放大器是模拟电子的基础。它们被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中。
功率放大器是声音电子产品的一部分。它旨在最大化给定输入信号的功率幅度。在音响电子设备中，运算放大器会增加信号的电压，但无法提供驱动负载所需的电流。
在本教程中，我们将构建一个连接了8欧姆阻抗扬声器的10W放大器。我们将使用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
放大器的构建拓扑
在放大器链系统中，功率放大器用于负载之前或最后的阶段。通常，声音放大器系统使用以下框图中所示的拓扑
从上面的框图中可以看到，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来校正信号。同样，在某些情况下，需要音频控制时，在功率放大器之前添加音频控制电路。
了解你的负担
对于音频放大器系统，放大器的负载和负载驱动能力是结构中的重要方面。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，因此连接不合适的负载可能会损害功率放大器的效率以及稳定性。
大声扬声器是一个巨大的负载，它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传输功率的关键因素。
阻抗是电子电路或组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。
在音频电子产品中，可以使用不同功率，不同阻抗的不同类型的扬声器。使用管道内水流之间的关系可以最好地理解扬声器阻抗。只需将扬声器视为水管，流经水管的水就是交流音频信号。现在，如果管道直径变大，水很容易流过管道，水量会更大；如果我们减小直径，则流过管道的水就会少，所以水量会变大。降低。直径是由欧姆电阻和电抗产生的效果。如果管子直径变大，阻抗会降低，因此扬声器可以得到更大的功率，放大器提供更多的功率传输方案，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的扬声器市场，通常有4 ohms，8 ohms，16 ohms和32 ohms，其中4 ohms和8 ohms的扬声器价格便宜。此外，我们需要了解，具有5瓦，6瓦或10瓦甚至更高功率的放大器是RMS（均方根）瓦数，它在连续运行时由放大器传递到特定负载。
因此，我们需要注意扬声器的额定值，放大器的额定值，扬声器的效率和阻抗。
所需组件
要构建10瓦放大器电路，我们需要以下组件-
- Vero板（点缀或连接任何人都可以使用）
- 烙铁
- 焊锡丝
- 钳和剥线钳工具
- 电线
- 铝制散热器
- 具有+ 12V GND -12V电源轨的12V轨到轨电源
- 8欧姆10瓦扬声器
- 2PCS 4.7K电阻1/4个瓦特
- 2PCS 200R电阻1/2个瓦特
- 1pc 47k电阻
- 10pF电容器1pc
- 3.2k电阻
- .82uF电容器
- TIP127晶体管
- TIP122晶体管
- 具有8引脚IC基座的LF351 IC
10瓦音频放大器电路图和说明
10瓦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在正峰值上提供功率放大，而TIP 122在负峰值信号上提供功率放大。
在该电路中，TIP122和TIP 127是两个主要组件。这两个晶体管在100 mA时具有100V集电极-发射极维持电压相同。这两款IC均提供高直流电流增益-hFE = 2500。
在上图中，显示了TO-220B封装，该封装中提供了两个晶体管。该包装对于实现完美的热传递至关重要，并且可与散热器配合使用。这些晶体管使用200R电阻偏置。放大后的输出来自TIP122和TIP127的集电极结。
测试10瓦放大器电路
我们使用了变形仿真工具来检查电路的输出；我们在虚拟示波器中测量了输出。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。示波器在通道A（黄色）上承受8欧姆负载时跨输出连接，输入信号跨通道B（蓝色）跨接。
我们可以在下面的视频中看到输入信号和放大输出之间的输出差异。
另外，我们检查了输出功率，如前所述，放大器的功率高度依赖于多种因素。它高度依赖于扬声器阻抗，扬声器效率，放大器效率，结构拓扑，总谐波失真等。我们无法考虑或计算所有与放大器功率相关的可能因素。实际电路与模拟电路不同，因为在检查或测试输出时需要考虑许多因素。
放大器功率计算
我们使用了一个简单的公式来计算放大器的功率-
放大器功率= V 2 / 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的低频正弦信号。与低频情况一样，放大器将向负载提供更多电流，而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
放大器功率= 8.90 2 /8 放大器功率= 9.90125（约10W）
构造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。较大的散热器可提供更好的效果。也，
- 最好使用音频级额定箱型电容器，以获得更好的效果。
- 尝试使前置放大器，功率晶体管集电极结和最终输出走线尽可能短。它将减少输出中的噪声耦合。也，
- 尝试使用8欧姆更高效率的扬声器来驱动此功率放大器。
查看下面的演示视频，了解该10w放大器系统