高保真音頻功放器設(shè)計(jì)

摘要：針對高品質(zhì)音頻的需求，設(shè)計(jì)了一種高保真音頻放大器。該音頻放大器主要由信號放大電路、功率放大電路和有源濾波電路組成，其中信號放大部分采用場效應(yīng)管及運(yùn)算放大器。其受外界的干擾性較小，穩(wěn)定性較高，放大倍數(shù)可達(dá)到20～30倍，隨需要而進(jìn)行調(diào)節(jié)。功放部分采用LM4766型芯片，采用差動(dòng)放大電路對信號實(shí)現(xiàn)音頻信號的放大，失真小于百分之零點(diǎn)一。濾波電路采用了二階有源低通濾波電路，對輸入的音頻信號進(jìn)行處理。該設(shè)計(jì)的音頻功率放大器具有失真度小、增益可調(diào)、體積小等特點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：音頻功放；LM4766；甲乙類放大器；高保真

本文設(shè)計(jì)了以AB類音頻功放集成芯片LM4766為主要元器件的高保真音頻功率放大器，其克服了A類音頻功率放大器效率低和B類音頻功率放大器信號容易產(chǎn)生交越失真的缺點(diǎn)，同時(shí)也克服了傳統(tǒng)音頻功率放大器推動(dòng)中小型音箱時(shí)存在的音色單薄、纖弱的缺點(diǎn)，具有放大倍數(shù)高，工作穩(wěn)定，失真度極小等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于多種對音質(zhì)要求較高的場合，如車載音響設(shè)備和KTV等場合。

1 系統(tǒng)方案
設(shè)計(jì)目的是制作一款高保真音頻功放器件，以實(shí)現(xiàn)對音頻信號的高保真輸出。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要由二階低通濾波電路、差動(dòng)放大電路和功率放大電路集合而成。當(dāng)音頻信號通過左右聲道輸入后，首先經(jīng)過二階低通濾波器進(jìn)行濾波處理，保證進(jìn)入到下一級放大電路中的音頻信號的質(zhì)量；然后進(jìn)入到差動(dòng)放大電路部分進(jìn)行信號的放大(20～30倍)，最后進(jìn)入到以LM4 766為主要的芯片的功率放大電路中，實(shí)現(xiàn)失真度極小的大功率音頻信號輸出。
該高保真音頻功放器可以直接通過外面兩路音頻信號輸入，并通過判別音響中輸出的音頻信號的音質(zhì)來判斷該音頻功放器性能的好壞。作品使用簡單，僅需加上電源，接上輸入音頻信號便可以輸出高保真音頻信號。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原理分析
設(shè)計(jì)并制作完成高保真音頻功率放大器，其設(shè)計(jì)中必須考慮對音頻信號的濾波以及低失真的放大問題。為了有效地解決濾波問題，設(shè)計(jì)了二階有源低通濾波電路，對輸入的音頻信號進(jìn)行處理；之后，采用差動(dòng)放大電路對信號實(shí)現(xiàn)音頻信號的放大，同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)高保真的輸出，采用了美國NS公司推出的雙聲道大功率放大集成電路芯片LM4766，它可以達(dá)到每個(gè)聲道在8 Ω負(fù)載上輸出40 W平均功率的功放指標(biāo)，而且失真小于0．1％，屬于高端的單片雙聲道音頻功率放大集成器件。LM4766能做到在人耳可聞?lì)l段，在30 W功率輸出的情況下僅僅有0．06％的失真和雜訊值，配合前端的信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)，LM4766能發(fā)揮很好的效果。另外，電路設(shè)計(jì)采用鍍金電路板，散熱性好，在系統(tǒng)性能上可以有良好的保障。