高保真音頻功放器設計

摘要：針對高品質音頻的需求，設計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管及運算放大器。其受外界的干擾性較小，穩定性較高，放大倍數可達到20～30倍，隨需要而進行調節。功放部分采用LM4766型芯片，采用差動放大電路對信號實現音頻信號的放大，失真小于百分之零點一。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行處理。該設計的音頻功率放大器具有失真度小、增益可調、體積小等特點，具有較高的實用價值。
關鍵詞：音頻功放；LM4766；甲乙類放大器；高保真

本文設計了以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生交越失真的缺點，同時也克服了傳統音頻功率放大器推動中小型音箱時存在的音色單薄、纖弱的缺點，具有放大倍數高，工作穩定，失真度極小等優點，可廣泛應用于多種對音質要求較高的場合，如車載音響設備和KTV等場合。

1 系統方案
設計目的是制作一款高保真音頻功放器件，以實現對音頻信號的高保真輸出。系統總體框圖如圖1所示。

系統主要由二階低通濾波電路、差動放大電路和功率放大電路集合而成。當音頻信號通過左右聲道輸入后，首先經過二階低通濾波器進行濾波處理，保證進入到下一級放大電路中的音頻信號的質量；然后進入到差動放大電路部分進行信號的放大(20～30倍)，最后進入到以LM4 766為主要的芯片的功率放大電路中，實現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 系統設計及原理分析
設計并制作完成高保真音頻功率放大器，其設計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，設計了二階有源低通濾波電路，對輸入的音頻信號進行處理；之后，采用差動放大電路對信號實現音頻信號的放大，同時，為了實現高保真的輸出，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，它可以達到每個聲道在8 Ω負載上輸出40 W平均功率的功放指標，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能做到在人耳可聞頻段，在30 W功率輸出的情況下僅僅有0．06％的失真和雜訊值，配合前端的信號調理電路設計，LM4766能發揮很好的效果。另外，電路設計采用鍍金電路板，散熱性好，在系統性能上可以有良好的保障。