音頻功率放大器，簡稱功放，是一種將微弱的音頻信號放大的電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于音響系統(tǒng)、電視、電影、音樂會等場合，是實現(xiàn)高品質(zhì)聲音輸出的關(guān)鍵組成部分。

一、音頻功率放大器的構(gòu)成

音頻功率放大器主要由以下幾個關(guān)鍵部分組成：輸入電路、電壓放大級、功率放大級和輸出電路。此外，還包括電源供應(yīng)和散熱系統(tǒng)等輔助部分。

1. 輸入電路

輸入電路是功放的第一個環(huán)節(jié)，其主要作用是將微弱的音頻信號從外部設(shè)備（如CD機、手機、電腦等）輸入到功放中。這個過程涉及到信號的初步處理，如信號的篩選、調(diào)整和平衡等，以確保信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性。輸入電路通常包括耦合電容、電阻等元件，用于隔離直流成分，防止外部干擾對信號的影響。

2. 電壓放大級

電壓放大級是功放的第二個環(huán)節(jié)，其主要作用是對輸入的音頻信號進(jìn)行電壓放大。電壓放大級通常由多級放大器組成，通過電壓放大器對信號進(jìn)行逐級放大，使得信號的電壓幅度得到顯著提升。這一級的主要目的是將微弱的音頻信號放大到一定的電壓水平，為后續(xù)的功率放大做準(zhǔn)備。電壓放大級的設(shè)計需要考慮增益、頻率響應(yīng)、失真等性能指標(biāo)。

3. 功率放大級

功率放大級是功放的第三個環(huán)節(jié)，也是最為關(guān)鍵的部分。功率放大級的作用是將經(jīng)過電壓放大級放大的音頻信號進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動揚聲器或其他輸出設(shè)備。功率放大級通常采用晶體管或電子管等電子元件，通過調(diào)整元件的參數(shù)和連接方式，實現(xiàn)對音頻信號的功率放大。功率放大級的設(shè)計需要充分考慮輸出功率、效率、失真等因素，以確保聲音的真實還原和設(shè)備的穩(wěn)定運行。

4. 輸出電路

輸出電路是功放的最后一個環(huán)節(jié)，其主要作用是將功率放大級輸出的音頻信號傳輸?shù)綋P聲器或其他輸出設(shè)備上。輸出電路通常包括輸出變壓器、輸出插座和線材等部分，通過這些部分實現(xiàn)對音頻信號的阻抗匹配和傳輸，最終驅(qū)動揚聲器產(chǎn)生聲音。輸出電路的設(shè)計需要考慮阻抗匹配、信號傳輸效率等因素，以確保音頻信號能夠高效、穩(wěn)定地傳輸?shù)綋P聲器上。

5. 輔助部分

除了以上四個主要組成部分外，功放還有其他一些輔助部分，如電源供應(yīng)和散熱系統(tǒng)。電源供應(yīng)為功放提供穩(wěn)定的電力支持，確保各個部分的正常工作和運行。散熱系統(tǒng)則是為了防止功放因過熱而產(chǎn)生的故障和損壞，確保功放的長壽命和穩(wěn)定性。這些輔助部分雖然不直接參與音頻信號的放大過程，但對于功放的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

二、音頻功率放大器的特點

音頻功率放大器作為音頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，具有一系列獨特的特點，這些特點共同決定了其在音頻放大領(lǐng)域的優(yōu)越性和廣泛應(yīng)用性。

1. 高增益

音頻信號通常非常微弱，需要放大器將其放大到足夠大的水平才能驅(qū)動揚聲器產(chǎn)生聲音。因此，音頻功率放大器具有很高的增益，通常可以達(dá)到數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。這種高增益特性使得音頻功率放大器能夠輕松應(yīng)對各種微弱的音頻信號輸入，并將其放大到足以驅(qū)動揚聲器的水平。

2. 寬廣的頻率響應(yīng)

音頻信號的頻率范圍非常廣泛，從幾十赫茲到幾十千赫茲不等。因此，音頻功率放大器需要具有寬廣的頻率響應(yīng)，以便能夠放大各種頻率的信號。寬廣的頻率響應(yīng)特性使得音頻功率放大器能夠還原出音頻信號中的每一個細(xì)節(jié)和變化，從而呈現(xiàn)出更加真實、自然的音質(zhì)效果。

3. 低失真

音頻信號的失真會導(dǎo)致聲音質(zhì)量下降，因此音頻功率放大器需要盡量降低失真。高品質(zhì)的音頻功率放大器的失真率通常非常低，可以達(dá)到0.01%以下。這種低失真特性使得音頻功率放大器能夠忠實還原音頻信號的原始波形和相位信息，從而呈現(xiàn)出更加清晰、純凈的音質(zhì)效果。

4. 高信噪比

音頻功率放大器的信噪比表示放大器輸出信號與輸入信號的比值，通常用分貝(dB)表示。高品質(zhì)的音頻功率放大器信噪比通常在90dB以上。高信噪比特性意味著音頻功率放大器在放大音頻信號的同時能夠有效地抑制噪聲和干擾信號的影響，從而呈現(xiàn)出更加清晰、純凈的音質(zhì)效果。

