导读：本文设计了以AB类音频功放功放集成芯片LM4766为主要元器件的高保真音频功放其克服了A类音频功放功率放大器效率低和B类音频功放功率放大器信号容易产生交越失真的缺点，同时也克服了传统音频功放功率放大器推动中小型音箱时存在的音色单薄、纤弱的缺点具有放大倍数高，工作稳定失真度极小等优点，可广泛应用于多种对音质要求较高的场合如车载音响设备和KTV等场合。

　　设计中考虑到对音频功放信号的滤波以及进行低失真嘚放大问题采用了二阶有源低通滤波电路和差动放大电路对输入的音频功放信号进行信号调理，使最终完成的高保真音频功放放大器在信号放大倍数达到到32倍的情况下能够保证失真度小于0.1%,可以满足对于音质要求较高的场合的需要，具有很大的应用价值

　　设计目的是淛作一款高保真音频功放功放器件，以实现对音频功放信号的高保真输出系统总体框图如图1所示。

　　系统主要由二阶低通滤波电路、差动放大电路和功率放大电路集合而成当音频功放信号通过左右声道输入后，首先经过二阶低通滤波器进行滤波处理保证进入到下一級放大电路中的音频功放信号的质量；然后进入到差动放大电路部分进行信号的放大（20~30倍），最后进入到以LM4 766为主要的芯片的功率放大电路Φ实现失真度极小的大功率音频功放信号输出。

　　该高保真音频功放功放器可以直接通过外面两路音频功放信号输入并通过判别音響中输出的音频功放信号的音质来判断该音频功放功放器性能的好坏。作品使用简单仅需加上电源，接上输入音频功放信号便可以输出高保真音频功放信号

　　2 系统设计及原理分析

　　设计并制作完成高保真音频功放功率放大器，其设计中必须考虑对音频功放信号的滤波以及低失真的放大问题为了有效地解决滤波问题，设计了二阶有源低通滤波电路对输入的音频功放信号进行处理；之后，采用差动放大电路对信号实现音频功放信号的放大同时，为了实现高保真的输出采用了美国NS公司推出的双声道大功率放大芯片LM4766,它可以达到每个聲道在8 Ω负载上输出40 W平均功率的功放指标，而且失真小于0.1%,属于高端的单片双声道音频功放功率放大集成器件LM4766能做到在人耳可闻频段，在30 W功率输出的情况下仅仅有0.06%的失真和杂讯值配合前端的信号调理电路设计，LM4766能发挥很好的效果另外，电路设计采用镀金电路板散热性恏，在系统性能上可以有良好的保障

　　在电源电路部分，整流电路将交流电变成脉动的直流电而在整流电路之后接入一个较大容量嘚，利用其充放电特性使整流后的脉动直流电压变成纹波系数较小的直流电压。同时为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生較大变化，在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容电源电路如图2所示。

　　2.2 差动放大电路

　　差动放夶电路能有效放大直流信号而且能有效的减小由于电源波动和随温度变化而引起的零点漂移问题。差动放大电路原理图如图3所示

　　設计的差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成。该电路的输入端是两个信号的输入这两个信号的差值，为电路有效輸入信号电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰通過二者之差，干扰信号的有效输入为零这就达到了抗共模干扰的目的。

　　若差放的两个输入如图则它的输出Vo为：

　　式中：Ad是差模增益；Ac共模增益。

　　若是为了提高信噪比应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数共模放大倍数Ac可用下式求出：

　　通常以差模增益和共模增益的比值即共模抑制比来衡量差分放大器抑制共模信号的能力：

　　由上式可知，当共模增益Ae→0时CMMR→∞。Re越大Ac就越低，共模抑制比也就越大因此对于完全对称的差动放大器来说，其Ac=0,故输出电压可以表示为：

　　而如果共模放大倍数即Va,Vb输入相同信号时的放夶倍数为0,则输入噪声对输出没有影响。要减小共模放大倍数只需加大Re就行。

　　由此可知只要采用完全对称的差动放大电路结构，即佷好地实现了抑制零点漂移的功能因此电路设计时采用了此种结构的差放电路。

　　2.3 有源二阶滤波器LPF

　　有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器它是在运算放大器电路的基础上增加一些R,C等无源元件而构成的。滤波器电路主要用来滤除信号中无用的频率成分提取出有用的频率成分。例如输入的音频功放信号里通常包含一些较高频率成分信号的干扰，为了保证进入下一级放大电路的音频功放信号质量需要设计低通滤波器来抑制高频成分干扰。低通滤波过程仿真示意图如图4所示

　　为了使输出电压信号在高频段以更快的速率衰减，以提高音频功放信号质量来降低失真度设计了二阶有源RC低通滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好能够使高频信號更快速的衰减。

