【晶体管后级功放】初学者的放大器—— 20瓦音频放大器 LM1875

电器维修

这个初学者的放大器的特色是：电路板的布局简单因而容易组装、比较便宜，而且还有防温度过高和短路的保护装置。

虽然电路却比较简单，它输出的功率并不小。这个设计以一片IC为主，这片IC是National Semiconductor的20W音频放大器LM1875T。它采用TO-220封装，连同其他一些元件以及合适的电源，在4欧或8欧扬声器产生20W均方根值（RMS）的功率。

这样的主电路的规格令人印象深刻。它的信噪比是105dB，在20瓦，1kHz的总谐波失真低于0.04%（见图7-11）。它完全可以用作高保真立体声放大器的基础。在1W均方根值测得的频响从14Hz至100kHz以上。

LM1875在内部把电流限制在4A，如果输出不慎短路接地，可以防止它受到损害。它也含有“安全工作区”的保护装置，可以根据输出上的电压降低电流的上限。

由于在这么小的封装里会消耗这么大的功率，LM1875在内部也有防热的保护装置。如果在这片IC内积聚过多的热量（温度达170℃），防热保护装置就会有效地关断该器件。

电路说明

这个放大器的电路图（见图1）只含有LM1875功率放大器（IC1）和一些支持元件。

在倒相输入（引脚2）上的22kΩ和1kΩ电阻把放大器的闭环增益设定在23（根据标准倒相放大器的反馈定则，电压增益=22k/1k+1=23）。

22μF电容和1kΩ电阻串联设定放大器的频响下限。决定低频下限的的另一因素是在输入信号通道中由2.2μF耦合电容和22kΩ电阻组成的高通滤波器。

总的说来，结果是低于10Hz左右的快速频响滚降（见图11）。在这个高通滤波器之后，1kΩ串联电阻和330pF电容组成低通滤波器，消除了输入引线上拾取高频噪声的问题。

在这些位置使用无极性（带有NP标识）的电解电容，因为这些位置出现的电压太小，不足以让普通电解电容完成极化。

细心的读者会发现，输入电路并没有直接连接电源的地线，而是通过10欧电阻接地。这一点对于单台（单声道）放大器设备没有什么影响，但在双声道设备中，有助于减少在地线内流动的电流，这类电流可能会降低声道之间的分离度。

最后，接IC1输出的1欧1瓦电阻串联220nF电容组成佐贝尔网络，设计用来抵消扬声器的音圈电感对频谱高端的影响。

放大器的组装

放大器的组装相当简单容易，所有零件都安装在一片小电路板上。图2是零件的布局图。

应该先安装电阻，然后安装电容。有需要时，用电表核实电阻的数值。要注意，两个220μF电容有极性之分，其正引线的取向应该依照元件布局图的指示。其余两个电解电容没有极性，取向可以任意。

接着，安装保险丝夹子和接线端子板，焊接之前应把它向下推至贴近电路板表面。要留意保险丝夹子的固定翼片应该朝外，否则将来就没法插入保险丝。

最后才安装LM1875。首先，在电路板四角的安装位置装上10mm有螺纹的垫圈，然后插入LM1875。由于它的引线早已在工厂中成型，所以稍作调整就很容易插入电路板上的小孔。

必须安装LM1875成垂直于电路板的表面，然后小心倒转整个装置，只焊接IC封装的中央引线。其余四根引线只有在该IC固定在散热器之后才焊接好，这一步留待下面再谈。

散热器的安装

把电路板和散热器放在平直的表面上，再靠近在一起，把LM1875放在散热器宽度的中央位置。让IC上的小孔对准散热器翼片之间的间隙。用削尖的铅笔在散热器表面上记下IC小孔的内圈。

