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[影音] 现学现卖~从零开始设计电路图并制作分立元件功放

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发表于 2021-6-23 15:53:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

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叔叔家一个廉价双声道USB小功放线断了,掉下来一个喇叭。为了废物利用,决定做个功放驱动它。向来对三极管放大电路一知半解。电路图勉强看个大概,但是真让我从头设计一个放大电路,又无从下手。趁此机会再补补基础知识,遂把法宝书籍拿出来研究一番。争取自己设计一个功放电路,不抄现成的。
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最基础的就是共射级放大电路。所谓共射级就是三极管的发射极通过某种方式接地,以此为参考对信号放大。
R1,R2分压给基极一个偏置电压(必须大于基极开通电压0.6V),让它导通工作在放大区。集电极电阻Rc和发射极电阻Re设定放大倍数。放大倍数=Rc/Re。也就是2个电阻的比值。输入输出用电容隔直,仅对交流信号进行输入和输出。当然各元件取值还有要求,就不细讨论了。
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共射级放大电路输入阻抗高,容易驱动。但是输出阻抗也高,难以直接驱动扬声器。主要是Rc的阻值很大,无法通过大电流。减小Rc的话静态功耗又会很大,并对偏置电路造成压力,得不偿失。也就是它只能把电压放大很多倍,却无法“放大”电流。相当于一个内阻极其大的电源空有电压却带不动灯泡一样。
这里我把4Ω扬声器直接接在集电极,替代Rc,不再隔离直流了;Re取0.5Ω。这样放大倍数约8倍。虽然电流大,静态功耗大,不实用,但是验证了放大电路。接手机放歌,喇叭确实传出了很大的声音。
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既然只用共射级放大电路不行,就要学习另一种很重要的放大电路了:推挽射级跟随器。
所谓推挽就是NPN+PNP三极管,NPN导通把负载接VCC,PNP导通则把负载接GND。像拉锯一样两个人一推一拉。
所谓跟随器就是输出电压紧紧跟随输入电压,也就是没有放大能力。虽然没有电压放大能力,但是它输出阻抗极低,相当于能放大电流!
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基础知识学完了(实际电路里边还有很多门道,不再详细讨论),就可以开始设计功放了。
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先把断线接好,重新接了硅胶软线。这是一个4Ω 3W功率的小喇叭。
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经过一顿计算,查书,实际测试,总算设计出来一个电路。所有的元件参数都是自己取值的,没有照抄。
大体分成2个部分,左侧信号接音量电位器,然后电容隔直,输入共射级放大电路,放大340R/(7.5R+7.5R)=22倍。
然后接右侧推挽射级跟随器进行功率放大,接电容驱动扬声器。
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附一个注释版给初学者看。第一级用S8050,第二级用TIP31C和TIP32C三极管。分别为小功率和中功率三极管。
电源为12V,数百mA即可。电压不应偏离过多。2个1N4148二极管应和2个功率三极管热耦合,也就是固定在一起,保证温度相同。否则三极管会越来越热,电流越大越大,恶性循环。因为三极管的导通电压会随温度升高而降低,为了保证工作电流不变,必须同步降低偏置电压。
前后两级采用直流耦合,后级的偏置电阻和输入隔直电容就省略了。这也是多级放大电路常用的。
不过,元件参数要精心设计才能保证2级都工作在最佳状态。
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用面包板搭了个验证电路,一通试验。花了不少时间,证明电路确实可行。
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电源采用小米台灯的12V适配器。
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体积小巧,几瓦的功率正合适,不浪费。
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外壳用做T12焊台的88*38mm铝壳。
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正好兼做散热器用。
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元件取值花了很长时间。有些电阻用串并联实现的。从右侧往左侧搭建的,也就是先确定大元件的位置,再确定小元件的位置。右侧大电容输出隔直,左下大电容为电源滤波。
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背面比较简洁。
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简单接线试试,一点问题没有(其实有问题,有个地方接错了,改正了)。
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安排一下2块板的位置。
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打孔,固定2个三极管。注意加绝缘垫片,防止2个管子短路。电源用厚双面胶和704硅胶固定。
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前面板右侧是音量电位器,左侧是音频输入接口。
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喇叭直接用3M胶粘在上铝壳上。
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最大音量功率3.5W左右。因为后级偏置稍大,静态功耗就1.8W左右了,略微费电。
但是不想做复杂的偏置电路了,就这样吧。
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白加黑,外观还可以。
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背面略丑。
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侧面不咋地。
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整体看起来不错。插上手机,听得津津有味!
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最主要的是有用的知识又增加了!!!


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发表于 2021-6-23 16:21:04 | 显示全部楼层
跟着一起学习
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发表于 2021-6-23 16:21:43 | 显示全部楼层
最主要的是有用的知识又增加了!!!
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发表于 2021-6-23 16:21:51 | 显示全部楼层
支持动手,干就行,哈哈。
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发表于 2021-6-23 16:39:57 | 显示全部楼层
捡了个喇叭,搭了个功放
   
加油,楼主下次做MOS管功放
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发表于 2021-6-23 17:00:52 | 显示全部楼层
鉴定完了楼主没有说制作高品质音响
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发表于 2021-6-23 17:16:06 | 显示全部楼层
之前用音频变压器做过个,简单省事 效果还不错
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发表于 2021-6-23 17:54:45 | 显示全部楼层
设计成三级或者4级放大,再加上负反馈,音质更好些。
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发表于 2021-6-23 18:04:01 | 显示全部楼层
x宝那些一两元的数字功放板音质还可以的
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发表于 2021-6-23 19:32:36 | 显示全部楼层
TIP31/32C是大功率器件吧,你这个小喇叭用8050就能达到扰民的音量
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发表于 2021-6-23 21:32:44 | 显示全部楼层
有这功夫买一套数字功放板比这快多了,花钱少效率高音质好。
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发表于 2021-6-23 22:40:46 | 显示全部楼层
有学习了新的
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发表于 2021-6-24 05:00:09 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
最主要的是学习了知识
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发表于 2021-6-24 08:34:19 | 显示全部楼层
学习了      不错的帖子  有始有终
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发表于 2021-6-24 09:16:08 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
大神出手就是不一样,草叶变神剑
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 楼主| 发表于 2021-6-24 09:36:44 | 显示全部楼层

那是必须的,最喜欢低音了
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发表于 2021-6-24 19:25:05 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
前面就差个双差分了
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