音频功率放大器设计 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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葛中海编

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出版社：电子工业出版社

ISBN：9787121307607

版次：1

商品编码：12115754

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：268

字数：429000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

适读人群：相关技术人员，相关院校的师生，爱好者。

本书面向工程应用，理论联系实际，通过大量具体的电路实验，通俗易懂地介绍音频功率放大器的设计理念与制作细节，向读者展现功率放大器“从小到大，由简至繁”的演化过程，充满了关于音频功率放大器设计的真知灼见。书中给出很多实测的电压数据、波形及完整的设计思路和图表，为讲述功率放大器的工作原理提供有力的佐证。无论是学习功率放大器知识的爱好者，还是设计音频功率放大器的从业人员，都能在本书中找到相关设计原则和实践数据。

本书适用于电子行业工程技术人员、相关专业的学生及广大的电子技术爱好者。

内容简介

音频功率放大器是一种能量转换电路，要求在失真许可的范围内，可高效地为负载提供尽可能大的功率。本书面向工程应用，理论联系实际，通过大量详实的具体电路实例，通俗易懂地介绍音频功率放大器的设计理念与制作细节，给出的具体实测电压数据、波形及完整的设计图表，可帮助从业人员及爱好者解决实践中的具体问题。

作者简介

东北重型机械学院毕业后，先后服务于广东金正电子公司、广东步步高电子公司从事VCD、DVD、portable（便携式）VCD、开关电源和各型充电器的设计、研发工作。2004年8月，到中山市高级技工学校任职，讲授《电子电路基础》、《电子电路绘图》等课程。

前言/序言

音频功率放大器（以下简称功放）是一种能量转换电路，要求在失真许可的范围内，可高效地为负载提供尽可能大的功率。因此，功放的工作电压与电流的变化范围大，常常处在大信号或接近极限运用状态。为了提高效率、降低损耗，电路采用互补推挽输出方式，功放的工作状态设置为B类或AB类，可减小交越失真。由于功放管承受高电压、大电流，因此必须重视功放管的过流保护和散热问题。

功率放大器既可由集成电路实现，也可由分立元器件组成，或二者兼具。集成功放因电路成熟，低频性能好，信噪比较小，内部设计具有保护电路，外围电路简单，无须调整，故可靠性高。虽然集成电路有很多优点，但功率不能做得太大，因为输出功率大，耗散功率也大，但芯片面积小，散热问题无法解决。由分立元器件组成的功放，如果电路选择得好、参数选择得恰当、元件性能优良、设计和调试好，性能可以做到非常优良。

目前，市场上集成功放与分立元器件功放分庭抗礼，各具特色，谁也无法取代谁。集成功放与分立元器件功放相比，具有以下几个方面的特点：

① 由集成电路工艺制造出来的元器件，虽然参数的精度不是很高，受温度的影响也较大，但由于各有关元器件都同处在一个硅片上，距离又非常接近，因此对称性较好，适用于构成差分放大器——这种放大器几乎是集成运放和音频功率放大器必选的输入级电路。

② 由集成电路工艺制造出来的电阻，其阻值范围有一定的局限性，一般在几十欧到几十千欧之间，因此在需要很高阻值的电阻时，就要在电路中另想办法。

③ 在集成电路中，制造晶体管（特别是NPN管）往往比制造电阻、电容等无源器件更加方便，占用更少的芯片面积，因而成本更低廉，所以在集成放大电路中，常常用晶体管恒流源代替电阻，尤其是大电阻。

④ 集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，至于电感器就更困难，因此放大级之间通常都采用直接耦合方式，而不采用阻容耦合方式。

本书立足于由分立元器件组成的功放设计与制作，有利于电子爱好者学习，因为晶体管、二极管、电阻、电容等器件可以自由调整，可以根据个人的爱好去设计音色、音域、功率等。最简单的功放电路只要十几只元件就能实现，若增加过压、过流、过热等保护，电路也可以很复杂，并且性能一般不会低于中、低档集成功放。

