桂林电子科技大学信息科技学院《模拟电子技术》实训报告学号姓名指导教师：2011 年12 月30 日实训题目：音频功率放大器1 整机设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务功率放大器的主要功能是将不同的输入信号进行一定的功率放大，用以推动负载喇叭发声。
为了使输出的音频达到较好的性能指标，希望在一定的伏在条件下输出功率尽可能的大，输出信号的非线性失真要小，效率要高，同时还要有高、低音频的调整以满足不同的音源和个人爱好。
1.1.2 性能指标要求（1）额定输出功率≥3W（fi =1KHz，Ui=200mV）；（2）频率响应范围100Hz~20KHz；（3）高、低音频端提升或衰减±3dB。
1.2 整机实现的基本原理及框1.2.1 基本原理单声道功率放大器，由于信号源的电压往往都较小，所以在输入端先由1~3级电压放大器（第一级通常是射随器）对音频信号进行电压放大。
然后再由音调控制电路对音频信号中的高频低频部分进行提升或衰减补偿以改善最后输出的音质效果。
最后通过音量大小的控制输入到功放进行功率放大以推动喇叭发声。
ＬＭ１８７５是美国国家半导体公司生产的，单声道功放集成电路。
发烧友对其音质评价，均好于功率相当的ＴＤＡ２０３０。
其音质颇具胆味。
ＬＭ１８７５采用Ｔ０２２０塑封，最高工作电压±３０Ｖ，最高工作电流４Ａ，当±２1供电，负载８Ω，频率１ＫＨＺ时，输出功率可达２５Ｗ。
电压范围：单电压15~60V ,或±30V静态电流：50mA输出功率：30W谐波失真：＜0.015%，当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时额定增益：26dB，当f=1kHz时工作电压：±17V转换速率：18V/μS (9V/μS)1.2 整机实现的基本原理及框图从方框图可知，单声道功率放大器由前级放大、音调控制、音量控制、功放和喇叭五部分组成。
由于信号源的电压往往都较小，所以在输入端先由1~3级电压放大器（第一级通常是射随器）对音频信号进行电压放大。
然后再由音调控制电路对音频信号中的高频低频部分进行提升或衰减补偿以改善最后输出的音质效果。
最后通过音量大小的控制输入到功放进行功率放大以推动喇叭发声。
双声道功率放大器实际上两路完全一样的单声道放大器并联构成，二者分别独立放大各自输入的音频信号。
一、直流稳压电源的工作原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
四个环节的工作原理如下：(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。
3300uF的电容是滤低频，104的独石电容是用来虑高频。
(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
2 各功能电路实现原理及电路设计2.1部分功能实现原理图2.1.1 电源电路原理图网上资料图片2.1.2放大部分及音色和音量调节部分LM1875功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和LM1875放大电路以及电源供电电路三大部分组成，音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W02组成低音控制电路；C03，C04，W03组成高音控制电路；R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。
放大电路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C066等组成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10的作用是防止放大器产生低频自激。
本放大器的负载阻抗为4→16Ω。
为了保证功放板的音质，电源变压器的输出功率不得低于80W，输出电压为2*25V，滤波电容采用2个2200UF/25V电解电容并联，正负电源共用4个2200UF/25V的电容，两个104的独石电容是高频滤波电容，有利于放大器的音质。
官方接法：3 制作与调试过程3.1印刷电路板的装接电路的PCB布线很重要，这直接影响了功率是否能放大，电子产品的地线设计是极其重要的，无论低频电路还是高频电路都必须要个遵照设计规则。
高频、低频电路地线设计要求不同，高频电路地线设计主要考虑分布参数影响，一般为环地，低频电路主要考虑大小信号地电位叠加问题，需独立走线、集中接地。
从提高信噪比、降低噪音角度看，模拟音频电路应划归低频电子电路，严格遵循“独立走线、集中一点接地”原则，可显著提高信噪比。