先在内圈记号上钻一个1mm小孔，然后用3mm（1/8吋）钻头钻出小孔的最后尺寸。

钻孔之后，必须锉去小孔的毛边使表面完全平滑。用拇指和食指夹住稍大的钻头轻轻地在小孔开口上转动，就可以锉去小孔的毛边。

这时，可以用螺栓和TO-220的绝缘套件（云母垫圈和绝缘套筒）把LM1875固定在散热器上。图12说明安装的细节。固定之前，先在所有接触表面抹上薄层的散热剂。扭紧螺丝要注意不要扭曲LM1875。

固定之后，必须焊接好LM1875余下的引线。小心翼翼地倒转整个位置，要注意切勿改变电路板和散热器的相对位置。

焊接余下的引线时，应在电路板下面放置一些物件支承其重量以及使电路板垂直散热器的表面。最好再把IC的中央引线加热和重新焊接以便消除装配时在中央引线造成的张力。

然后，用万用电表确认LM1875的金属接触片确实与散热器起电绝缘。

电源

图4是这个放大器的电源电路。它采用具有两个18伏次级线圈或者1个36伏中央抽头线圈的80VA交流电源变压器。次级线圈馈电到二极管D1-D4以及两个4700μF 35V电容组成的桥式整流器和滤波器。输出在无负载时大约是±25伏，适合供电给一个或两个放大器。

如果要自己设计电源，要注意，LM1875的电源线不可超出±30V。可以使用低于所建议的±25V的电压，不过输出功率就会低于性能图表所示的功率。要获得更多资料，请参阅LM1875的数据说明书（见www.national.com）。

这个电路也含有两个简单齐纳二极管调压器组成的±15V前级放大器电源。这个电源并非必需的，如果不需要的话，可以省去。

电源的装配

图5说明怎样组装电源电路板去配合这个放大器。要注意，4700μF电容的额定电压是35V，不过更高电压的电容也可以适用。

先安装二极管D1至D4，有色带的一端（阴极）应依照图示的取向。然后，安装两片三线接线端子板，接着才安装两个4700μF电容。电容的正引线取向必须正确。

除非特别需要前级放大器的±15V电源，否则可以省去其余元件。

所有直流电源和扬声器的连接线采用粗的（7.5A）多股电缆。放大器的+25V、-25V和0V导线还要扭在一起以减少辐射噪声。

交流电源方面（230VAC）必须使用仅适配交流电源额定电压（250VAC）的电缆，并且把所有暴露的连接点绝缘。绝缘操作包括在IEC插座背面、开关和保险丝座处使用橡皮套管或者热缩套管。该设计的思路是保证，即使绝缘外皮脱落且接通电源时，也不可能意外触及带电的交流电源电压。

交流电源的地线必须按照图13的安排，连接到金属机架。所有接地导线应接到这一点以免出现接地回路。

如有任何疑问，在首次连接230VAC交流电源插座之前可请有经验的朋友先检查你的作业。切勿简化交流电源的接线，否则可能有致命的危险！

测试

通电之前，再查看电路板，检查所有元件的位置和取向是否正确。然后，装上保险丝，连接电源的引线，应特别注意，正负引线应准确无误。

图13. 交流电源的地线必须依照图示牢牢固定在金属机架上。先把第一个螺母拧得很紧，然后拧紧第二个防松螺母。电源的地线（0V）也必须连接这一点。

这时，切勿连接扬声器或者音频输入信号。

要注意，必须安装散热器，因为即使没有音频信号，LM1875都必定要消耗相当大的功率。

先检查电源线的电压，其数值应在标准值的±10%以内。最后，检查扬声器两端的直流电压。该数值应小于±50mV。

如果这一步检查完之后，就可以连接上扬声器（先关断功放板电源），再接通输入信号作最后测试了。

天天快乐

楼主知识丰富。给您加分点赞。

王绍兴

此类功放只要按图施工，输入电压、信号符合要求，一般均能够成功。
注意，功放反馈稍有一些区别。

王绍兴

建议楼主在设计功放时，考虑喇叭保护，一旦功放故障，喇叭成本太高了。