自己设计的一个音频功放，请各位斧正，同步龟速直播制作过程

blackhorse21 · 发表于 2011-8-14 11:28:09

最近在做电设的往年题，因为自己喜欢听音乐，所以就贪心设计了一个音频功放，想做出来玩~嘿嘿，好歹这会儿焊锡和引线什么的不要钱的说~题目里要求用分立MOS管搭的，参考了网络上搭的电路，几经纠结搭成这样了……感觉很水的样子……不过仿真出来还好，下午会去搭实际电路。
有个问题，想知道网络电路中VT3是用来提供合适的静态工作点避免交越失真的吗？为什么我仿真出来木有用的说 ……
还有我把输出的滤波电路去掉了，因为从频带上看没有太大影响，不知道从听感上会怎么样？

自己设计的功放…… (原文件名:低频功放自己设计电路.jpg)

网络上找来的功放 (原文件名:低频功放.jpg)

补充一下，电路是正负15V供电，设计的输入是和DAC的输出低通滤波器匹配的，偏置2.5V，幅值2V左右。要求输出功率≥10W，效率≥60%，无明显失真。

MOS管功放电路的MULTISIM仿真文件ourdev_667440RMT9WZ.rar(文件大小:206K) (原文件名:MOS管低频功放电路1.rar)

millwood0 · 发表于 2011-8-14 21:39:22

"不过仿真出来还好，下午会去搭实际电路。 "

you will likely find that the amp will not be stable: it is very difficult to drive a mosfet output stage in anything other than an emitter follower.

"有个问题，想知道网络电路中VT3是用来提供合适的静态工作点避免交越失真的吗？"

yes, and it provides thermal stability. so its thermal characteristics should be as close to that of the output devices as possible.

726544893 · 发表于 2011-8-14 21:58:22

Mark 一下，看你的进展！

my_love · 发表于 2011-8-14 23:09:06

不会是做语音存储回放吧我们也在做

blackhorse21 · 发表于 2011-8-14 23:51:18

报告进展…下午调试时没有5532，换成358，失败了…没有输出…沮丧之下没有图…仿真研究中…

huayuliang · 发表于 2011-8-15 00:43:22

回复【4楼】blackhorse21 夜驰风
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358 也一样能工作，只是增益带宽积和摆率差很多。
你仿真的时候也做下直流分析啊，这样方便检查电路错误。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-16 08:40:58

回复【3楼】my love
不会是做语音存储回放吧  我们也在做
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不是，做得是数字幅频均衡放大器那道题

回复【1楼】millwood0

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第一点我发现在这个电路里头接成集电极输出和接成射级输出仿真的时候看不出来区别……

第二点不是太明白，VT3的工作电流大概在几十毫安，貌似温升不明显，还是说目的是利用它的温升自动适应地调节静态工作点？这也太神奇了……

回复【5楼】huayuliang  花生

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嗯嗯~非常好的建议~感谢~昨天晚上通过做了直流分析重新理解了一下各个部分电路之间的关系和电阻的选择问题，修改了电路。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-16 10:41:48

昨天晚上根据楼上诸位高手的建议，分析了电路的工作情况，重新调整了电路，简述思路如下：

前端使用电容隔直，原电路中在电容两端有两个到地的电阻，我不太理解其作用，电容之前的那个电阻我认为是为了给前级一个电流通路的，以保证前级的正常工作。而电容之后的电阻则是为了构成一个高通滤波器，同时呢，也给运放的输入端提供了一个到地的静态工作点。、

运放的作用是构成反馈回路，因此跳开运放不看先。

运放输出的信号经过两个电容分别耦合到上下两个三极管的基极，（不使用电容耦合的话，衰减太大，反馈回去的话之前的运放会疯掉……怎么增大输出都没用……但是这里不需要再增加隔直电容了，因为输入的信号经过了隔直，而且输出电路结构是对称的，所以无需隔直电容）经过三极管驱动MOS管进行推挽输出功率放大。因为MOS管的栅级需要的电流不高，所以三极管使用了集电极输出。

两个集电极之间接入了一个电容以保证两个三极管输出的交流信号是一致的。第三个三极管接入两个三极管的基极之间，用以调整静态工作点，它可以将基极之间的电压从3×VBE调整到18.2×VBE，用以避免交越失真。最后MOS管输出接的这两个电阻是为了保证两个MOS管不要互相直接耦合，避免电路非稳态时的互相损坏（只是感觉，不知道会如何互相损坏，请指教）。