本书在说明或设计晶体管功放时，既有过去常常采用的等效电路方法，又有“假设模型”的方法。前者，对于在学校学过的使用等效电路方法进行设计的读者来说可谓轻车熟路，得心应手；后者，笔者根据多年的工作经验和对电路理论的深刻理解，自创“假设模型”，通俗易懂。这些方法对于广大读者理解与掌握功放的工作原理别具匠心，非常有效，而且在电路设计时也不会感到不便。

参与本书编写的都是多年从事电子技术职业教育的老师，具有丰富的经验。其中，第1、2、4、10章由中山市技师学院葛中海老师编写，第3、8章由河源技师学院吕秋珍老师编写，第6、9章由河源技师学院陈芳老师编写，第5章由广东省核工业华南高级技工学校陈德生老师编写，第7章由中山市技师学院杨耿国老师编写。葛中海老师负责全书的策划、审阅和定稿。

由于编者能力和水平有限，书中疏漏、欠妥和错误之处在所难免，恳请各界读者多加指正，以便今后不断改进。有兴趣与葛中海老师交流或需要电路图及PCB图资料的朋友，敬请联系主编，QQ：1278685727。

编者

电路的灵魂：音响体验的深度探索与实践本书并非专注于某一特定技术或产品，而是以一种更为宏观的视角，深入剖析构成我们听觉享受的根本——电路。我们将一起踏上一段探索之旅，揭示那些隐藏在美妙旋律背后的科学原理，理解信号如何在其中流淌、转化，并最终以震撼人心的声音呈现在我们耳畔。这本书更像是一位经验丰富的向导，带领您理解电路的设计理念、分析方法，以及在实际应用中可能遇到的挑战与解决方案，而非提供一套现成的“食谱”。第一章：信号的诞生与旅程——理解声音的本质声音，这个看似虚无缥缈的存在，在物理世界中却有着其独特的轨迹。本章将从声波的产生、传播机制开始，逐步引入电信号的概念。我们会探讨声源（如麦克风）如何捕捉空气中的振动并将其转化为微弱的电信号，这个过程中的关键环节是什么？传感器的工作原理、灵敏度、频率响应等因素如何影响信号的初始质量？我们会深入分析不同类型传感器的特性，以及它们在捕捉不同声音细节时的优劣。接着，我们将讨论这些原始信号的特点：电压、电流、频率、波形等等。理解这些基本参数是后续所有设计的基础。您将了解到，一个音乐片段或一段人声，其背后代表的是一系列复杂变化的电信号，它们携带着丰富的信息，如音高、响度、音色和动态。我们会用生动形象的例子来阐述这些概念，例如，将高频信号比作尖锐的鸟鸣，将低频信号比作浑厚的鼓点，将幅度的变化比作声音的强弱。此外，本章还会触及声音的感知层面。人耳对声音的响应并非是线性的，不同频率的声音在人耳中的响度感知存在差异。我们将介绍响度等效曲线（如Fletcher-Munson曲线），并讨论在电路设计中如何考虑到人耳的主观听觉特性，从而设计出更符合人们听觉习惯的产品。这不仅仅是关于电子元件的堆砌，更是关于如何利用科学知识去“讨好”我们的耳朵。第二章：信号的塑造者——运算放大器与信号处理一旦电信号被捕获，它往往需要经过一系列的“雕琢”，才能变得更加适合传输、增强或修改。运算放大器（Op-amp）无疑是这个过程中最核心的“雕刻刀”。本章将全面解析运算放大器的基本工作原理，包括其差分输入、高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等关键特性。我们将详细阐述负反馈和正反馈的概念，以及它们在运算放大器电路中扮演的角色。负反馈如何稳定增益、扩展带宽、降低失真？正反馈又如何用于振荡电路？我们会从最基本的运算放大器配置入手，例如同相放大器、反相放大器、电压跟随器等，分析它们的输入输出关系、增益计算以及在信号调理中的作用。例如，当输入信号微弱时，我们如何利用同相或反相放大器将其放大到适合后续处理的水平？当我们需要隔离电路而又不改变信号电压时，电压跟随器又能发挥怎样的作用？