随器，且为双向跟随，利用射极跟随器的优点——低输出阻抗，提高了功放电路的带负载能力，这也正是输出级所必需的。由于射极跟随器的电压增益接近且小于1，所以在OCL电路的输入端必须设有推动级，且为甲类工作状态，要求其能够送出完整的输出电压；又因为射极跟随器的电流增益很大，所以它的功率增益也很大，这就同时要求推动级能够送出一定的电流。推动级可以采用晶体管共射电路，也可以采用集成运算放大电路，请自行查阅相关资料。

在Multisim软件仿真时，用幅值电压为5mV的频率1kHz正弦波信号代替话筒输出的语音信号，用8欧姆电阻替代扬声器。电路所使用的虚拟三极管功耗不得超过400mW，LM324的输出电流必须处于安全工作范围，不超过正负40mA。

三、总结

1. 引起噪声、自激、失真现象的原因是什么？

噪声：电源干扰噪声、接地回路噪声、设备内部电路产生噪声等；

自激：一种可能是将负反馈连接成正反馈了；还有可能是在频率较大时，其输出相移超过180°同时，AF＞1；

失真：输入信号过大，静态时输出不是0等。

2.静态时输出端有电压什么原因？

我在进行这一实验时，静态时输出仍有电压是示波器不准确导致的；布线等因素都会使电路内部产生噪声电压。

3. 如何测量音频功放电路的输入灵敏度和噪声电压？

没有输入信号（即将输入端对地短路）时，测得的输出电压有效值即为噪声电压，用示波器测量。 最大不失真输出电压时所对应的输入电压，即为输入灵敏度Vimax。用示波器测量。