高保真音频功放器设计

摘要：针对高品质音频的需求，设计了一种高保真音频放大器。该音频放大器主要由信号放大电路、功率放大电路和有源滤波电路组成，其中信号放大部分采用场效应管及运算放大器。其受外界的干扰性较小，稳定性较高，放大倍数可达到20～30倍，随需要而进行调节。功放部分采用LM4766型芯片，采用差动放大电路对信号实现音频信号的放大，失真小于百分之零点一。滤波电路采用了二阶有源低通滤波电路，对输入的音频信号进行处理。该设计的音频功率放大器具有失真度小、增益可调、体积小等特点，具有较高的实用价值。
关键词：音频功放；LM4766；甲乙类放大器；高保真

本文设计了以AB类音频功放集成芯片LM4766为主要元器件的高保真音频功率放大器，其克服了A类音频功率放大器效率低和B类音频功率放大器信号容易产生交越失真的缺点，同时也克服了传统音频功率放大器推动中小型音箱时存在的音色单薄、纤弱的缺点，具有放大倍数高，工作稳定，失真度极小等优点，可广泛应用于多种对音质要求较高的场合，如车载音响设备和KTV等场合。

1 系统方案
设计目的是制作一款高保真音频功放器件，以实现对音频信号的高保真输出。系统总体框图如图1所示。

系统主要由二阶低通滤波电路、差动放大电路和功率放大电路集合而成。当音频信号通过左右声道输入后，首先经过二阶低通滤波器进行滤波处理，保证进入到下一级放大电路中的音频信号的质量；然后进入到差动放大电路部分进行信号的放大(20～30倍)，最后进入到以LM4 766为主要的芯片的功率放大电路中，实现失真度极小的大功率音频信号输出。
该高保真音频功放器可以直接通过外面两路音频信号输入，并通过判别音响中输出的音频信号的音质来判断该音频功放器性能的好坏。作品使用简单，仅需加上电源，接上输入音频信号便可以输出高保真音频信号。

2 系统设计及原理分析
设计并制作完成高保真音频功率放大器，其设计中必须考虑对音频信号的滤波以及低失真的放大问题。为了有效地解决滤波问题，设计了二阶有源低通滤波电路，对输入的音频信号进行处理；之后，采用差动放大电路对信号实现音频信号的放大，同时，为了实现高保真的输出，采用了美国NS公司推出的双声道大功率放大集成电路芯片LM4766，它可以达到每个声道在8 Ω负载上输出40 W平均功率的功放指标，而且失真小于0．1％，属于高端的单片双声道音频功率放大集成器件。LM4766能做到在人耳可闻频段，在30 W功率输出的情况下仅仅有0．06％的失真和杂讯值，配合前端的信号调理电路设计，LM4766能发挥很好的效果。另外，电路设计采用镀金电路板，散热性好，在系统性能上可以有良好的保障。