更进一步，我们将探索运算放大器在更复杂的信号处理任务中的应用。滤波器是声音信号处理中不可或缺的一环。本章将介绍不同类型的滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器，并解释它们各自的功能。我们将探讨有源滤波器（利用运算放大器实现的滤波器）与无源滤波器（仅由电阻、电容、电感组成的滤波器）的优劣。您将了解到，通过精心设计的滤波器，我们可以去除噪声、隔离特定频段的声音，或者突出某些频率成分，从而达到“净化”或“塑造”声音的目的。此外，本章还会触及信号衰减、信号混合（如混响、延迟等效果的实现思路）、以及信号的反相与同相问题。理解这些基本信号处理单元，将为后续更高级的设计打下坚实的基础。我们将强调，每一个运算放大器的配置，每一个滤波器的设计，都是为了更好地呈现原始声音中的每一个细节，或是为了赋予声音新的艺术生命。第三章：能量的传递者——电源的优化与稳定再好的信号处理，也需要充沛而纯净的能量来驱动。电源是整个系统的“心脏”，它的性能直接决定了整个系统的稳定性和最终的声音质量。本章将深入探讨电源设计的重要性，以及如何为音频电路提供稳定、低噪声的供电。我们会从最基本的电源类型谈起，如线性电源和开关电源。详细分析它们的优缺点，以及它们在不同应用场景下的适用性。例如，线性电源以其低噪声的特性在对噪声敏感的音频应用中备受青睐，但其效率较低；而开关电源则具有高效率的优势，但其噪声问题需要特别关注和处理。本章将重点讲解如何降低电源噪声。我们会介绍滤波技术在电源电路中的应用，包括电容滤波、电感滤波以及各种组合滤波方式。您将了解到，高质量的滤波元件和合理的电路布局，对于抑制电源中的纹波和高频噪声至关重要。此外，我们还会讨论稳压电路的设计，包括使用线性稳压器（如78xx、79xx系列）和低压差（LDO）稳压器，以及如何通过多级稳压来进一步提高电源的稳定性和降低噪声。对于追求极致音质的爱好者而言，电源的“清洁度”甚至比信号处理电路本身更为关键。我们将探讨接地技术的应用，包括单点接地、星型接地等，以及它们如何有效避免地线回路产生的噪声。良好的接地设计，可以帮助信号电流和电源电流各行其道，互不干扰。本章的目标是让您理解，一个看似简单的电源，其背后蕴含着丰富的工程学知识。通过优化电源的设计，我们能够为信号电路提供一个“安静”的工作环境，让声音信号得以更纯粹地呈现，避免不必要的干扰和失真。第四章：信号的最终呈现——理解扬声器与音箱的协同经历了信号的捕捉、处理和能量供给，最终，这些电信号需要被转化回我们能够听到的声音。扬声器和音箱的设计，就是这个“翻译”过程的关键。本章将从声学的角度，深入探讨扬声器的工作原理，以及如何通过合理的音箱设计来最大化扬声器的潜力。我们会分析不同类型扬声器的结构与工作原理，例如动圈式扬声器（最常见的类型）、静电式扬声器、平板振膜扬声器等。理解振膜的材质、形状、磁路的强度以及音圈的参数，如何影响扬声器的频率响应、灵敏度、失真和瞬态响应。我们将讨论阻抗匹配的问题，以及如何确保扬声器能够从电路中有效地获取能量。音箱的设计，远非仅仅是提供一个“盒子”。本章将深入探讨音箱箱体对声音回放的影响。您将了解到，不同的箱体结构（如密闭箱、倒相箱、传输线箱、号角箱等）对声音的低频延伸、瞬态响应和整体音色有着决定性的影响。我们会分析这些结构背后的声学原理，以及它们在塑造声音特性上的差异。此外，本章还会触及扬声器的分频技术。许多音响系统会使用多个扬声器来覆盖不同的频率范围（如高音单元、中音单元、低音单元）。分频器（Crossover Network）的作用是将音频信号按照频率划分，并发送给相应的扬声器单元。我们将介绍分频器的基本类型（一阶、二阶、三阶等）以及它们在实现平滑频率响应和相位一致性方面的重要性。