【参赛】128片NE5532并联音频功放

castiello · 发表于 2020-2-8 14:07:16

5532是音频领域中最常用的双运放。对于普通运放驱动电流不足的问题，可以采用多片并联的方式来实现扩流，如果要驱动音箱需要较大的功率，因此并联128片5532来实现功率放大器也是一种不错的设计方式，128片听起来很夸张，但是对于当今贴片元件与焊接方式的成熟，送到专业SMT加工厂加工是非常方便的一件事情，5532由于仅需要供电和输出均流电阻，所以电路相当简洁，并且还保留了5532出色的线性度、电源抑制度与内置过载保护功能，可将所需的外部电路降至最低。

虽然5532不是近几年全新设计的新型运放，但是其出色的性价比与良好的负载驱动能力和出色的噪声性能，一只沿用至今，并且随着用量越来越大其成本也更加低廉。由128片5532并联组成的功放是典型的乙类单端功放，如果需要增加功率可以并联更多5532，或者采用两路放大器组成BTL放大器，但是这样会导致电路更加的复杂，由于5532供电电压限制，因此并联方案的输出功率是存在上限的，即使并联更多的运放也不能输出更大的功率，因为供电电压仅为±18V

整机由电压放大级、输出5532并联推动级、喇叭保护板与电源板构成，电压放大级提供25.9dB的电压增益，但是由于5532增益带宽积限制，不能采用一片提供如此高增益，因此采用了多级放大的方式来实现25.9dB的电压增益。U1A与U1B两片并联放大器提供13.9dB增益，同时并联可以通过R12和R13实现3dB噪声抑制，U2B实现6dB电压增益，U2A实现隔离以防止U2B驱动R17电阻发生过载，U3B也实现6dB电压增益，U3A实现一个反向放大器，利用反向放大器的输入与输出端可以扩展BTL电路。电压放大级采用单独一块PCB实现，运放采用直插形式，电容均为WIMA电容，电阻采用1206贴片1%电阻，供电和输出采用双排针与输出5532并联推动级对接，输入采用了MCX连接器
电压放大级.png

秋石榴 · 发表于 2020-2-22 16:55:16

本帖最后由秋石榴于 2020-2-22 16:57 编辑

一看就是大户人家，有钱人！效果也很好。

zxf2690 · 发表于 2020-4-28 19:21:06

本坛真是高手云集，尤其是模电高手多。现在年轻人是数电水平高

castiello · 发表于 2020-2-8 23:39:49

装配完成的最终的效果

微信图片_20200207123202.jpg

cokecat9 · 发表于 2020-3-6 17:12:37

这是Douglas Self发布在Elektor Electronics 2010-10期上的电路, 基本一样, 算不上创新, 但成品的设计和做工很不错, 赞一个

傲游截图20200306170746.jpg

castiello · 发表于 2020-2-8 14:07:44

本帖最后由 castiello 于 2020-2-8 14:22 编辑

输出5532并联推动级采用64片并联X2的方式实现，相当于每个通道有128个运放实现，为了调和多片运放的不一致性，每片运放输出端采用了1欧的均流电阻，因此输出阻抗就是128个1欧电阻并联，约为0.008欧，对于8欧的负载来说，阻尼系数为8/0.008=1000，由于多片5532焊接带来的巨大工作量，因此采用了全贴片设计，贴片芯片体积小并且更利于散热，每片5532静态功耗为8mA，因此64片静态功耗约为18W，必须要考虑散热，整体输出5532并联推动级采用平面设计，直接利用导热硅脂贴于散热器接触面，使热量均匀散布于每一片运放。

输出5532并联推动级.png

castiello · 发表于 2020-2-8 14:08:08

本帖最后由 castiello 于 2020-2-8 15:43 编辑

喇叭保护板集成于电源板上，喇叭保护板有延迟开机电路与直流检测电路组成，开机时会延迟3-5秒来启动输出继电器，而直流检测电路是仿制放大器失效时出现直流电压，进而保护扬声器。稳压电源采用常用的LT1083电源芯片组成正负电源，由于正负电源的对称性，即使缺少任何一路电源都会引起不必要的损失，因此在LT1083输出端采用了互锁机制，互锁机制由Q1和Q2组成，任何一路电源故障时都会同时切断另外一路，以保护功放电路。电源部分属于线性稳压电路，发热量巨大，因此需要采用合理的散热方式，尽量降低电源压降，以减小损耗。在第一版整流桥采用了普通的二极管整流桥，发热量巨大，后续更换为理想二极管LT4320组成的理想整流桥，发热量得以解决，环形变压器利用环氧树脂密封于屏蔽罩内，变压器输入端采用LC组成的EMC电路进行滤波处理。另外电源输入部分接地要良好可靠。

电源及喇叭保护板.png

castiello · 发表于 2020-2-8 14:08:33

本帖最后由 castiello 于 2020-2-8 14:59 编辑

整机安装于宽度336高度75深度208的通用机箱内，输入电位器采用的是自制的12档步进电位器，由于第一版输入音频连接线没有屏蔽，导致底噪巨大，后续更换为MCX射频屏蔽线，底噪立即改善。前面板有两个LED用来显示状态，黄色为待机指示，绿色为工作与保护指示，整机从画板，制板，安装，调试经历了2-3个月时间，终于验证了5532并联功放的可行性，同时配合自己的CD机放在书房听音乐非常适合，即使8W的功率已经足够满足需求

castiello · 发表于 2020-2-8 14:39:13

本帖最后由 castiello 于 2020-2-8 16:21 编辑

上传附件受限了

手头AP被借出去了没办法测量更多性能指标，用信号源+AD725D简单的测试了一下频响和失真

频响10Hz至100kHz

8W输出的时候 THD+N<0.001%

15W输出的时候 THD+N<1%

在家里用SACD作为音源，音箱用的是尊宝C605，测试用碟王菲《best of the best》

小音量试听，声音非常干净，动态范围非常大，低频饱满，高音清澈

充分发挥了运放的优势

视频

v.youku.com/v_show/id_XNDM3MzY0MzA4MA==.html?spm=a2h0j.11185381.listitem_page1.5~A

castiello · 发表于 2020-2-8 16:10:28

语音输入发表于 2020-2-8 15:45
输出功率有好大？

THD+N=1%时输出功率15W
THD+N=0.001%时输出功率8W

castiello · 发表于 2020-2-8 23:30:17

本帖最后由 castiello 于 2020-2-8 23:33 编辑

感谢几位大佬的打赏，我竟然会员等级升到了高级会员，05年的时候我注册过ID，用了好久，但是已经不能用了，所以重新注册了个小号

废话不多说，继续上图

整机装配完毕，机内电源线都采用的硅胶线，我个人特别喜欢硅胶线，耐高温，柔软，不打结，特别喜欢

微信图片_20200207123233.jpg