100W低音炮功放電路圖 低音炮放大器電路設(shè)計(jì)

低音炮是一種提供低頻音頻信號(hào)的揚(yáng)聲器。 Ken Kreisler 于 1970 年發(fā)明了第一臺(tái)低音炮放大器。其主要目的是增強(qiáng)音頻信號(hào)的低音質(zhì)量。我們創(chuàng)建了一款低音炮放大器，可產(chǎn)生 20 至 200 Hz 之間的低頻音頻信號(hào)，并具有 100W 輸出功率來驅(qū)動(dòng) 4 歐姆負(fù)載。

大綱

低音炮功放電路原理

100W低音炮功放電路圖

電路元件：

低音炮放大器電路設(shè)計(jì)：

音頻濾波器設(shè)計(jì)：

前置放大器設(shè)計(jì)：

功率放大器設(shè)計(jì)：

低音炮放大器電路操作：

低音炮功放電路的應(yīng)用：

該電路的局限性：

低音炮功放電路原理

音頻信號(hào)首先被過濾以去除高頻信號(hào)并僅允許低頻信號(hào)通過。然后使用電壓放大器放大該低頻信號(hào)。然后使用晶體管驅(qū)動(dòng)的 AB 類功率放大器放大該低功率信號(hào)。

100W低音炮功放電路圖

電路元件：

低音炮放大器電路設(shè)計(jì)：

音頻濾波器設(shè)計(jì)：

使用 OPAMP LM7332，我們創(chuàng)建了一個(gè) Sallen Key 低通濾波器。品質(zhì)因數(shù)假定為 0.707，截止頻率假定為 200Hz。同樣，如果極數(shù)為1，C1的值為0.1uF，則可以確定C2的值為0.1uF。假設(shè) R1 和 R2 相同，可以通過替換方程中的已知值來獲得該值。

Q/(2 pi fc*C2) R1 = R2

這使得每個(gè)電阻器的值為 5.6K。本例中 R1 和 R2 為 6K 電阻。我們不需要在與輸出端子短路的非反相端子處使用電阻器，因?yàn)槲覀冃枰粋€(gè)閉環(huán)增益濾波器。

前置放大器設(shè)計(jì)：

前置放大器基于晶體管 2N222A 的 A 類操作。由于所需的輸出功率為100W，負(fù)載電阻為4歐姆，因此這里我們要求電源電壓為30V。

假設(shè)集電極靜態(tài)電流為1mA，集電極靜態(tài)電壓為電源電壓的一半，即15V，則計(jì)算出負(fù)載電阻值為15K。

R5 = (Vcc/2Icq)

基極電流由下式給出：I b = Icq/h fe

代入 h fe或交流電流增益值，我們得到的基極電流等于 0.02mA。偏置電流Ibias假設(shè)為基極電流的十倍，即0.2mA。

假設(shè)發(fā)射極電壓為電源電壓的12%，即3.6V。基極電壓Vb則等于Ve+0.7，即4.3V。

然后按以下方式計(jì)算 R3 和 R4 的值：

R3 = (Vcc – Vb)/I偏置 ，R4 = Vb/I偏置

代入這些值，我們得到 R3 等于 130 K，R4 等于 22K

發(fā)射極電阻（Ve/Ie）經(jīng)計(jì)算為3.6K。然而，該電阻由兩個(gè)電阻器 R6 和 R7 共享，其中 R7 用作反饋電阻器以減輕 C4 的去耦影響。當(dāng)R5的值和增益相加時(shí)，發(fā)現(xiàn)R7的值是300Ohms。那么R6的值為3.2K。

由于C4的容抗應(yīng)小于發(fā)射極電阻，因此我們確定C4的值為1uF。

功率放大器設(shè)計(jì)：

功率放大器采用AB類模式的達(dá)林頓晶體管TIP142和TIP147設(shè)計(jì)。選擇偏置二極管，使其熱特性與達(dá)林頓晶體管的熱特性相同。這里選擇1N4007。

由于低偏置電流需要大阻值的偏置電阻，因此我們選擇R9等于3K。

驅(qū)動(dòng)級(jí)用于為功率放大器提供高阻抗信號(hào)。在本例中，我們?cè)?A 類模式下使用 TIP41 功率晶體管。發(fā)射極電阻R8 等于28.6 歐姆，由發(fā)射極電壓Ve (1/2Vcc-0.7) 和發(fā)射極電流Ie（等于集電極電流，即0.5A）的值確定。在這種情況下，我們將使用 30 歐姆電阻。

自舉電阻 R10 的值應(yīng)使達(dá)林頓晶體管具有高阻抗。在本例中，R10 設(shè)置為 3K。

低音炮放大器電路操作：

Sallen Key 低通濾波器用于過濾音頻信號(hào)，僅允許低于或等于 200Hz 的頻率通過，同時(shí)保持過濾狀態(tài)。通過耦合電容器 C3，該低頻信號(hào)被饋送到晶體管 Q1 的輸入端。在 A 類模式下，晶體管在其輸出端創(chuàng)建輸入信號(hào)的放大版本。 Q2將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為高阻抗信號(hào)，然后送至AB類功率放大器。兩個(gè)達(dá)林頓晶體管一起工作，產(chǎn)生一個(gè)完整周期的輸出信號(hào)，其中一個(gè)在正半周期導(dǎo)通，另一個(gè)在負(fù)半周期導(dǎo)通。R11和R13用作發(fā)射極電阻，以減少匹配晶體管之間的差異。采用二極管是為了保證交叉失真保持在最低限度。然后利用該高功率輸出信號(hào)來驅(qū)動(dòng)低阻抗揚(yáng)聲器或低音炮（大約 4 歐姆）。請(qǐng)注意，出于測(cè)試目的，我們使用了 8 歐姆電阻。

低音炮功放電路的應(yīng)用：

該電路可用于家庭影院系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)低音炮以產(chǎn)生高品質(zhì)的高低音音樂。

該電路還可用作低頻信號(hào)的功率放大器。

該電路的局限性：

濾波器電路往往會(huì)增加音頻信號(hào)的直流電平，從而導(dǎo)致偏置中斷。

線性器件的使用會(huì)導(dǎo)致功耗，從而降低電路的效率。

這是一個(gè)理論電路，輸出包含失真。

該電路不提供任何消除噪聲信號(hào)的措施，因此輸出可能包含噪聲干擾。