基于SRS环绕声家庭影院放音系统设计(7)

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6功率放大器与后级放大器的设计

6.1 功率放大器设计

6.1.1 功率放大器芯片选择

在AV功放中，功率放大电路的作用就是将前级电路送来的微弱电信号进行放大，从而推动扬声器，完成电信号到时声信号的转换过的过程。由于功率放大器电路在整个电压放大过程中处于最末级，因此其性能直接影响到功放的整体性能和功放的效率[8]。

目前，AV功放中采用的功率放大电路主要有分立元器件组成的OCL电路和集成电路两种形式。通过对OCL电路与集成运放的比较，本设计最终选择LM1875集成芯片作为功放。

6.1.2 LM1875的性能介绍

LM1875是一款由美国国家半导体公司研发的功放集成块。LM1875采用T0-220封装结构。它在使用中外围电路少，而且具有完善的过载保护功能。在4Ω或8Ω负载时，提供±25V电压时，输出功率可达20W；提供±30V电压时，其输出功率达30W。在输出功率为20W时，频率为1KHz时，共失真度为0.015％；同时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。表6-1为LM1875在电源电压VCC=+25V，VEE=-25V，温度T=25C，RL=8Ω时AV=20，f0=1KHz时的电气特性图：

表6-1 LM1875的电气特性图

参数 条件 典型值

电源电压 输出功率POUT=0W 70mA

输出功率 THD=1% 25W 失真度 POUT=20W, fo=1 kHz 0.015 %

POUT=20W, fo=20 kHz 0.05 0.4 % 0.4% POUT=20W, RL=4W, fo=1 kHz 0.022 %

POUT=20W, RL=4W, fo=20 kHz 0.7%

偏移电压 ±1mV 输入偏置电流 ±0.2μA 输入失调查电流 0μA 开环增益 直流 90dB 最大转换速率 20W, 8W, 70 kHz BW 8 V/μs 极限电流 VOUT = VSUPPLY ?10V 4A 等效输入噪声电压 RS=600W 3μVrms

LM1875的封装，如图6-1所示。

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图6-1 LM1875的引脚封装图

6.1.3 功率放大器的设计

经过分析，LM1875将采用双电源供电模式，图6-2为LM1875所设计的功率放大器电路图。

图6-2 LM1875功率放大器的电路图

功率放大器的电源是单独供电的：在4Ω或8Ω负载时，提供±25V电压时，输出功率可达20W；提供±30V电压时，其输出功率达30W。由于选取的是8Ω负载的扬声器，因而选择±25V电压供电。同时采用multisim进行仿真[6]。图6-3为功率放大器LM1875在输入电压为峰峰值为2V时的负载输出电压仿真图：

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图6-3 LM1875功率放大器的负载电压仿真图

6.2 后级放大器的设计

本课题中，要设计输出功率达20W的放音系统，其功放电路如图6-2所示。由公式

U02 P0? (6—1)

RL

可知 U0?RLP0?12.65V。

1，Z2?10000，则在下限频率f?20Hz时，

jw?22?10?6Z?Z2 AU?1?11倍

Z1U12.65则对于功率放大器输入电压有效值为UI?0?而对于常用信号源其高?1.15V。

AU110.05?0.035V。在前电平输出音源在50mv~500mv区间内。取最小值，则有效输入Ui1?2级放大器中，放大倍数约为25倍，则U01?Ui1?25?0.875V，而功率放大器需要的输入电

1.15?1.3倍。本设计中，取后级放大为1.5倍放大。压为1.15V。则需要后级放大AV2?0.875采用NE5532作为放大器芯片，其放大电路如图6-4所示：

对于功率放大器，Z1?1000? 26

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图6-4 后级放大器电路图

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7 放音系统电源及音箱的设计

7.1 放音系统电源的设计

设计一个系统时．电源的设计起着重要的作用。电源电路为整个系统供应能量，其质量将直接影响整个系统的质量。为了保证整个系统工作稳定，电源电路必须能够达到输出稳定电压，电源内阻小，功率大，效率高，反应速度快，输出电压波纹系数小的特点。在本文的设计中用到的直流电源有?25V，?15V，它们是对功放进行供电的；本文中还需设计一个?12V直流电源，它是为前置级供电的。这里设计这三种供电电源[10]。

7.1.1 功放系统对电源的要求

功放所要求的电源电路，要能提供足够的电流，这样才能保证功放有足够的功率输出。同时电源中桥式整流电路的二极管选取要考虑两个因素，一是二极管的耐压性，二是二极管的最大电流。此外，滤波电容的选取也要考虑两个因素，一是电容容量的选择，二是电容耐压值的选择[11]。

7．1．2 电路参数的计算及元器件的选配

(1)功放电源的设计

功放电源电路如图7-1所示：

图7-1 功放电源电路

此图为功放的电源电路图，图中，C3～C10的作用是去掉干扰信号。 变压器的次级功率:

P2?I2?U2 (7—1)

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