100W低音炮放大电路

低音炮是一种能产生低频音频信号的扬声器。第一个低音炮放大器是Ken Kreisler在1970年开发的。它主要用于改善音频信号的低音质量。在这里，我们设计了一个低音炮放大器产生音频信号的低频率从20赫兹到200Hz，输出功率为100W，用于驱动4欧姆负载。

低音炮放大电路原理

音频信号首先被过滤，去除高频信号，只允许低频信号通过它。然后用电压放大器放大低频信号。然后使用晶体管驱动的AB类功率放大器放大这个低功率信号。

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100W低音炮放大器电路图

电路元件：

组件	价值
R1	6 k
R2	6 k
R3	130 k
R4	22 k
R5	15 k
R6	3.2 k
R7	300欧姆
R8	30欧姆
R9机型,R10	3 K
C1, C2	0.1超滤,电解质
C3、C5、C6	10佛罗里达大学,电解质
C4	1超滤,电解质
第一季度	2 n222a
第二季	TIP41
第三季	TIP41
第四季度	TIP147, PNP型
D1, D2	1 n4007
双重供应	+ / -30 v

低音炮放大器电路设计:

音频过滤器设计:

本文利用OPAMP LM7332设计了一种Sallen Key低通滤波器。假设截止频率为200Hz，质量因子为0.707。假设极点数为1,C1的值为0.1uF，则C2的值为0.1uF。假设R1和R2相同，将方程中的已知值代入即可求出

R1 = R2 = Q/(2*pi*fc*C2)

这给每个电阻5.6K的值。这里我们选择6K电阻作为R1和R2。因为我们想要一个闭环增益滤波器，我们不需要在非反相终端的电阻，这是短路到输出终端。

前置放大器设计:

前置放大器是基于晶体管2N222A的A类操作。由于所需的输出功率是100W和负载电阻是4欧姆，这里我们需要一个30V的电源电压。

假设集电极静态电流为1mA，集电极静态电压为电源电压的一半，即15v，则计算负载电阻值为15K。

R5 = (Vcc / 2 icq)

基极电流为，I_b= Icq /小时_菲

代入值h_菲或者交流电流增益，我们得到的基极电流等于0.02mA。偏置电流I_偏见假设为基极电流的10倍，即0.2mA。

假设发射极电压为电源电压的12%，即3.6V。基电压Vb等于Ve +0.7，即4.3V。

R3和R4的值计算如下:

R3 = (Vcc - Vb)/ I_偏见R4 = Vb/I_偏见

代入这些值，我们得到R3 = 130k R4 = 22K

发射极电阻计算为3.6K (Ve/Ie)。然而，这个电阻是由两个电阻R6和R7共享的，其中R7用作反馈电阻，以减少C4的去耦效应。R7的值由R5和增益的值计算，发现等于300欧姆。R6的值等于3.2K。

由于C4的容抗应小于发射极电阻，故计算C4的值为1uF。

功率放大器设计:

功率放大器采用达林顿晶体管TIP142和TIP147 AB类设计。选择偏置二极管，使其热特性与达林顿晶体管相等。在这里选择1 n4007。

由于低偏置电流需要较大的偏置电阻，我们选择R9等于3K。

驱动级用于为功率放大器提供高阻抗输入。这里我们使用功率晶体管TIP41在a类模式。发射极电阻R8由发射极电压Ve (1/2Vcc- 0.7)和发射极电流Ie(等于集电极电流，即0.5A)的值给出，发现其等于28.6欧姆。这里我们选择一个30欧姆的电阻器。

自举电阻R10的值应该是这样的，以便为达林顿晶体管提供高阻抗。这里我们选择R10为3K。

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低音炮放大电路操作:

音频信号由使用OPAMP的Sallen Key低通滤波器滤波，这样只有低于和等于200Hz的频率通过，其余的滤波。这个低频信号通过耦合电容C3给晶体管Q1的输入端。晶体管以A类模式工作，并在其输出端产生输入信号的放大版本。这个放大的信号然后被Q2转换成高阻抗信号，并给AB类功率放大器。两个达林顿晶体管的工作原理是，一个可传导正半周，另一个可传导负半周，从而产生一个完整的输出信号周期。发射极电阻R11和R13被用来减少匹配晶体管之间的任何差异。二极管被用来确保最小的交叉失真。这个高功率输出信号然后用来驱动一个低阻抗的扬声器或低音炮，大约4欧姆。请注意，这里我们使用了一个8欧姆电阻的测试目的。

低音炮放大电路的应用:

1. 该电路可用于家庭影院系统，以驱动低音炮产生高质量、高低音的音乐。
2. 该电路也可用作低频信号的功率放大器。

电路的局限性:

1. 滤波电路倾向于增加音频信号的直流电平，造成偏置中断。
2. 使用线性器件会造成功耗，从而降低电路的效率。
3. 它是一个理论电路，输出包含失真。
4. 电路没有提供任何消除噪声信号的措施，因此输出可能包含噪声干扰。