如何構(gòu)建一個10W的音頻放大器

放大器是模擬電子的支柱。它們廣泛用于電子工業(yè)領(lǐng)域。放大器幾乎用于所有與音頻相關(guān)的應(yīng)用。

功率放大器是聲音電子的一部分。它旨在最大化給定輸入信號的功率幅度。在聲音電子學中，運算放大器增加了信號的電壓，但無法提供驅(qū)動負載所需的電流。

在本教程中，我們將構(gòu)建一個10W 放大器，并連接一個 8 歐姆阻抗揚聲器。我們將使用一個運算放大器和兩個額外的功率晶體管在輸出負載上提供 10 瓦輸出。

放大器的結(jié)構(gòu)拓撲

在放大器鏈系統(tǒng)中，功率放大器用于負載前的最后或最后階段。通常，聲音放大器系統(tǒng)使用以下拓撲結(jié)構(gòu)，如框圖所示

如上框圖所示，功率放大器是直接連接到負載的最后一級。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和電壓控制放大器校正信號。此外，在某些情況下，如果需要音調(diào)控制，則在功率放大器之前添加音調(diào)控制電路。

了解您的負載

在音頻放大器系統(tǒng)的情況下，放大器的負載和負載驅(qū)動能力是結(jié)構(gòu)中的一個重要方面。功率放大器的主要負載是揚聲器。功率放大器的輸出取決于負載阻抗，因此連接不正確的負載可能會影響功率放大器的效率和穩(wěn)定性。

揚聲器是一個巨大的負載，充當感性和電阻性負載。功率放大器提供交流輸出，因此揚聲器的阻抗是正確功率傳輸?shù)年P(guān)鍵因素。

阻抗是電子電路或元件對交流電的有效電阻，由與歐姆電阻和電抗相關(guān)的綜合效應(yīng)產(chǎn)生。

在音頻電子中，不同類型的揚聲器具有不同的阻抗，具有不同的瓦數(shù)。揚聲器阻抗可以通過管道內(nèi)水流之間的關(guān)系來最好地理解。就把揚聲器想象成水管，流過水管的水就是交替的音頻信號?，F(xiàn)在，如果管道的直徑變大，水就很容易流過管道，水量就會變大，如果我們減小直徑，流過管道的水就越少，所以水量就會越小。直徑是由歐姆電阻和電抗產(chǎn)生的效應(yīng)。如果管道直徑變大，阻抗會很低，因此揚聲器可以獲得更多的瓦數(shù)，放大器提供更多的功率傳輸場景，如果阻抗變高，則放大器將為揚聲器提供更少的功率。

市場上有不同的選擇以及不同細分市場的揚聲器，通常有 4 歐姆、8 歐姆、16 歐姆和 32 歐姆，其中 4 歐姆和 8 歐姆揚聲器以便宜的價格廣泛可用。此外，我們需要了解，具有 5 瓦、6 瓦或 10 瓦甚至更高的放大器是 RMS（均方根）瓦數(shù)，由放大器在連續(xù)運行中輸送到特定負載。

因此，我們需要注意揚聲器額定值、放大器額定值、揚聲器效率和阻抗。

必需組件

要構(gòu)建10瓦放大器電路，我們需要以下組件-

Vero 板（任何人都可以使用虛線或連接）

烙鐵

焊錫絲

鉗子和剝線鉗工具

電線

鋁制散熱器

12V軌到軌電源，帶+12V 接地 -12V電源軌道

8歐姆10瓦揚聲器

2個4.7k電阻器1/4千瓦特

2個200R電阻器1/2千瓦特

1個47K電阻器

10pF電容1個

3.2k 電阻

.82uF 電容器

TIP127 晶體管

TIP122 晶體管

LF351 IC，帶 8 針 IC 底座

10瓦音頻放大器電路圖和說明

10 W 放大器的原理圖非常簡單，LF351放大信號電壓，兩個功率晶體管提供必要的功率放大。電源直接從電源獲取，并通過兩個晶體管提供給 8 歐姆揚聲器。當正弦波改變極性時，TIP127提供正峰值的功率放大，TIP 122提供負峰值信號的功率放大。

在該電路中，TIP122和TIP 127是兩個主要元件。這兩個晶體管是一對相同的，具有100V集電極-發(fā)射極維持電壓@ 100 mA。兩個IC均提供高直流電流增益 - hFE= 2500（典型值）。

在上圖中，顯示了TO-220B封裝，兩種晶體管都可用于此封裝。該封裝對于完美的傳熱至關(guān)重要，并且適合與散熱器配合使用。這些晶體管使用200R電阻進行偏置。放大輸出取自 TIP122 和 TIP127 的集電極結(jié)。

測試 10 瓦放大器電路

我們使用變形桿菌仿真工具來檢查電路的輸出;我們測量了虛擬示波器中的輸出。您可以查看下面給出的完整演示視頻

我們使用+ / - 12V為電路供電，并提供輸入正弦信號。示波器通過通道 A（黃色）上的 8 歐姆負載連接在輸出端，輸入信號通過通道 B（藍色）連接。

放大器功率計算

我們使用一個簡單的公式來計算放大器的瓦數(shù)-

Amplifier Wattage = V2 / R

我們在輸出端連接了一個交流萬用表。萬用表中顯示的交流電壓是峰峰值交流電壓。我們提供了很少的25-50Hz的極低頻正弦信號。與低頻一樣，放大器將向負載提供更多電流，萬用表將能夠正確檢測交流電壓。

萬用表顯示+8.90V AC。因此，根據(jù)公式，功率放大器在 8 歐姆負載下的輸出為

Amplifier Wattage = 8.902 / 8

Amplifier Wattage = 9.90125 (10W approximately)

構(gòu)建 10W 放大器時要記住的事情

功率晶體管需要與散熱器正確連接。散熱器越大，效果越好。也

最好使用音頻級額定箱型電容器以獲得更好的效果。

盡量使前置放大器、功率晶體管集電極結(jié)和最終輸出走線盡可能短。它將降低輸出中的噪聲耦合。也

嘗試使用此功率放大器使用8歐姆的更高效率揚聲器進行驅(qū)動。