放大器是模拟电子学它们在电子工业领域得到了广泛的应用。放大器几乎被用于所有与音频相关的应用中。


功率放大器是声音电子学的一部分。它被设计为最大化给定输入信号的功率大小。在声音电子学中，运算放大器增加了信号的电压，但不能提供驱动负载所需的电流。


 


在本教程中，我们将构建10W放大器，带8欧姆阻抗扬声器连接到它。我们将使用一个运算放大器和两个额外的功率晶体管在输出负载上提供10瓦的输出


 


放大器的结构拓扑

在放大器链式系统，功率放大器在负载之前的最后一级或最后一级使用。通常，声音放大器系统使用框图中所示的以下拓扑结构


Construction Topology for Amplifiers

 


正如您在上面的框图中所看到的，功率放大器是直接连接到负载的最后一级。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和电压控制放大器来校正信号。此外，在某些情况下，在需要音调控制的情况下，音调控制电路被添加到功率放大器之前。


 


了解您的负载

万一音频放大器系统放大器的负载和负载驱动能力是结构中的一个重要方面。这个功率放大器的主要负载是扬声器功率放大器的输出取决于负载阻抗，因此连接不适当的负载可能会损害功率放大器的效率和稳定性。


 


扬声器是一个巨大的负载，起着电感和电阻负载的作用。功率放大器提供交流输出，因此扬声器的阻抗是正确功率传输的关键因素。


 


阻抗是电子电路或部件对交流电的有效电阻，它是由欧姆电阻和电抗的综合效应引起的。


 


在里面音频电子设备，不同类型的扬声器具有不同的功率和不同的阻抗。使用管道内水流之间的关系可以最好地理解扬声器阻抗。只要把扬声器想象成一根水管，流经水管的水就是交替的音频信号。现在，如果管道的直径变大，水就会很容易流过管道，水的体积会更大，如果我们减小直径，流过管道的水就会越少，所以水的体积就会更低。直径是由欧姆电阻和电抗产生的效应。如果管道直径变大，阻抗就会变低，因此扬声器可以获得更多的功率，放大器提供更多的功率传输，如果阻抗变高，放大器将为扬声器提供更少的功率。


 


市场上有不同的选择以及不同的扬声器细分市场，通常有4欧姆、8欧姆、16欧姆和32欧姆，其中4欧姆和8欧姆扬声器以低廉的价格广泛可用。此外，我们需要理解，具有5瓦、6瓦或10瓦甚至更大功率的放大器是放大器在连续操作中向特定负载提供的RMS（均方根）功率。


 


因此，我们需要小心扬声器额定值、放大器额定值、扬声器效率和阻抗。


 


必需的组件

构造10瓦放大器电路我们需要以下组件-


  3. Vero板（可以使用虚线或连接的任何人）

  7. 烙铁

  11. 焊锡丝

  15. 钳和剥线器工具

  19. 电线

  23. 铝制散热器

  27. 12V轨对轨电源，带+12V GND-12V电源轨道

  31. 8欧姆10瓦扬声器

  35. 2个4.7k电阻器1/4第瓦特

  39. 2个200R电阻器1/2第瓦特

  43. 1pc 47k电阻器

  47. 10pF电容器1pc

  51. 3.2k电阻器

  55. .82uF电容器

  59. TIP127晶体管

  63. TIP122晶体管

  67. LF351 IC，带8引脚IC底座

 


10瓦音频放大器电路图和说明

Circuit Diagram for 10 Watt Audio Amplifier using Op-Amp and Power Transistors

 


这个10瓦放大器示意图非常简单LF351型放大信号电压，并且两个功率晶体管提供必要的功率放大。电源直接取自电源，并通过两个晶体管提供给8欧姆扬声器。随着正弦波改变极性，提示127在正峰值上提供功率放大，并且尖端122提供对负峰值信号的功率放大。


 


在这个电路中，TIP122和TIP 127是两个主要部件。这两个晶体管是同一对，100V集电极-发射极维持电压@100mA。两个IC都提供高直流电流增益-通常hFE=2500。


TO-220B package

 


在上面的图像中TO-220B包如图所示，两个晶体管都可在此封装中使用。此包装对于完美的热传递至关重要，并且适用于安装散热器。这些晶体管使用200R电阻器进行偏置。放大的输出取自TIP122和TIP127的集电极结。


 


测试10瓦放大器电路

我们使用proteus仿真工具来检查电路的输出；我们在虚拟示波器中测量了输出。您可以检查完整的演示视频如下所示


Testing the 10watt Amplifier Circuit

 


我们使用+/-12V为电路供电，并提供输入正弦信号。示波器连接在通道A（黄色）上8欧姆负载的输出两端，输入信号连接在通道B（蓝色）两端。


我们可以在下面给出的视频中看到输入信号和放大输出之间的输出差异。



此外，我们检查了输出功率，如前所述，放大器功率高度依赖于多种因素。它高度依赖于扬声器阻抗、扬声器效率、放大器效率、结构拓扑、总谐波失真等。我们无法考虑或计算所有可能的因素，这些因素是放大器功率的依赖性。实际电路与模拟电路不同，因为在检查或测试输出时需要考虑许多因素。


 


放大器功率计算

我们使用了一个简单的公式计算放大器的功率-


放大器功率=V2./对

 


我们在输出端连接了一个交流万用表。万用表中显示的交流电压是峰间交流电压。我们提供了25-50Hz的极低频正弦信号。在低频时，放大器将向负载输送更多电流，万用表将能够正确检测交流电压。


Meter Showing peak to peak AC voltage

 


万用表显示+8.90V交流电。因此，根据公式，功率放大器在8欧姆负载下的输出为


放大器功率=8.902./ 8
放大器功率=9.90125（约10W）

 


构建10w放大器时应注意的事项


  • 功率晶体管需要与散热器正确连接。散热器越大，效果越好。而且

  • 最好使用音频级额定箱式电容器，以获得更好的效果。

  • 试着使前置放大器、功率晶体管集电极结和最终输出迹线尽可能短。它将减少输出中的噪声耦合。而且

  • 尝试使用8欧姆的高效率扬声器来驱动此功率放大器。

检查演示此10w放大器的视频如下系统