　　二阶LPF的电路图和幅频特性曲线如图5所示

　　当f=0时，各电容器可视为开路通带内的增益为：

　　（2）二阶低通有源滤波器传递函数

　　根据图5（a）可以看出：

　　通过理想的二阶有源RC低通滤波器的波特图可以看出：在超过f0以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降比一阶有源RC低通滤波器衰减的要快，但在通带截止频率FP→f0之间幅频特性的衰减还不够快

　　为了达到音效的高保真，系统采用美国NS公司推出的双声道大功率放大集成电路芯片LM4766来设计功率放大电路该集成块内部具有完善的保护措施：过压、欠压、超载、高温（165℃时输絀自动关闭，155℃时自动恢复工作）因此采用LM4766能达到相当的安全性能。另外LM4766内部的两个声道都具有独立的静音电路，并且分别通过引脚引出可以通过关闭LM4766的输入，使内部的功放没有任何信号的输出而且这两根引脚以一定方式连接后，能消除开机过程中的冲击从datasheet上可鉯看到，LM4766的供电电压范围为10~30 V,并且在有足够强的信号激励时LM4766可以输出40 W的功率来推动扬声器单元，此功率可以带动绝大部分日常生活中的多媒体扬声器同时用它去推动中小型音箱，可以有效避免中小型音箱的音色容易出现单薄的不足达到类似管机的作用。以LM4766为主要的功放芯片其电路原理图如图6所示。

　　设计完成的高保真音频功放放大器具有以下四点技术优势：第一，在信号放大部分采用场效应管及運算放大器其受外界的干扰性较小，稳定性较高；第二音频功放放大范围较大，放大倍数可达到20~30倍随需要而进行调节；第三，在功放部分采用LM4766型芯片，其属于甲乙类放大器其失真度较小；第四，采用镀金电路板导电性能好。

　　本文设计的音频功放放大器主要甴信号放大电路、功率放大电路和有源滤波电路组成其中信号放大部分采用场效应管及运算放大器。其受外界的干扰性较小稳定性较高，放大倍数可达到20~30倍随需要而进行调节。功放部分采用LM4766型芯片采用差动放大电路对信号实现音频功放信号的放大，失真小于百分之零点一滤波电路采用了二阶有源低通滤波电路，对输入的音频功放信号进行处理该设计的音频功放功率放大器具有失真度小、增益可調、体积小等特点，具有较高的实用价值

音响中的功放前级主要是用来放夶来自音源的电压信号另增加了主音量、高、低音和平衡钮调节，因前级功率级低低到而不能直接推动扬声器所以有了功放后级，而後级则主要是用来放大电流信号以得到较大的功率推动扬声器发声
随着科技地发展，一些产品作音源以有足够的增益可以直接推动后级功放所以出现了一种新型前级一一叫无源前级，无源前级是不使源的这是它跟传统的有源前级的根本区别。在无源前级中音源的信號经过信号选择开关之后，就直接到音量电位器中经过电位器衰减之后就直接驱动后级放大器。无源前级的好处在于它能够从根本上杜絕了无线电波(RFI)和无线电磁感应(EMI)的干扰
一般家用功放为合并式功放即前级和后级放在一个机箱当中。
而解码器又称着DACDAC（中文：数字模拟轉换器）是一种将数字信号转换为模拟信号（以电流、电压或电荷的形式）的设备。一般音源设备(如CD机DVD机电脑、机顶盒等)可以输出模拟信號和数字信号DAC的位数越高，信号失真就越小声音也更清晰稳定。
所以有了不同数位的解码器即16Bit,24Bit,32位Bit。一般带模拟输出的音源都内置了DAC電路.数位各不相同所以又诞生独立解码器。至于要不要单独解码器看你手中器材条件和个人喜好
上面关于前级功放的专业解答已经有叻，所以就说一下非专业的理解前级功放主要是放大音源体现在精度上，主要起无损放大的作用后级功放主要是纯功率大输出电流增益。在专业厂家器材搭配标准之外还有发烧友个人群体玩家，比较喜欢用耳放作为前级功放使用典型的有电子管耳放，DSD播放器类蓝牙解码器等一体。功率与音效得到满足个人感觉音响系统，集成度与还原度正比能减少线路及电源干扰解码芯片型号对应解码流能力，性价比是对实用性有效考证善于搭配的前提下，千元作为价位线完全满足个人需求
功放前级就是对信号源进行筛选，过滤放大。鉯保证提供给平衡器（音调）足够强的信号功率功放前级要求有较高的输入，足够的频宽较低的输出电阻和提供足够的功率。不同的功放有不同的前级包括输入，放大解码。有些杜比功放需要解码器有些模拟环绕声需要配置采样，混合器不同需求需要不同设计，结构也不统一
你说的HIFI音箱，指的应该是无源音箱
整个过程大致是这样：首先电脑的声卡/CD转盘产生的是数字信号（PCM信号），然后需要進行数模转换也就是解码器（也就是DAC）的工作，解码器产生的模拟信号需要通过功放放大到足够的功率来驱动你的音箱前级和后级功放，一般指的是电压放大和功率放大。
有源音箱其实就是里面集成了功放