音頻放大器實訓(xùn)項目

1、任務(wù)1 實訓(xùn)所用工具、儀表和材料（1）工具：電烙鐵、鑷子、鉗子、接線板、吸錫器等。（2）儀表：萬用表、信號發(fā)生器、可調(diào)直流電源、示波器等。（3）主要材料： 實訓(xùn)中所用電子元器件如2-1表所示表2-1實訓(xùn)元器件清單元件標(biāo)號參數(shù)數(shù)量C1100pF1C2,C4100uF2C3,C5,C60.1uF3IC1NE55321R11K1R29.1K1R310K1R4,R53.3K2R6,R76.8K2R8,R9,R10,R11474R12,R13,R14,R150.54R16101Rv2201Tr1,Tr2D6672Tr3B6471Tr4,Tr6TIP41C2Tr5,Tr7TIP42C2VR1,VR250K

2、2萬能板100mmX150mm1喇叭8/10W1（4）輔助材料：連接導(dǎo)線若干、松香、焊錫絲、電工膠布等。任務(wù)2 音頻放大器電路仿真2.1音頻放大器的設(shè)計規(guī)格我們的設(shè)計目標(biāo)是放大度為10倍（20dB）、輸出功率為10W。電流放大級是達(dá)林頓連接，采用并聯(lián)推挽發(fā)射極跟隨器進(jìn)行設(shè)計。借助于OP放大器，可以將電容器從信號的通道取走。頻率特性的范圍從DC到150kHz左右。電壓放大級使用OP放大器IC。用這個IC，電路被簡化，并且在加上反饋時的失真也小。音頻放大器的設(shè)計規(guī)格如表2-2所示表2-2音頻放大器的設(shè)計規(guī)格電壓增益10倍（20dB）輸出功率10W(8負(fù)載)（可調(diào)）頻率特性DC150kHz(-3dB

3、帶寬)失真率THD0.1%以下(目標(biāo))2.2音頻放大器電路工作原理與原理圖一、電路組成與工作原理及參數(shù)確定音頻放大器電路由前置放大級（IC1構(gòu)成的電壓放大級）、推動級（并聯(lián)連接達(dá)林頓射極跟隨器）功率放大級組成1、IC1構(gòu)成的電壓放大級及元器件參數(shù)確定如圖2-1所示電壓放大級，使用了IC1放大器，該電路是作為非反轉(zhuǎn)放大器使用的，所以電壓放大增益為：使用IC1放大器結(jié)構(gòu)的重要工作是要把IC1放大器的輸出電流減小到12mA。若大量吸取IC1放大器的輸出電流，則失真就變壞。這次使用的IC1的NJM5532D，即使在IC1放大器之中也是能使輸出電流大量流動的IC，直至10mA都沒有問題。比NJM5532

4、D放大度更大的是NJM2068D等。因為放大度大，若加大反饋，失真率就下降，但對于輸出電流是敏感的，故輸出電流小的器件顯示出好的結(jié)果。在反饋電阻R2上并聯(lián)加入的電容C1，是對于高頻加大反饋的電容，它有防止振蕩的作用。由R2與C1決定該功率放大器的高頻特性頻率特性。截止頻率取作180kHz，這表明：2、發(fā)射極跟隨器的偏置電路及元器件參數(shù)確定如圖2-1是從總原理圖中抽出來的發(fā)射極跟隨器的偏置電路。該偏置電路是將發(fā)射極跟隨器中使用的晶體管Tr2Tr7與偏置電路用的晶體管Tr1進(jìn)行熱耦合，保持偏置電流與溫度變化無關(guān)而處于一定的狀態(tài)。由于沒有2.2k的VR，所以在10kVR上并聯(lián)上3.3k。如果有2.2

5、kVR，就用它好了。電壓可變范圍圖2-1發(fā)射極跟隨器的偏置電路 (因為進(jìn)行達(dá)林頓連接，偏置電壓需4個VBE即2.4V。Tr1的集電極電流為2mA，故任何晶體管都行，從安裝熱沉的方便起見：選用TO126的2SC3423) 3、功放級及元器件參數(shù)確定在總原理圖2-3中，空載電流分別取10mA，Tr4與Tr6的基極電流是它的hFE分之一，取為100µA。功放電路如圖2-2所示，在達(dá)林頓晶體管的Tr2與Tr3中，以它10倍以上的集電極電流流動，使得先前的基極電流可以忽略。在此，為讓更多的電流流動而取為5mA。圖2-2功放電路這樣，Rv必須維持兩個VBE的電壓即1.2V。所以取Rv=1.2V/

