如何构建一个10W的音频放大器

放大器是模拟电子的支柱。它们广泛用于电子工业领域。放大器几乎用于所有与音频相关的应用。

功率放大器是声音电子的一部分。它旨在最大化给定输入信号的功率幅度。在声音电子学中，运算放大器增加了信号的电压，但无法提供驱动负载所需的电流。

在本教程中，我们将构建一个10W 放大器，并连接一个 8 欧姆阻抗扬声器。我们将使用一个运算放大器和两个额外的功率晶体管在输出负载上提供 10 瓦输出。

放大器的结构拓扑

在放大器链系统中，功率放大器用于负载前的最后或最后阶段。通常，声音放大器系统使用以下拓扑结构，如框图所示

如上框图所示，功率放大器是直接连接到负载的最后一级。通常，在功率放大器之前，使用前置放大器和电压控制放大器校正信号。此外，在某些情况下，如果需要音调控制，则在功率放大器之前添加音调控制电路。

了解您的负载

在音频放大器系统的情况下，放大器的负载和负载驱动能力是结构中的一个重要方面。功率放大器的主要负载是扬声器。功率放大器的输出取决于负载阻抗，因此连接不正确的负载可能会影响功率放大器的效率和稳定性。

扬声器是一个巨大的负载，充当感性和电阻性负载。功率放大器提供交流输出，因此扬声器的阻抗是正确功率传输的关键因素。

阻抗是电子电路或元件对交流电的有效电阻，由与欧姆电阻和电抗相关的综合效应产生。

在音频电子中，不同类型的扬声器具有不同的阻抗，具有不同的瓦数。扬声器阻抗可以通过管道内水流之间的关系来最好地理解。就把扬声器想象成水管，流过水管的水就是交替的音频信号。现在，如果管道的直径变大，水就很容易流过管道，水量就会变大，如果我们减小直径，流过管道的水就越少，所以水量就会越小。直径是由欧姆电阻和电抗产生的效应。如果管道直径变大，阻抗会很低，因此扬声器可以获得更多的瓦数，放大器提供更多的功率传输场景，如果阻抗变高，则放大器将为扬声器提供更少的功率。

市场上有不同的选择以及不同细分市场的扬声器，通常有 4 欧姆、8 欧姆、16 欧姆和 32 欧姆，其中 4 欧姆和 8 欧姆扬声器以便宜的价格广泛可用。此外，我们需要了解，具有 5 瓦、6 瓦或 10 瓦甚至更高的放大器是 RMS（均方根）瓦数，由放大器在连续运行中输送到特定负载。

因此，我们需要注意扬声器额定值、放大器额定值、扬声器效率和阻抗。

必需组件

要构建10瓦放大器电路，我们需要以下组件-

Vero 板（任何人都可以使用虚线或连接）

烙铁

焊锡丝

钳子和剥线钳工具

电线

铝制散热器

12V轨到轨电源，带+12V 接地 -12V电源轨道

8欧姆10瓦扬声器

2个4.7k电阻器1/4千瓦特

2个200R电阻器1/2千瓦特

1个47K电阻器

10pF电容1个

3.2k 电阻

.82uF 电容器

TIP127 晶体管

TIP122 晶体管

LF351 IC，带 8 针 IC 底座

10瓦音频放大器电路图和说明

10 W 放大器的原理图非常简单，LF351放大信号电压，两个功率晶体管提供必要的功率放大。电源直接从电源获取，并通过两个晶体管提供给 8 欧姆扬声器。当正弦波改变极性时，TIP127提供正峰值的功率放大，TIP 122提供负峰值信号的功率放大。

在该电路中，TIP122和TIP 127是两个主要元件。这两个晶体管是一对相同的，具有100V集电极-发射极维持电压@ 100 mA。两个IC均提供高直流电流增益 - hFE= 2500（典型值）。

在上图中，显示了TO-220B封装，两种晶体管都可用于此封装。该封装对于完美的传热至关重要，并且适合与散热器配合使用。这些晶体管使用200R电阻进行偏置。放大输出取自 TIP122 和 TIP127 的集电极结。

测试 10 瓦放大器电路

我们使用变形杆菌仿真工具来检查电路的输出;我们测量了虚拟示波器中的输出。您可以查看下面给出的完整演示视频

我们使用+ / - 12V为电路供电，并提供输入正弦信号。示波器通过通道 A（黄色）上的 8 欧姆负载连接在输出端，输入信号通过通道 B（蓝色）连接。

放大器功率计算

我们使用一个简单的公式来计算放大器的瓦数-

Amplifier Wattage = V2 / R

我们在输出端连接了一个交流万用表。万用表中显示的交流电压是峰峰值交流电压。我们提供了很少的25-50Hz的极低频正弦信号。与低频一样，放大器将向负载提供更多电流，万用表将能够正确检测交流电压。

万用表显示+8.90V AC。因此，根据公式，功率放大器在 8 欧姆负载下的输出为

Amplifier Wattage = 8.902 / 8

Amplifier Wattage = 9.90125 (10W approximately)

构建 10W 放大器时要记住的事情

功率晶体管需要与散热器正确连接。散热器越大，效果越好。也

最好使用音频级额定箱型电容器以获得更好的效果。

尽量使前置放大器、功率晶体管集电极结和最终输出走线尽可能短。它将降低输出中的噪声耦合。也

尝试使用此功率放大器使用8欧姆的更高效率扬声器进行驱动。