——功率放大器設計
院系： 電氣工程學院
專業： 測控技術與儀器
班級姓名
學號： 1201104206
指導教師： 王軍劉銀輝
2023年 6月 25日
第一章緒論 1
第二章系統總體設計及方案論證 2
2.功率放大器設計目的 2
2.2集成功率放大器 2
2.3放大器原理 2
2.4方案設計 3
2.4.1方案一 3
2.4.2方案二 5
第三章電路原理 8
3.1 電路分析 8
3.3 實驗器件介紹 9
3.3.1 lm386 9
3.3.2 9013三極體描述 10
3.3.3 揚聲器 11
第四章電路焊接及除錯 13
4.1 功率放大電路protel dxp電路原理圖 13
4.2 焊接電路板前期準備 13
4.3 電路板的裝配除錯 14
4.4製作中應注意問題 15
4.4.1 手工焊錫注意事項 15
4.4.2 lm386應用注意事項 15
第五章總結與展望 17
致謝 18
附錄一 19
參考文獻 20
隨著世界的發展，科學的不斷進步，各種可攜式的電子裝置成為電子裝置的一種重要的發展趨勢。從現在流行的智慧型手機，到作為娛樂裝置的*****器，已經成為差不多人人具備的可攜式電子裝置。陸續將要普及的還有平板電腦pad，更加輕薄的超級本等等。
所有這些可攜式的電子裝置的乙個共同點，就是都有音訊輸出，也就是都需要有乙個音訊放大器；另乙個特點就是它們都是電池供電的。都希望能夠有較長的使用壽命。就是在這種需求的背景下，d類放大器開發出來。
它的最大特點就是能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。
高效率的音訊放大器不只是在可攜式的裝置中需要，在大功率的電子裝置中也需要。因為，功率越大，效率也就越重要。而隨著人們的居住條件的改善，高保真音響裝置和更高檔的家庭影院也逐漸開始興起。
在這些裝置中，往往需要幾十瓦甚至幾百瓦的音訊功率。這時，低失真、高效率的音訊放大器就成為其中的關鍵部件。
音訊功放的主要效能指標有輸出功率，頻率響應，失真度，訊雜比，輸出阻抗，阻尼係數等。
音訊功放的原理就是對比較小的音訊訊號進行放大，使其功率增加，然後輸出。前置放大主要是完成對小訊號的放大，使用乙個同向放大電路對輸入的音訊小訊號的電壓進行放大，得到後一級所需要的輸入。後一集的主要對音訊進行功率放大，使其能夠驅動電阻而得到需要的音訊。
通過對低頻功率放大電路的剖析，對功率放大器的工作原理有較深入的了解。在講解低頻功率放大電路的原理中，結合介紹了常見的電子電路，如前置放大電路、音調控制電路、音量控制電路等。掌握這些電路的特點，能為進一步學習電子技術打下一定的基礎。
（1）學習電子電路、用到所學的電子技術模擬部分中的音訊放大電路。
（2）熟悉各種功放電路的原理，熟悉各個電子元件的屬性和功能。
（3）進行硬體和電路板的製作和安裝。
（4）學會使用書本上的所學到的知識，實現理論和實踐相結合。
隨著線性積體電路的發展集成功率放大器的應用日益廣泛。otl、ocl等電路均有各種不同輸出功率和不同電壓增益的多種型號的積體電路。整合功率放大電路的效能指標是應用整合功率放大的依據。
整合功率放大電路的主要效能指標有最大輸出功率、電源電壓範圍、電源靜態電流、電壓增益、頻頻寬度、輸入阻抗、輸入偏置電流、總諧振波失真等。而整合功率放大電路可分為lm386整合放大電路、la410系列功放積體電路、lm287整合放大電路、tda1514a整合放大電路等。
在模擬電子線路中，電訊號經過放大之後，往往要去推動執行機構完**們所預期的功能，例如推動喇叭發聲，推動繼電器實現控制等。執行機構要正常工作都需要從電路中獲取較大的電能。往往要求放大電路的末級（即輸出級）輸出一定功率以驅動負載。
因此，放大電路的末級均由功率放大器組成。
功放(功率放大器)的原理就是利用場效電晶體的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入訊號變化的電流。 因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流訊號電流。經過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。
而場效電晶體則是用柵極電壓來控制源極與漏極的電流，其控制作用用跨導表示，即柵極變化一毫伏，源極電流變化一安，就稱跨導為1，功率放大器就是利用這些作用來實現小訊號控制大訊號，從而使多級放大器實現了大功率的輸出，並非真的將功率放大了。
針對功率放大器的特點有以下幾項要求：1.要求輸出功率盡可能大；2.
