摘 要：人们的日常生活离不开音响，音频功率放大器是音响的重要组成部分。音频放大器的组成原件、电路设计等对功率放大器有着重要的作用。音响功率放大器通过扩大频率可以有效的将声音放大而保证声音不失真，这对音响设备的设计、使用和维修过程有着重要作用。本文将对音频功率放大器的设计展开学习论述，从而使人们更加了解音频功率放大器的内部结构。
关键词：音频功率；放大器；设计
中图分类号：TN722.75
自上世纪末人们就开始对音频功率放大器展开研究，伴随着一个世纪的探索，音频功率放大器这项技术已有了长足的进步，在元器组件、电路设计、音质保真方面取得了较大的进展，可以将失真度进行有效的控制在百分之零点零一。近些年，在音频研究人员不断的研究之下，市面上出现了许多高质量的音频功率放大器，这在人类追求精神文明的今天是很有必要的，可以满足不同人群对音乐的不同追求。实际上，设计一款优质完美的音频功率放大器并不是一件简单的事，需要设计个工作人员不断进行新的尝试，从而探索出符合人们实际需求的产品。
1 电路与频响之间的关系
音频功率放大器所选器件和组合形式的不同，决定了设备会出现阻抗、声音失真、频响、信噪比等相关性能之间的差异，这些差异最终会影响音响音质。所以，人们在对音频功率放大器研究的过程中，更加倾向于宽阔平坦的频响，这样可以对整个音频的平衡度有一个较好的把握，从而使电路失真可以得到较好的控制。一些高频信号经过电容器反馈产生了密勒效应，近似等于放大器的输出端并联了一个密勒电容。研究人员认为，密勒电容是制约放大器频响的重要的元素，电容的容抗主要作用于音频功率放大器的低频频响，并且上述的元素都与电路的组态密不可分。
众所周知，场效应管的特点包括：输入的阻抗高、噪音系数小、动态范围大等。所以，场效应管和三级管可以共同构成现代保真音频放大器的重要组件。音频功率放大器的互补对称放大器是通过不同极性的放大器组件相互构成的，从而构成了高保真的放大器。在设备实际运行的过程中，会出现对称放大功能，可以抵消失真的偶次谐波，进而有效的降低声音的失真度。研究人员认为，晶体管两级的电容在充电的过程中，会延迟系统功放输出的信号，从而使输出信号在输入信号之后。产生的负反馈会引发低瞬态互调失真，即使晶体管两极的电容较小，其产生的影响主要作用于高频段，但是仍然对前沿很陡的波形有巨大的影响。所以，要减小低瞬态互调失真，就要降低电路的相移量。
2 音频功率放大器的设计
传统的音频放大器的耗电量较大、笨重、效率较低，失真性较大，其晶体管始终处于导通的状态，并存在开关失真等问题。本文设计的音频功率的设计框架如图1所示，制作出满足现代人需要的音频放大器[1]。音频功率放大器通过接收音频信号，将其传输至前端低放电路，对数据经过沃尔漫电路、共源共基电路、恒压源电路传输至推动级，推动级通过反馈电路与沃尔漫电路互通，最后由推动级将音频传送至末级进行功放。
2.1 音源切换电路
音频功率放大器进行切换的时候，要控制好音频的质量，采用小型的继电器，使之最大限度的缩小信号的传输路径，如图2所示。音源切换电路采用5档切换开关，对5路继电器进行控制[2]。电路所用的电压为12V，电阻为700欧姆左右，采用稳压器对继电器两端的电压进行控制，保证5路继电器和其他电路共同使用。
2.2 末级功放电路
音频功率放大器采用的是2SC5200的大功率管为末级功放三极管，其特征频率大于等于30赫兹，C-E之间的击穿电压大于等于160伏特，CM之间允许的电流大于等于15安培，两级之间最大的耗散功率大于等于150瓦特[3]。这样可以使输出的功率有所提高。
2.3 前置低放电路
前置低放电路最大的特点就是音频的失真度低、频响较宽、增益和线性好。前置低放电路中串联的电阻可以构成分压电路，为基极提供电压。电路中的结行场效应管中的漏极电压就可以控制在11.2伏左右，从而保证了结型场效应管安全可靠的与地面连接进行工作[4]。结型场效应的两端的电压较低，不能在较高电压的环境下工作，其兼作输入中点电位对输入电路的静态电流、电阻进行调节，系统在设计过程中要将电流控制在1.4毫安左右，这样才能使电压变成偏置电压。为了得到10瓦特左右的功率，设计的静电电流要在可控制的范围内，如果需要更高的功率，就要改变末极功率的电源电压，可以把场效应管的两端电流控制在100毫安左右。这样设计，就可以在大功率的条件下，使场效应管电压控制器件的栅极阻抗高，当静态电流变大时，会伴随振荡的产生。
前级电路的常规放大倍数为10倍左右。音频放大器采用了专门的高音频专用管，使音响在整体上提升信噪比和频率转换速率，有效的降低了开关失真的不良后果。本专用管采用2SJ77，将其工作点调节至最佳的状态。
3 结束语
音响是人们生活中必不可少的设备，小到电脑音响，大到电影院的放映厅。随着人们生活水平的提高，对音响的追求也与日俱增。音响根据人们的生活水平、文化层次、音乐修养、欣赏水平的不同而有所差异，但人们共同追求的是高保真音质。本文从电路与频响之间的关系谈起，进而对音频功率放大器的设计从三个方面展开了叙述，即：音源切换电路、末级功放电路、前置低放电路，并附着直观的图片进行详细的讲解，从而使人们对音频功率放大器的设计有较全面的了解。希望本文对读者有些许帮助。
参考文献：
[1]来新泉，韩艳丽，李俊.驱动死区时间控制及其对D类音频功率放大器稳定性的影响[J].中国集成电路，2010（22）：130-135.
[2]朱樟明，过伟，杨银堂.CMOSPWMD类音频功率放大器的过流保护电路[J].固体电子学研究与进展，2010（24）：271-275.
[3]张平，朱贵宪.D类音频功放知多少——谈D类放大器在音频功放领域中的应用[J].电子制作，2012（25）：149-150.
[4]曾标.基于LM4562､LM4702CTA的合并式音频功率放大器的设计与制作[J].音响技术，2011（23）：163-167.
作者简介：卢学燕（1991.05-），女，甘肃临夏回族自治州人，2011级本科生，研究方向：电子信息工程。
作者单位：西北师范大学，兰州 730070