功放电路的放大倍数与电源输出并联电阻设置原因探秘

1万 · 2022-8-18 16:36

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2022-8-21 19:28 编辑

#申请原创# @21ic小管家 @21小跑堂

最近热衷于做一台好听的功放机，于是研究了很多手册，也接触了很多功放DIY界的前辈和朋友，发现很多人其实就是照抄，而抄的时候没看清人家手册的条件是什么，他的条件是什么，于是就不伦不类了，这里我拿LM1875T的放大倍数进行讨论。我们先看这个图，这是官方推荐的典型应用电路图，也是标准同相放大器图

我们注意到，这个放大倍率是21倍，注意R3和R4，放大倍数G=（R3+R4）/R3;
那么是不是都要用这个放大倍数呢？
我们看一下手册上这么做的前提是什么。
我们注意到手册的技术测定是在以下技术参数下完成的测定。所以这个放大电路的参数是针对以下测定的参数情况下选取的。

所以如果你使用±25V双极性电源可以这么做。另外手册也明确，电源最大限制为60V，换算成双极性电源就是±30V。
根据这个放大倍率和供电参数，我们设想一下在最大输出振幅下保证正玄波不失真输入该是多少范围内才可以呢？
经过计算是1.25V。20=25V:1.25V
设想一下，厂家也应考虑预留出一定的冗余量，那么就是输入信号最大振幅不能超过1V。
我们再看另外一家的手册说明
下面是安森美的手册中选取的内容

我们注意到，输入信号限定到了458mV情况下，放大增益30dB,则对应的输出振幅其实应该是13.74，约为13.75。
我们看到，这个设计其实是给冗余空间几乎容留了一半的值。刚好13.75*2=27V
如果按照这个冗余标准，我们来计算一下LM1875T，在采用±15V电源供电的情况下该设置多少增益合适？
15V/2/0.458V=16.37,也就是我们按照这个标准做在电源为±15V的情况下，增益最大设置到16V即可。而设置更大的增益，可能会导致音量最大化后的失真。
根据我的经验设置到10倍都可以很大声了。
同样噪声是实时最大放大的，所以设置的越大反而会导致噪声的增强。因此不建议设置太大。
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接下来再讨论一下，为什么有的功放电源的滤波器上设置了一个并联电阻，这是为什么呢？
例如如下电路：

经过咨询这个位置的电阻叫：泄放电阻，用于断电后释放系统残存的电能，确保安全的。
那么这电阻就要根据电压计算好功率选择。
比如采用电源±38V供电，则功率Pr=38*38/500=2.88W ,那么想要安全这个电阻的最大功率选择应该大于3W才行。
一般色环电阻有 1/8W 1/6W 1/4W 1/2W 1W 2W 3W 5W
所以这里至少要选择3W的才行，保险起见要选5W的。
其实还有个方法就是增大这个电阻，就可以选择小一些的了。更常见的电路是不存在这个电阻的。总体一句话，要看菜吃饭，如果你已经有了电源，选择放大多少倍可以很容易根据常用的这个计算出来，以发挥最大电源效率。
如果你什么都没，可以有更多的选择，比如先规划好，你想放大多少倍，然后根据这个倍数计算出电压后选择合适的电源与运放芯片。
总之，你可以根据手里的元件选择放大倍数，也可以根据你想要的放大倍数（也可以是功率），选择合适的器件与电源。
好了，最近收获的知识分享到这，下一个贴，我再来分享新的知识。

只看该作者 · 2022-8-18 17:12

只看该作者 · 2022-8-19 11:03

本帖最后由 steelen 于 2022-8-19 11:05 编辑

LINE IN的标准输入电平了解一下
LINE IN的输入信号最大是0db（ -10db--0db）， 600欧负载，对应电压是0.775V（有效值）换算成峰峰值的 VPP=2.18V，然后根据负载阻抗，电源电压计算功放增益

1万 · 2022-8-19 13:22

看这个意思, R4 得换成电位器。

1万 · 2022-8-19 16:49

xch 发表于 2022-8-19 13:22
看这个意思, R4 得换成电位器。

哎，你这个问题好，还真有这么做的大牌，比如音乐传真A1的前级就是这么做的。

我这里说的是采用固定放大倍数，官方手册给定的那个值是怎么来的。第一个图是TI的，第二个是安森美手册中给出的。手册中暗示了这个设置原因，这也是为什么不同厂家设置的参数不同，因为他们用的电源不同。定位不同。

1万 · 2022-8-19 16:51

steelen 发表于 2022-8-19 11:03
LINE IN的标准输入电平了解一下
LINE IN的输入信号最大是0db（ -10db--0db）， 600欧负载，对应电压是0.775 ...

你这个说的对，是这样的。今天我用示波器测了电脑输出的最大音量，放了一首最劲爆的歌曲，最大Vpp=2.36V.
所以如果按0.458V有效值算，那容留一半的振幅是合理的。如果按Vpp算，那要更大了，所以我修改了我的电路参数，用了±15V供电，放大倍数设置的是10倍。效果杠杠的，开到最大也不破，音量也是非常的够大。

1万 · 2022-8-19 16:53

作为电工，楼主应该尝试做D类功放，哪个是趋势，也比较考验制作功力。

1万 · 2022-8-19 16:56

lfc315 发表于 2022-8-19 16:53
作为电工，楼主应该尝试做D类功放，哪个是趋势，也比较考验制作功力。

一步一步来啊，先把AB的彻底玩透，再上D类，因为这个AB类有好多人等着我给他们做呢。他们不要D，我没办法啊。不过已经玩透了，目前最新版本音质超级耐听。

只看该作者 · 2022-8-19 23:37

DIY了那么久，从没想过为什么，感谢楼主替我们想到了，好。

只看该作者 · 2022-8-21 16:45

“ 根据我的经验设置到10倍都可以很大声了”，这里有个问题。lz说研究了很多手册，这个暂且别挑明。

只看该作者 · 2022-8-21 16:47

±38V供电，不知道说的是否给1875供电。如果电阻计算出来的耗散功率是2.88w，选3w规格的电阻够吗？

1万 · 2022-8-21 19:25

hulx 发表于 2022-8-21 16:45
“ 根据我的经验设置到10倍都可以很大声了”，这里有个问题。lz说研究了很多手册，这个暂且别挑明。 ...

我的意思是放大10倍就可以很大声了，然后你也可以放大更多倍，然后根据放大倍数反推电源电压。没啥挑剔的。可能我没表达清楚，抑或是你没理解我的意思。

只看该作者 · 2022-8-21 20:01

gaoyang9992006 发表于 2022-8-21 19:25
我的意思是放大10倍就可以很大声了，然后你也可以放大更多倍，然后根据放大倍数反推电源电压。没啥挑剔的 ...

适当调整电压放大倍数当然没问题。

只看该作者 · 2022-8-22 10:54

学习学习再学习。

功放电路的放大倍数与电源输出并联电阻设置原因探秘

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