5. 大功率輸出

音頻功率放大器需要有足夠的功率輸出以便驅(qū)動揚聲器產(chǎn)生足夠的聲音。功率輸出的大小通常用瓦特(W)表示，高品質(zhì)的音頻功率放大器功率輸出可以達(dá)到幾百瓦甚至更高。大功率輸出特性使得音頻功率放大器能夠輕松應(yīng)對各種大型音響系統(tǒng)和音樂會等場合的需求，呈現(xiàn)出更加震撼、有力的音質(zhì)效果。

6. 多種類型與級聯(lián)設(shè)計

音頻功率放大器可以根據(jù)不同的需求選擇不同的類型進(jìn)行設(shè)計，如AB類、B類、C類等。每種類型都有其獨特的優(yōu)點和適用范圍。此外，音頻功率放大器還可以采用級聯(lián)設(shè)計將多個放大器級聯(lián)起來使用，以進(jìn)一步提高增益和功率輸出能力。這種靈活的設(shè)計方式使得音頻功率放大器能夠適應(yīng)各種復(fù)雜多變的音頻放大需求。

7. 高效的散熱系統(tǒng)

由于音頻功率放大器在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，因此需要一個高效的散熱系統(tǒng)來確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。散熱系統(tǒng)通常采用散熱片、風(fēng)扇等元件來降低設(shè)備的溫度并防止過熱損壞。高效的散熱系統(tǒng)不僅提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性還延長了設(shè)備的使用壽命。

8. 豐富的性能指標(biāo)

音頻功率放大器具有多種性能指標(biāo)來評估其性能優(yōu)劣如輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗等。這些性能指標(biāo)共同構(gòu)成了音頻功率放大器的性能評價體系。通過對這些性能指標(biāo)進(jìn)行測試和評估可以全面了解音頻功率放大器的性能特點并為其在音頻系統(tǒng)中的應(yīng)用提供有力支持。

綜上所述，音頻功率放大器作為音頻系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備具有高增益、寬廣的頻率響應(yīng)、低失真、高信噪比和大功率輸出等特點。這些特點共同決定了音頻功率放大器在音頻放大領(lǐng)域的優(yōu)越性和廣泛應(yīng)用性。隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步相信音頻功率放大器的性能將會得到進(jìn)一步提升并為我們帶來更加優(yōu)質(zhì)、震撼的音質(zhì)體驗。

三、音頻功率放大器的典型電路

1、AN7115音頻功率放大電路圖

如下是AN7115音頻功率放大電路的一個簡單介紹。

AN7115在V=9.0V，THD=10%，RL=8Ω條件下，輸出功率可達(dá)2.1W，噪聲輸出3mV。

極限參數(shù)：Vcc=13V，耗散功率(不帶散熱器)為1.2W，帶散熱器的條件下為2.25W。工作溫度-20—70℃，適合于小型便攜式收錄音機及音響設(shè)備作功率放大器。

TDA2030采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。按引腳的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。意大利SGS公司、美國RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同類產(chǎn)品生產(chǎn)，雖然其內(nèi)部電路略有差異，但引出腳位置及功能均相同，可以互換。

2、基于LM386的傳呼器電路圖

LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少， 電壓增益內(nèi)置為20。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。

本電路是由前置放大級和LM386小功率集成電路組成，電路簡單，造價低，體積小，使用方便，適合于電子愛好初學(xué)者制作。經(jīng)實際使用聲音清楚，在800米范圍內(nèi)能正常工作。

該傳呼器的電路原理如圖1所示，作對講機使用時，其“回話”與“發(fā)話”由開關(guān)K1轉(zhuǎn)換。當(dāng)開關(guān)K1置于“發(fā)話”時，前置放大級3DG12的基極與駐極體話筒相接，同時，功放LM386的⑤腳由K1與外設(shè)揚聲器Y2接通，由駐極體話筒送來的話者，經(jīng)前置放大、功放、K1K2轉(zhuǎn)換，由揚聲器Y2發(fā)音。外設(shè)揚聲器為分機，其數(shù)量根據(jù)需要設(shè)置，其轉(zhuǎn)換由主機內(nèi)開關(guān)K2控制。當(dāng)“K1”置于“回話”時，3DG12的基極由K1轉(zhuǎn)換接通外設(shè)揚聲器Y2，LM386的⑤腳與主機內(nèi)揚聲器Y1相接，此時可由Y1收聽對方的回話。若只作呼叫器用時，主機內(nèi)可不設(shè)揚聲器和轉(zhuǎn)換開關(guān)KIK2，電路就更為簡單。

話傳呼器所用元件無特殊要求，晶體三極管也可用3DG6型，揚聲器Y1、Y2選用16～22Ω的產(chǎn)品，Y2的口徑可選￠77。電阻選用1/16W金屬或碳膜電阻。二極管D用于防止電源極性接反，保護(hù)機內(nèi)元器件。安裝時，除Y1Y2、K1K2、駐極體話筒M、電位器W、分機指示燈等分別安裝在機殼內(nèi)的適當(dāng)位置外，其余元件安裝在一塊印刷電路板上。本機可在4.5～6V電源內(nèi)選用。若供電電池內(nèi)阻過大時，可能產(chǎn)生“嘟嘟”聲，此時，應(yīng)更換新電池。