输出的信号经过电阻和电容反馈回运放的反相端，我目前想接成跟随器的形式，因为这样对运放的压摆率要求最低。

仔细分析压摆率的问题：因为输出要求在20Hz至20KHz频带内带8Ω负载时功率≥10W，所以要求输出电压幅值大于等于4*根号（10）伏特≈12.65V。那么在最高频率20KHz条件下，压摆率应该至少有12.65V*2π*20KHz=1.590V/μs。考虑到运放的输出经过三极管电路和MOS管电路的衰减，压摆率需要提高1.3倍，即2.067V/μs。这是一个不太好达到的范围，这个条件成为一个硬性指标。

其次，12.65V的幅值再考虑衰减之后，要求运放的输出在20KHz的条件下，有32.89V的电压摆幅，这个对运放来说果断很困难啊……而且我的供电也得换了……正负15V无法完成要求，需要正负18V才能够比较好地适应需要。

以上是我的个人理解，请诸位拍砖！

重新调整之后的电路 (原文件名:音频功放自己设计电路2.jpg)

编辑原因：调整一下行距，看起来舒服点。

ningming · 发表于 2011-8-17 19:13:18

用IRF540,IRF9540估计不行，IRF540是开关型MOSFET,用于开关电源控制和电机驱动的power stage.
你需要换用JFET.JFET和MOSFET是有很大区别的，没人用MOSFET来做放大器，放大器只能用JFET。

millwood0 · 发表于 2011-8-18 08:11:11

"没人用MOSFET来做放大器，放大器只能用JFET。"

wow!

LM1876 · 发表于 2011-8-18 08:53:05

不提倡用运放做前级..

LGDSTM · 发表于 2011-8-18 10:43:45

IRF940和IRF9540应该是可行的

luzhao28 · 发表于 2011-8-18 10:58:14

我就用5532做了前级，也没什么不好啊，

Cliff · 发表于 2011-8-18 11:31:22

回复【7楼】blackhorse21 夜驰风
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你这9012和9013间的电流怎么流？
是不是原来后级是三极管，你原封不动的换成了MOSFET？

huayuliang · 发表于 2011-8-18 12:14:36

C2 R17 。。。。还有下面那个。。用错地方了。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 13:28:10

回复【14楼】huayuliang 花生
c2 r17 。。。。还有下面那个。。用错地方了。
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这个是抄的网络上的原图……可以看楼主位的原图。我也没明白要干嘛，所以我后来也去掉了，有人知道原图这个是用来干嘛的吗？

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 13:30:27

回复【13楼】Cliff
回复【7楼】blackhorse21 夜驰风
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你这9012和9013间的电流怎么流？
是不是原来后级是三极管，你原封不动的换成了mosfet？
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请参看楼主位的原图，学习的原图中后级就是MOSFET

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 13:31:44

回复【11楼】LGDSTM
irf940和irf9540应该是可行的
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板子纠结地焊完了，今天正在调试中，这两管发热厉害，估计是电路的问题……

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 13:33:31

回复【10楼】LM1876 沉默的羔羊
不提倡用运放做前级..
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为什么呢？是出于压摆率的问题？这里我用运放来做一个负反馈，我觉得比用三极管搭简单的说……

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 13:34:29

回复【8楼】ningming
用irf540,irf9540估计不行，irf540是开关型mosfet,用于开关电源控制和电机驱动的power stage.
你需要换用jfet.jfet和mosfet是有很大区别的，没人用mosfet来做放大器，放大器只能用jfet。
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回复【9楼】millwood0
"没人用mosfet来做放大器，放大器只能用jfet。"
wow!
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呵呵，原图就是MOSFET的说……你吓着millwood0大哥了

huayuliang · 发表于 2011-8-18 14:02:47

回复【15楼】blackhorse21  夜驰风
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那个是RC缓冲网络。如果你想使用的话，应该放在末级，并计算好参数。

俺不喜欢在功放电路中使用它。宁可用别的东西。

回复【17楼】blackhorse21  夜驰风
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发热大是静态电流太大了。
你可以测下 R10、R12上的静态电压，然后调整Vbe倍增器的可调电阻。

回复【7楼】blackhorse21  夜驰风
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U2 构成的电路为Vbe倍增器，目的是稳定CE两端的电压，你的电路中用的位置不太合适。
此外，由于它会受温度影响（二极管测温），所以要和所控制的那一级做热耦合。

给你推荐个站点：http://sound.westhost.com/
里面有很多项目，电路都是很简单的。

Cliff · 发表于 2011-8-18 14:24:20

回复【16楼】blackhorse21 夜驰风
请参看楼主位的原图，学习的原图中后级就是mosfet
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你的U2/原图VT3，你是画错了还是接错了？

