音頻功率放大電路實驗報告

1、點名冊上的序號專業(yè)： 姓名： 學號： 日期： 地點： 桌號 實驗報告課程名稱： 電路與模擬電子技術(shù)實驗 指導(dǎo)老師： 成績：_實驗名稱： 音頻功率放大電路 實驗類型： 研究探索型實驗 同組學生姓名：_一、實驗?zāi)康暮鸵?、理解音頻功率放大電路的工作原理。2、學習手工焊接和電路布局組裝方法。3、提高電子電路的綜合調(diào)試能力。4、通過myDAQ來分析理論數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。二、實驗內(nèi)容和原理（必填）音頻功率放大電路，也即音響系統(tǒng)放大器，用于對音頻信號的處理和放大。按其構(gòu)成可分為前置放大級、音調(diào)控制級和功率放大級三部分。 裝 訂 線前置放大級音調(diào)控制放大級功率放大級vivo作為音響系統(tǒng)中的放大設(shè)備

2、，它接受的信號源有多種形式，通常有話筒輸出、唱機輸出、錄音輸出和調(diào)諧器輸出。它們的輸出信號差異很大，因此，音頻功放電路中設(shè)置前置放大級以適應(yīng)不同信號源的輸入。為了滿足聽眾對頻響的要求和彌補設(shè)置了音調(diào)控制放大器，希望能對高音、低音部分的頻率特性進行調(diào)節(jié)揚聲器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)不足，。為了充分地推動揚聲器，通常音響系統(tǒng)中的功率放大器能輸出數(shù)十瓦以上功率，而高級音響系統(tǒng)的功放最大輸出功率可達幾百瓦以上。擴音機的整機電路如下圖所示，按其構(gòu)成，可分為前置放大級，音調(diào)控制級和功率放大級三部分。 前置放大電路：前置放大級輸入阻抗較高，輸出阻抗較低。前置放大級的性能對整個音頻功放電路的影響很大，為了減小噪聲，前置

3、級通常要選用低噪聲的運放。由A1組成的前置放大電路是一個電壓串聯(lián)負反饋同相輸入比例放大器。理想閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為： 輸入電阻： 輸出電阻：功率放大級：對于功率放大級，除了輸出功率應(yīng)滿足技術(shù)指標外，還要求電路的效率高、非線性失真小、輸出與音箱負載相匹配，否則將會影響放音效果。集成功率放大器通常有OTL和OCL兩種電路結(jié)構(gòu)形式。OTL功放的優(yōu)點是只需單電源供電，缺點是輸出要通過大電容與負載耦合，因此低頻響應(yīng)較差；OCL功放的優(yōu)點是輸出與負載可直接耦合，頻響特性較好，但需要用雙電源供電。（實驗室提供本功能模塊）本實驗電路的功率放大級由集成功率器件TDA2030A連成OCL電路輸出形式。TDA2030

4、A功率集成電路具有轉(zhuǎn)換速率高，失真小，輸出功率大，外圍電路簡單等特點，采用5腳塑料封裝結(jié)構(gòu)。其中1腳為同相輸入端；2腳為反相輸入端；3腳為負電源；4腳為輸出端；5腳為正電源。功放級電路中，電容C15、C16用作電源濾波。D1和D2為防止輸出端的瞬時過電壓損壞芯片的保護二極管。R11、C10為輸出端校正網(wǎng)絡(luò)以補償感性負載，其作用是把揚聲器的電感性負載補償接近純電阻性，避免自激和過電壓。圖中通過R10、R9、C9引入了深度交直流電壓串聯(lián)負反饋。由于接入C9，直流反饋系數(shù)F1。對于交流信號而言，因為C9足夠大，在通頻帶內(nèi)可視為短路，所以交流反饋系數(shù)由R10、R9 確定。因而該電路的電壓增益為音頻控制