最终，本章旨在帮助您理解，扬声器和音箱并非孤立的组件，而是需要与整个音频信号链协同工作，才能呈现出令人信服的声音。一个精心设计的扬声器单元，配合一个声学优化到极致的箱体，能够将电路中的电信号精确地还原为具有艺术感染力的声音。第五章：设计的艺术与实践——系统集成与调试在理解了各个单元的原理之后，本章将着眼于将这些独立的模块整合成为一个完整的、高性能的音频系统。这不仅仅是电路图的堆砌，更是一门关于如何平衡各项性能指标、如何在实际制造中优化布局、以及如何进行有效调试的艺术。我们将讨论系统设计的整体思路。如何根据预期的目标（例如，追求极致的保真度、强大的驱动能力、或是特定的音色风格）来选择合适的电路拓扑和元器件？电路的级联会带来哪些潜在的问题？例如，前级电路的噪声如何影响后级信号？后级输出的失真又如何影响最终的声音？布局与布线是决定电路性能的关键因素之一。我们将探讨如何进行合理的PCB布局，以最小化寄生电感和寄生电容的影响，以及如何进行良好的信号布线，以避免串扰和电磁干扰（EMI）。接地设计在系统集成中尤为重要，本章将重申其关键性，并提供具体的实践建议。调试是实现预期性能的必经之路。本章将介绍常用的调试工具和方法，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等。我们将讲解如何通过测量关键点的信号波形、频谱特性，来诊断电路中的问题，例如失真、噪声、频率响应不平坦等。同时，我们也会讨论如何通过调整元器件参数、优化电路参数，来达到最佳的性能指标。最终，本章强调的是，一个成功的音频电路设计，是将理论知识转化为实际产品的过程。它需要精密的计算、细致的布局、以及耐心细致的调试。通过这一章的学习，您将能够对整个音频信号链的构成和工作流程有一个全面的认识，并具备初步的系统设计和调试能力。本书致力于为读者提供一个理解音频电路设计的深度视角，它不是一本简单的“how-to”指南，而是一次关于声音、信号与工程学的探索。通过深入理解各个环节的原理与实践，您将能更好地欣赏和理解音乐，甚至激发您自己动手创造更美妙听觉体验的灵感。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给我一种非常专业且严谨的感觉，那种深邃的蓝色搭配银色的文字，仿佛预示着其中蕴含着电路设计的精髓。我当初选择这本书，很大程度上是因为我对音响设备的热情，尤其是那些能够带来澎湃而细腻音质的功率放大器。一直以来，我对于如何将微弱的音频信号放大到足以驱动扬声器，并且在这个过程中尽量减少失真、保持音色的原汁原味，充满了好奇。我希望这本书能够深入浅出地讲解功率放大器的工作原理，从最基本的晶体管放大电路，到更复杂的集成电路应用，能够让我一步步理解其中的奥秘。我尤其期待书中能够提供一些实际的设计案例，例如针对不同听音需求（如Hi-Fi、监听、舞台演出等）所设计的功放电路，以及在元件选择、PCB布局、散热设计等方面的一些实用技巧和注意事项。如果书中还能涉及到一些前沿的音频技术，比如D类功放的最新发展，或者一些数模混合设计的思路，那就更好了。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能提供实践的指导，让我能够真正掌握设计一款优秀音频功率放大器的能力。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《音频功率放大器设计》时，我第一反应是它厚实的分量，这让我对接下来的学习内容充满了期待。我一直觉得，要真正理解一个电子设备的灵魂，就必须深入了解其核心电路，而音频功率放大器无疑是音响系统中最为关键的一环。