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 20:28:47

回复【21楼】Cliff
回复【16楼】blackhorse21 夜驰风
请参看楼主位的原图，学习的原图中后级就是mosfet
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你的u2/原图vt3，你是画错了还是接错了？
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这个只是画的时候标号没有全抄……是不是因为原图的VT3接在两个推挽输出管的输出端而我是接在基极了，所以你觉得不对了？但是我觉得基极的电流小一些，而且也能起到调整作用。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-18 20:38:58

回复【20楼】huayuliang 花生
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灰常感谢指点！调试中！今天焊接时把MOSFET管击穿了貌似……

Cliff · 发表于 2011-8-19 00:11:28

回复【22楼】blackhorse21 夜驰风
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是的，我觉得不对了。

mzbhy · 发表于 2011-8-19 00:27:44

围观进度，分立一个题做好就不容易。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-19 16:40:36

回复【24楼】Cliff
回复【22楼】blackhorse21 夜驰风
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是的，我觉得不对了。
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you are right……当VT1和VT2的输出只是接入MOS管的栅级时，按照我的这种接法，栅级会被拉得很高（另外一级同理）,这样会让MOS管的导通时间大于必要的时间（我指的必要的时间是两只MOS管应该轮流导通，而不是同时导通，这会导致供电电压直接落在两只供电管上，they will be hot!），导致功耗过高。

但是我发现的问题是……上述条件要求我的前级驱动目标变成：分别以两个管子的导通电压或者略高于他们的直流工作点来作为前级的直流静态工作点，我想是不是应该让这两个管子的静态工作点可以分别设定，因为我觉得显然两只管子要完全对称不现实，其次这样可以不依赖于电路的对称性。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-19 17:03:02

其次，为了满足题目所要求的效率目标，我需要让供电电压尽可能地接近输出电压的峰值，这样落在MOS管上的压降就尽可能低了，尽可能地提高效率。我想用TL431设计一个稳压电路，让TL431的稳压输出尽可能地接近输出电压的峰值。

Cliff · 发表于 2011-8-19 22:58:59

根据你的回复，我建议你先仿制。
成功了，再逐级分析，弄通了，觉得有可以改进的地方，再去改进，看效果，验证。
你现在还不具备独立设计的能力。

blackhorse21 · 发表于 2011-8-22 20:10:26

回复【28楼】Cliff
根据你的回复，我建议你先仿制。
成功了，再逐级分析，弄通了，觉得有可以改进的地方，再去改进，看效果，验证。
你现在还不具备独立设计的能力。
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非常对……我经过这两天的折腾已经打算暂时搁置这个电路了，我们小队还得参加电赛，这道题目制作过程中的一个主要问题就是没有逐级焊接调试，或者说应该留出调试接口和断开各级电路的跳线，因此三极管部分的静态工作点不正确之后直接导致后面的场效应管持续导通，工作在非线性区，所以上电之后电流很大，还好我用的是限流的电源，能观察到问题，也没有烧东西……板子已经焊接了许多次，不好再折腾了，所以暂时搁置，对不住各位了

lichengqun85 · 发表于 2012-8-8 09:43:57

usk5yenj4id04dm · 发表于 2012-8-9 14:15:44

没有直流通路.....第一个图的U4/U3,第二个图的U4/U5
这样的电路真的能工作么? 我们要不要期待奇迹的产生?

usk5yenj4id04dm · 发表于 2012-8-9 14:17:46

难道作者是想画跟随器? 不过还是没有直流通路......

usk5yenj4id04dm · 发表于 2012-8-9 14:19:40

建议楼主先试试简单些的电路,比如只有一个晶体管的.....

Lengxue · 发表于 2012-8-17 21:44:20

blackhorse21 发表于 2011-8-18 13:28
回复【14楼】huayuliang 花生
c2 r17 。。。。还有下面那个。。用错地方了。
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用来做频率补偿的

XIE2099 · 发表于 2012-8-17 22:25:03

blackhorse21 发表于 2011-8-18 13:34
回复【8楼】ningming
用irf540,irf9540估计不行，irf540是开关型mosfet,用于开关电源控制和电机驱动的powe ...

我测试过这两个管子，是可以工作的，音质一般

一天的蓝 · 发表于 2012-8-23 14:18:41

MOS可以搭H桥数字功放

yzsunmj · 发表于 2013-8-9 12:26:25

huayuliang 发表于 2011-8-18 14:02
回复【15楼】blackhorse21 夜驰风
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全英文的啊，压力大

xfdr · 发表于 2013-8-19 15:49:02

LGDSTM 发表于 2011-8-18 10:43
IRF940和IRF9540应该是可行的

是可行的，我见过很多这样的功放，而且功率还都很大，600W有

ZYBing · 发表于 2013-9-13 19:36:07

mark.......

自己设计的一个音频功放，请各位斧正，同步龟速直播制作过程

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