5、電路：音調(diào)控制放大器的作用是實現(xiàn)對低音和高音的提升和衰減，以彌補揚聲器等因素造成的頻率響應(yīng)不足。 常用的音調(diào)控制電路有衰減式音調(diào)控制電路和反饋式音調(diào)控制電路兩類。衰減式音調(diào)控制電路的調(diào)節(jié)范圍寬，但容易產(chǎn)生失真；反饋式音調(diào)控制電路的調(diào)節(jié)范圍小一些，但失真小，應(yīng)用較廣。實驗電路采用由阻容網(wǎng)絡(luò)組成的RC型負反饋音調(diào)控制電路。它是通過不同的負反饋網(wǎng)絡(luò)和輸入網(wǎng)絡(luò)造成放大器閉環(huán)放大倍數(shù)隨信號頻率不同而改變，從而達到對音調(diào)的控制。反饋型音調(diào)控制電路如圖所示。C4、C5在高頻區(qū)視為短路；C6、R7支路在低頻區(qū)視為開路圖中，R4=R5=R6 =R = 20K；C4=C5C6；RP1=RP29R。通過理論計算可得

6、其幅頻特性曲線，如下圖所示。由圖可見，音調(diào)控制級的中頻電壓放大倍數(shù)Aum=1；當ffH2 (19KHz)時高音控制范圍也為18dB。三、主要儀器設(shè)備1、示波器、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源。2、空電路板，電烙鐵等工具。3、A741、電阻電容等元件。四、實驗步驟及數(shù)據(jù)記錄1.靜態(tài)調(diào)試(1)對照原理圖，檢查電路的正確性。(2)加電源，注意觀察（電源電流大小，有無冒煙）。(3)靜態(tài)測試：將輸入接地，測試各級電路的靜態(tài)工作點。要求零輸入時零輸出。實驗時需注意：(1)需特別注意：電解電容極性有沒有接反；正電源、負電源、地之間有無短路。觀察一下散熱片與集成功放是否緊密接觸（必須用螺絲固定）。(2)電源線必須卡在卡

7、座上，不能搭在插孔中。(3)打開電源后，注意觀察電流大小（約0.04A）。(4)測量集成運放各引腳電壓時，避免引腳短路，以免造成運放損壞。(5)測量集成功放TDA2030的輸出電壓時，不要直接在TDA2030的引腳上測量（選相連的電阻電容引腳）（TDA2030引腳短路時必定燒毀）。(6)集成運放A741的電源電壓值約為14V。(7)集成功放TDA2030的電源電壓值約為14.3V。實驗測得數(shù)據(jù)如下：靜態(tài)電壓VO1VO2VO3實測值28.9mV27.4mV31.0mV注：實驗發(fā)現(xiàn)：在不接入任何信號時，示波器就有示數(shù)，與測得的靜態(tài)電壓十分接近，說明以上三個靜態(tài)電壓示波器度數(shù)并不準確，實際近似為0.

8、2.動態(tài)調(diào)試（1） 輸入信號頻率為1kHz的正弦波（有效值設(shè)為VRMS=40mV）。（2） 用示波器檢查各級電路的輸出，驗證電路功能。（3） 分別調(diào)節(jié)音調(diào)控制電位器RP1和RP2，檢查輸出幅度如何變化。（4） 調(diào)節(jié)音量電位器RP3，檢查輸出幅度是否變化。（5） 電路功能正常后，將音量電位器RP3置于最大位置、音調(diào)控制電位器置于中心位置，用示波器測量主要節(jié)點的電壓幅度，記錄到表格中。實驗時需注意：（1） 為保證測量精度，所有指標都需要用示波器來測量。（2） 噪聲電壓不一定是正弦波，但通常用等效的正弦波有效值來表征。（3） 指標（16）都應(yīng)在音量電位器RP3置于最大位置、音調(diào)控制電位器置于中心位置

9、時進行測量。（4） 最大不失真輸出電壓Vomax和輸入靈敏度Vimax可以一起測。帶載時還可以進一步計算出最大輸出功率Pomax。（5） 音頻功放電路要求通頻帶不小于50Hz20kHz。 測量時輸出電壓幅度應(yīng)不超過最大輸出幅度的7080左右，如取1V或5V有效值。（6） 高低音提升衰減量的實測值約為10 dB左右實驗數(shù)據(jù)記錄如下：當輸入電壓Vi=40mV時節(jié)點電壓實測值放大倍數(shù)實測值ViVi140mV前置放大級Av16.4Vo1Vi2256mV音調(diào)控制級Av2-0.965Vo2Vi3247mV功率放大級Av334.6Vo3Vo8.54V整 機 Av213.5當輸入電壓Vi=10mV時節(jié)點電壓實