電源轉換效率要高；3.非線性失真要小；4.功放管的散熱要好。
主要討論的技術指標有最大不失真輸出功率、電源效率、功放管的極性引數及電路防止失真的措施。功率放大器分為甲類功率放大器、乙類功率放大器和甲乙類功率放大器。
本課題採用lm386作為功率放大器，確定各級的增益分配，放大倍數vs. db數0db：一般將訊號電平（0db）即0.775v作為衡量放大器靈敏度的參考標準。
因為採用的整合晶元lm386，其輸出功率為20w，又因為輸入端的輸入不確定，則整個電路的增益也為不確定的。
這次音訊放大電路設計為有一端為音訊輸入端，在音訊輸入端插入我們要的音訊輸出裝置在我們設計的電路板上，通過lm386作為功率放大器，和滑動變阻器來調整電流的大小，起到限制電流，保護電路 、改變電路中電壓的分配，都是使用滑動變阻器來控制的，在通過音訊輸出端來接入音響或喇叭來完成音訊的放大。
方案一框圖如圖2-1所示，具體方案設計如下：
1.通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時增益為20db。
2.pcb設計時，所有外圍元件盡可能靠近lm386；地線盡可能粗一些；輸入音訊訊號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。
3.選好調節音量的電位器。質量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10k最合適，太大也會影響音質。
4.盡可能採用雙音訊輸入/輸出。好處是：「＋」、「－」輸出端可以很好地抵消共模訊號，故能有效抑制共模雜訊。
5.第7腳（bypass）的旁路電容不可少！實際應用時，bypass端必須外接乙個電解電容到地，起濾除雜訊的作用。
工作穩定後，該管腳電壓值約等於電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上公升、 下降速度，有效抑制雜訊。
6.減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：
隔直+耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音訊的交流訊號。它與揚聲器負載構成了一階高通濾波器。
減小該電容值，可使雜訊能量衝擊的幅度變小、 寬度變窄；太低還會使截止頻率（fc＝1/(2π*rl*cout)）提高。分別測試， 發現10uf/4.7uf最為合適。
7.電源的處理，也很關鍵。如果系統中有多組電源，太好了！
由於電壓不同、 負載不同以及併聯的去耦電容不同，每組電源的上公升、下降時間必有差異。 非常可行的方法：將上電掉電時間短的電源放到+12v處，選擇上公升相對較慢的電源作為lm386的vs，但不要低於4v，效果確實不錯！
圖2-1 lm386外接元件最少的電路圖
圖2-2中左部分是基極分壓式射極偏置電路的改變電路，如圖2-3所示，現在可以將滑動變阻器當成電阻，將電路變成基極分壓式射極偏置電路，現我們來討論基極分壓式射極偏置電路。其中rb1和rb2是基極偏置電阻。 c1是耦合電容，將輸入訊號vi耦合到三極體的基極。
rc是集電極負載電阻。 re是發射極電阻，ce是re的旁路電容，它為交流訊號提供通道，避免了re對輸入訊號的衰減。ce的電容量一般為幾十微法到幾百微法。
c2是耦合電容，將集電極的訊號耦合到負載電阻rl上。 圖2-3（b）是圖2-3（a）電路的微變等效電路。
(1)穩定靜態工作點原理
設流過基極偏置電阻的電流ir>>ib，因此可以認為基極電位vb只取決於分壓電阻vb與三極體引數無關，不受溫度影響。 靜態工作點的穩定是由vb和re共同作用實現，穩定過程如下：
設溫度公升高→ic↑→ie↑→vbe↓→ib↓→ic↓
其中：ic↑→ie↑是由電流方程 ie ＝ ib＋ic得出，ie↑→vbe↓是由電壓方程vbe＝ vb－iere得出，ib↓→ic↓是由 ic ＝βib得出。
由上述分析不難得出，re越大穩定性越好。但事物總是具有兩面性，re太大其功率損耗也大，同時ve也會增加很多，使vce減小導致三極體工作範圍變窄。因此re不宜取得太大。
在小電流工作狀態下，re值為幾百歐到幾千歐；大電流工作時，re為幾歐到幾十歐。
(2)溫度對靜態工作點的影響
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