音频电路地线可简单划分为电源地和信号地，电源地主要是指滤波、退耦电容地线，小信号地是指输入信号、反馈地线。
小信号地与电源地不能混合，否则必将引发很强的交流声：强电地由于滤波和退耦电容充放电电流较大（相对信号地电流），在电路板走线上必然存在一定压降，小信号地与该强电地重合，势必会受此波动电压影响，也就是说，小信号的参考点电压不再为零。
信号输入端与信号地之间的电压变化等效于在放大器输入端注入信号电压，地电位变化将被放大器拾取并放大，产生交流声。
增加地线线宽、背锡处理只能在一定程度上减弱地线干扰，但收效并不明显。
有部分未严格将地线分开的PCB由于地线宽、走线很短，同时放大级数很少、退耦电容容量很小，因此交流声尚在勉强可接受范围内，只是特例，没有参考意义。
PCB布局布线要注意：运放正相端对地电阻连线一定要靠近正相端，这个电阻和直流偏置电压有关，也是输入回路的偏压限流电阻，降低它的值可以减少输出直流偏移电流，但要和输入偏压电流以及前段截止频率联系和运放负相端连接的反馈电阻一定要靠近负相端，连线要短隔离电阻一定要靠近负相端连接，该点许用于隔离容性负载，防止振荡输入和输出不要同一个地。
包括元件也一样，尽量使输入的元件远离输出端，对于象2030一类的接地必须在输入和输出的中间点，电源地必须和输出地一起模拟电路不地不能形成回路,要注意大电流和小电流的信号电路不能过近,负反馈端不能与输出距离过近,各条要接地的电路分别走线,最终汇聚一点.，信号线尽量避免和其他走线平行，否则会引起自激。
两条电源线长度不要相差太大还得注意散热的问题.注意数字信号不要靠近和穿越功放芯片变压器摆放的位置不好,会大增加噪声的，对器件影响最少的摆放就是正面对着元器件。
因为变压器两边的干扰是最大的3.2 电路的检测在通电调试电路之前首先用万用表检查线路，看是否有虚接、断接的情况，各线路是否有问题；其次是检查各元器件是否全部接完，是否接正确，有没有接错接反的情况，还要确保元器件有没有虚焊。
在进行了以上的操作之后就进行下一步的电路调试。
LM1875对电源的要求很高，要＜0.2的差值，所以应该先测量输入电压即3，5脚的输入电压是否为±17V，再测量4脚输出是否＜30mv。
4 电路测试4.1测试仪器与设备（1）SS-7802A双踪示波器（2）EE1642B1函数信号发生器（3）毫伏表（4）数字万用表（5）mp3及音箱4.2 性能指标测试接入信号源，并在输出端接到示波器，把信号调到1KHz 200mvp观察输出波形并记录，调节音量电位器，观察波形变化，记录幅度范围，计算输出功率及放大倍数，调节音色电位器，观察波形，并观察高低音的幅度。
P=U2/R=(V pp/22)2/R≈9.41W（f i=1KHz,Ui=200mV,V pp=27V，R=8Ω）左右声道一样频率响应范围6Hz~200KHz高、低音频端提升或衰减±3dB4.3 误差分析1电源线到芯片的距离不相等导致电流电压偏差2.信号线与其他走线平行导致少许自激3.变压器的放置对电路产生影响5 实训心得体会通过这次实训我学习到了很多，只有当理论用于实际的时候才发现学习到的知识是多么的苍白，理论学的再好不会运用也只是纸上谈兵。
在实训刚开始的时候以为很简单的就是布局布线，并未在意，只是单纯的以为和以前学习Protelde 的时候一样就是把图布好，使线走的尽量简单，其实不是如此，还要考虑很多实际问题，比如元器件摆放就很讲究，音频输入输出接口肯定是要靠近板子的外沿，否则再漂亮的布局也是不实际的。
双联单联电位器的可调端朝外才会方便。
所谓“磨刀不误砍柴工”电路的布局比较整齐的话如果出现问题也比较好查找，所以前期PCB布局的时间花的多也是值得的。
实训遇到问题及解决1.此次实训也让我重温了一下以前电子技能实训学习的元器件，二极管有银色边的就是正极，但是由于粗心把四个二极管全部反接了，一接电，电容立马鼓起来了，所以对于有电的工作还是小心再小心，不仅如此以后什么事情都应该小心比较好。
2.接LED的时候就记得长正短负而不去注意电路的正负，理所当然的认为短的就直接接地，所以后来就只有一个灯亮。
3.音频输入接口接触不良导致输出无声音，因为刚开始做出来无示波器可以调试就直接用音频线连一个输入，再接一个音箱输出，试听声音，由于接口问题纠结了很久。
4.画封装的时候忽略了LM1875的宽度，所以LM1875的封装小了点，由于对面有个电阻，而电阻被散热片压着，由于磨损把电阻的绝缘皮给磨破了，所以在测试的时候产生了干扰，波形就会有影响，在接入声音的时候输入声音也会小很多元器件清单：电源部分原理图：运放部分原理图：PCB布局图：6 参考文献[1] 李长俊．模拟电子技术．北京：科学出版社，2010[2] 孙肖子．模拟电子电路及技术基础（第二版）．西安：西安电子科技大学出版社，2008[3]百度文库。