我希望这本书能够从最基础的放大理论讲起，例如BJT和MOSFET的放大特性，以及它们在音频电路中的应用。我期待能看到关于不同放大器架构的详细对比和分析，比如甲类、乙类、甲乙类以及D类功放的优缺点，以及它们各自适用的场景。我对于如何优化功放的性能，减少噪声和失真，一直很感兴趣，希望书中能提供一些实用的方法论，比如关于反馈环路的设置、电源滤波的设计、以及接地策略等。如果书中还能涉及一些功率放大器的稳定性分析，以及如何进行实际的电路仿真和测试，那将极大地提升这本书的实用价值。我希望通过阅读这本书，能够建立起一个系统性的音频功率放大器设计知识体系，并且能够举一反三，应对各种复杂的设计挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一个业余电子爱好者，我一直对音响设备有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够带来震撼听觉体验的功率放大器。我购买这本书，是希望能够填补我在音频功率放大器设计方面的知识空白。我期待书中能够详细介绍各种类型的功率放大器电路，例如经典的OCL、OCL、BTL等架构，并且能够分析它们的工作原理和特点。我对于如何选择合适的元件，以及如何进行电路仿真和PCB布局，一直感到有些困惑，希望这本书能够提供一些清晰的指导和实用的技巧。我尤其希望书中能够包含一些实际的设计案例，例如如何设计一款低失真、高效率的Hi-Fi功放，或者一款适用于舞台演出的高功率功放。如果书中还能涉及到一些数字功放的技术，或者一些与数字信号处理相结合的设计思路，那就更完美了。我希望通过阅读这本书，能够获得一些动手实践的能力，并且能够独立设计出符合自己需求的音频功率放大器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名本身就非常吸引我，因为我一直梦想着能够亲手设计出一款能够完美演绎我喜爱音乐的音频功率放大器。我希望这本书能够从零开始，系统地介绍音频功率放大器的设计理念和方法。我期待书中能够深入讲解各种放大器的工作原理，例如电压放大、电流放大，以及它们的组合。我对于如何设计一个稳定、低噪声的电源，以及如何优化电路布局以减少寄生效应，一直很感兴趣，希望书中能够提供一些行之有效的解决方案。我希望书中能够提供一些不同应用场景下的设计实例，例如为书架音箱设计的功率放大器，或者为低音炮设计的功率放大器。如果书中还能涉及到一些发烧级的设计理念，比如发烧元件的选择、电路的优化等，那就更好了。我希望通过阅读这本书，能够掌握音频功率放大器的核心设计技术，并且能够将理论知识转化为实际的电路实现，最终听到自己亲手设计的功放带来的美妙声音。

评分☆☆☆☆☆

我一直对音响设备有着近乎痴迷的热情，而其中最让我着迷的部分，莫过于那些驱动扬声器发出美妙声音的“心脏”——音频功率放大器。这本书的名字《音频功率放大器设计》，就像一个秘密的邀请，指引我走向探索的殿堂。我希望它能带我深入了解功率放大器是如何工作的，从最基础的电子元件，如晶体管、电阻、电容，到复杂的集成电路，它们是如何协同作用，将微弱的音频信号放大成足以震撼人心的力量。我渴望书中能够详细解析不同类型的放大器架构，比如那些以纯净音质著称的甲类功放，或者以高效率为卖点的D类功放，并能清晰地阐述它们各自的优势、劣势以及适用的领域。此外，我特别期待书中能够提供一些关于如何优化电路参数，减少谐波失真、瞬态失真以及电源噪声的实用技巧，甚至是关于如何进行电路仿真和实际测量的方法。如果书中能提供一些实际的电路图纸，或者针对不同应用场景（如家庭影院、Hi-Fi系统、专业监听等）的设计案例，那就再好不过了，这能让我更快地将理论知识转化为实践，真正迈入音频功率放大器设计的大门。