河南科技学院机电学院电子课程设计报告
题目：音频功率放大电路
专业班级：电气工程及其自动化092
姓名：X X X
时间：2011-06-07～2011-06-15
指导教师：洪源宋长源
完成日期：2011年06月15日
音频功率放大电路设计任务书
1．设计目的与要求
设计一个音频功率放大器，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：
（1）采用直接耦合的功率放大器。
额定输出功率10W，负载阻抗8Ω。
（2）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。
（3）原则上采用分立元件设计。
（4）所设计的电路具有一定的抗干扰能力；
（5）PCB文件生成与打印输出。
2．设计内容
（1）画出电路原理图；
（2）确定元器件及元件参数；
（3）进行电路模拟仿真；
（4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出。
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录
1引言 (1)
2 总体设计案 (1)
2.1 设计思路 (1)
2.2 总体设计框图 (2)
3 设计原理分析 (2)
3.1 LA4102 的引脚排列、功用和内部框图 (3)
3.2 LA4102 的等价回路 (3)
3.3 2LA4102 的主要技术指标参数 (3)
3.4 LA4102 应用电路电路组成 (4)
3.5外围元件的作用 (4)
4电路设计流程步骤 (5)
4.1绘制原理图 (5)
4.2绘制 PCB 图 (5)
5总结与体会 (6)
6参考文献 (6)
音频功率放大电路
摘要
功率放大电路是一种能量转换电路，要求在失真许可的范围内，高效地为负载提供尽可能大的功率，功放管的工作电流、电压的变化范围很大，那么三极管常常是工作在大信号状态下或接近极限运用状态，有甲类、乙类、甲乙类等各种工作方式。
为了提高效率，将放大电路做成推挽式电路，功放管的工作状态设臵为甲乙类，以减小交越失真。
常见的音频功放电路在连接形式上主要有双电源互补推挽功率放大器OCL（无输出电容）、单电源互补推挽功率放大器 OTL（无输出变压器）、平衡（桥式）无变压器功率放大器BTL等。
由于功放管承受大电流、高电压，因此功放管的保护问题和散热问题必须重视。
功率放大器可以由分立元件组成，也可由集成电路实现。
本设计采用集成功率放大，运用日本三洋电气公司集成芯片LA4102 实现的具有一定放大倍数的音频信号。
可以运用于收录机、对讲机等小功率电路中，最后实现额定输出功率10W，负载阻抗8Ω。
关键词
1引言
在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。
所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
2总体设计方案
首先利用功率放大器将输入信号放大，然后在边缘电路用接电容或接地的方式减小失真，最后实现音频功率放大。
2.1设计思路
甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。
甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。
因此，不存在开关失真和交越失真等问题。
甲类放大器始终保持大电流的工作状态。
所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。
因而输出功率发生急剧变化时，电
源电流变化微乎其微。
由这种强大的驱动者来推动扬声器就能轻而易举的获得高保真的重放效果。
为了能得到好的音质,在设计时,我采用了前后级分离。
前臵低放和末级功放完全分离,甚至分开供电。
电路的方框图如图1所示。
2.2总体实际框图
三、电路原理
LA4102是一种应用很广的集成功放。
它常被用于收录机、对讲机等小功率电路中。
3.1、LA4102 的引脚排列、功用和内部框图
LA4102 引脚分布如图 1 所示。
它是带散热片的 14 脚双列直插式塑料封装，其引脚是从散热片顶部起按逆时针方向依次编号的。
图1
图 1 LA4102 封装外形与内部框图各引脚功用如下：
○ 1 输出端；○ 3 接地；○ 4 ○ 5 消振；○ 6 反相输入端；○ 9 同相输入端；○ 10 ○ 12退耦滤波；○ 8 公共射极电位；○ 13 接自举电容；○ 14 正电源；○ 2 ○ 7 ○ 11 空脚。
LA4102内部框图如图 1所示，主要包括以下部分：输入级为差动放大电路；激励级为高增益共射放大电路；输出级为复合管构成的准互补对称电路；偏臵电路给各级提供稳定的偏臵电流。
图中R=20kΩ电阻是集成电路内部设臵的反馈电阻，在实际应用中，通过改变接在○ 6脚的外接电阻大小，就可改变放大器电压放大倍数。
3.2、LA4102 的等价回路
即分立元件电路见图 2 所示:
图2 LA4102内部逻辑图
3．3、2LA4102 的主要技术指标参数
LA4102 主要技术指标参数见表 1：
3.4、LA4102 应用电路电路组成
分立元件代替LA4102组成的 OTL 功率放大器如图3 所示：
图3
图 3 LA4102 典型应用电路
3.5、外围元件的作用
C1为输入耦合电容；C2、C4为滤波电容，用于消除偏臵中的纹波电压；C5和C6起相位补偿作用，以消除高频寄生振荡； C7用于防止高频自激振荡； C8为自举电容，以提高最大不失真输出功率；C9起电源退耦滤波作用；C10为OTL电路输出电容。
C3、Rf与内部的20kΩ的电阻R组成交流电压串联负反馈电路。
四、电路设计流程步骤
4.1、绘制原理图
熟悉电路特点后，运用Altium Designer绘制出图 3 的原理图。
其中的LA4102
4.2、绘制 PCB 图
五、结论
分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数选择恰当，元件性能优良，设计和调试的好，则性能也很优良。
许多优质功放均是分立功放。
但只要其中一个环节出现问题，则性能会低于一般集成功放。
且为了不致过载、过流、过热等损坏元件，需要加以复杂的保护电路。
在立元件组成功放中由三极管、二极管、电阻、电容等器件组成的核心电路，提供了自由调整的余地。
集成功放电路成熟，低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调整，信噪比较小，而且电路布局合理，外围电路简单，保护功能齐全，还可外加散热片解决散热问题
致谢
本论文是在指导教师宋长源老师的悉心指导下完成的。
从设计的选题，分析过程到论文的书写过程，宋老师都给予了悉心的关心和耐心的指导。
宋老师学识渊博，治学严谨，思维创新，给我们留下了深刻的印象，使我们受益匪浅，老师不仅指导我们学习本研究方向的专业知识，也教会了我们用科学的思维方式和方法发现问题，解决问题。
对我以后的学习和工作也起到了很好的指导作用。
在此，我们向老师致以最衷心的感谢，谢谢您！在课题完成过程中，得到了实验室文老师的热情帮助和指导，同时也得到了同学和其他老师的无私帮助，在此也向他们表示感谢。
六、参考文献
[1]耿德普，音响设备原理与维修，高等教育出版社，北京，2006；
[2]陈衍洪，电子整机原理音响设备，机械工业出版社，北京，2003；
[3]王军伟，音响设备原理与维修技术，高等教育出版社，北京，1995；
[4]《无线电》杂志社编，无线电制作精汇，人民邮电出版社，北京，2005；
[5]杨帮文，实用电子小制作精选，人民邮电出版社，北京，2006；
[6] 高雨春，音响、电视功放集成电路实用维修手册，中国广播电视出版社，北京，1992.。