10、測值放大倍數(shù)實測值ViVi110mV前置放大級Av16.34Vo1Vi263.4mV音調(diào)控制級Av2-1.03Vo2Vi365.4mV功率放大級Av332.57Vo3Vo2.13V整 機 Av2133.空載測量整機指標整機電壓增益Av213.5最大不失真輸出電壓Vomax9.28V輸入靈敏度Vimax43.7mV噪聲電壓VN130mV頻率響應(yīng)特性fL和fHfL=7Hz fH=20.5kHz高音控制特性(f=10kHz)高音凈提升量高音凈衰減量10.02dB-13.5dB低音控制特性(f=100Hz)低音凈提升量低音凈衰減量13.25dB-11.7dB五、分析1、靜態(tài)調(diào)試Vo1、Vo2、Vo3的

11、靜態(tài)電壓均很小，可以近似為零。在實驗中發(fā)現(xiàn)，其實這三個電壓用示波器測量并不準確，因為示波器在沒有連任何信號時，其就有一定的示數(shù)，與測量得到的三個靜態(tài)電壓值近似，所以，這三個電壓值其實應(yīng)該更小，近似為零，符合要求。2、動態(tài)：前置放大電路增益理論值為，實測值為6.34，誤差較小，產(chǎn)生誤差的原因可能是器件本身的影響。3、動態(tài)：音頻控制電路在中頻段工作時，電路是一個電壓跟隨器，理論上Av=-1。實際測得Av在-1左右，非常接近。4、動態(tài)：功放電路理論計算增益為，實際測得數(shù)值為34.6和32.57，與理論值很接近。產(chǎn)生微小誤差的原因可能是和電路中的電容以及期間本身有關(guān)。5、最大不失真輸出電壓理論上，最大

12、不失真輸出電壓應(yīng)該比15V稍小，大概在12V左右，實際測得為9.28V，有一定差距。但最大不失真輸出電壓是不斷調(diào)整才測出來的，準確測量不易，所以9.28V是可以接受的。六、思考題解答1. 引起噪聲、自激、失真現(xiàn)象的原因是什么？噪聲：電源干擾噪聲、接地回路噪聲、設(shè)備內(nèi)部電路產(chǎn)生噪聲等 自激：一種可能是將負反饋連接成正反饋了；還有可能是在頻率較大時，其輸出相移超過180同時，AF1.失真：輸入信號過大，靜態(tài)時輸出不是0等2. 在音頻功率放大電路實驗中，擴音機的整機電路按其構(gòu)成可分為 前置放大級、 音頻控制 級和 功率放大 級三部分。 3. 音頻功放電路中各個電位器的作用分別是什么？Rp1、Rp2：

13、音調(diào)調(diào)節(jié)Rp3：音量調(diào)節(jié)4. 各級電路放大倍數(shù)的理論值分別是多少？前已有計算5. C1、C2作用？分別是什么電容？使用時注意事項。C1是耦合電容，較大，隔直流通交流；C2有消除自激振蕩的作用，較小。由于C1是電解電容，使用時應(yīng)該注意極性。6. 靜態(tài)時輸出端有電壓什么原因，怎樣處理？我在進行這一實驗時，靜態(tài)時輸出仍有電壓是示波器不準確導(dǎo)致的；布線、焊接等因素都會使電路內(nèi)部產(chǎn)生噪聲電壓。7. 放大倍數(shù)出現(xiàn)異常，應(yīng)該怎樣檢查？如何改正？逐級檢查，找到問題所在級。根據(jù)異常放大倍數(shù)，判斷問題可能所在：是否存在斷路等情況，可在斷開電源時用萬用表檢查。8. 如何測量音頻功放電路的輸入靈敏度和噪聲電壓？沒有輸入信號（即將輸入端對地短路）時，測得的輸出電壓有效值即為噪聲電壓，用示波器測量。最大不失真輸出電壓時所對應(yīng)的輸入電壓，即為輸入靈敏度Vimax。用示波器測量。測量以上兩個量時，音量電位器Rp3均處于最大位置，音調(diào)電位器Rp1、Rp2均處于中間位置。9. 如何測量音頻功放電路的高音的凈提升量？ 將低音電位器RP1調(diào)到中間位置，并使電位器RP2旋至二