6、5mA=200。為防止兩組晶體管電流不平衡的是基極電阻，過小，則完全不起作用；過大，又會導(dǎo)致在最大輸出時不能確保VBE而會發(fā)生失真。由于無信號時的基極電流是數(shù)百微安，非常小，所以稍許取大些的阻值47。發(fā)射極電阻也取同樣大小的值，可以保護(hù)因電流集中等因素而引起的晶體管的損壞。然而，功率損耗又會變大。綜合考慮取為0.22。關(guān)于發(fā)射極電阻的功率，如果晶體管損壞，處于短路狀態(tài)，則電源電壓完全加在發(fā)射極電阻上，在電源上能流過的電流就會在發(fā)射極電阻上流動。設(shè)電源的最大電流容量為2A，則發(fā)射極電阻必要的功率為I2×R=22×0.22=0.88（W）。在這里使用承受功率大的、不燃燒的電阻，

7、這就是1W的水泥電阻。關(guān)于功率晶體管驅(qū)動用的晶體管Tr2，因電流最大為26mA，約加上17V的電壓，所以Pc0.44W，故而在偏置中使用的2SC3423就足夠了。Tr3使用它的互補(bǔ)對的2SA1360。關(guān)于Tr4Tr5，是從hFE的穩(wěn)定度來考慮的。希望能夠流過最大電流0.8A的3倍即2.4A以上的集電極電流的晶體管。但是因為并聯(lián)連接，能夠流過其一半的電流即1.5A的晶體管就可以。由此，在Tr5與Tr7中使用通常用的2SA1306。二、音頻放大器電路原理圖音頻放大器電路整體原理圖如圖2-3所示圖2-3音頻放大器電路整體原理圖2.2 音頻放大器電路仿真1、仿真軟件是Multisim 8.32、仿真原

8、理圖如圖2-4所示圖2-4音頻放大器電路仿真原理圖3、仿真結(jié)果任務(wù)3音頻放大器電路制作1、 音頻放大器的組裝：將元件按照原理圖元件的位置安裝在萬能板上，然后按照連接關(guān)系，將元件的每個引腳連接起來，然后再檢查一遍元件引腳的連接是否正確，并修改其中的錯誤（如會使用Protel DXP，可將原理圖轉(zhuǎn)換成PCB圖，按照PCB圖進(jìn)行安裝，可大大降低錯誤和節(jié)省時間）。2、 音頻放大器的調(diào)試：檢查電路連接無誤后，將原理圖中的VR1調(diào)整至8K左右，再接通電源，觀察電路板是否有明顯變化（如冒煙、嚴(yán)重發(fā)熱等），如有上述現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)立即切斷電源，檢查電路的故障，再通電實驗，如沒有出現(xiàn)上述現(xiàn)象，可進(jìn)行下一步操作；用手碰

9、觸電路的輸入端，如揚聲器聲音輸出明顯變化，則基本可判斷電路已經(jīng)正常工作，如果沒有，則可能是電路的靜態(tài)工作點設(shè)置不合適，調(diào)整VR1，再進(jìn)行信號輸入，聽揚聲器聲音的變化，如還是沒有聲音，則是電路的連接或者元件安裝出現(xiàn)錯誤，修正錯誤后再進(jìn)行通電實驗；在調(diào)試的過程中若發(fā)現(xiàn)聲音失真，調(diào)整VR1,改變電路的靜態(tài)工作點，則可消除失真。3、 音頻放大器的參數(shù)：電壓增益：10倍（20dB)、輸出功率：10W、帶寬：2020KHz、失真率：0.1%（具體參數(shù)見附屬資料中的“參數(shù)圖片”以及仿真文件）。4、音頻放大器的故障排除：1）只要在制作過程中認(rèn)真仔細(xì)，一般情況下會一次性成功，不需要過多的檢測和調(diào)試。2）可能產(chǎn)生

10、振蕩而不能很好地進(jìn)行工作。檢查電源線從輸出端的GND到Tr4Tr7的集電極側(cè)（電源）的阻抗，調(diào)整去耦電容C4與C5。在輸入信號的頻率下不是十分低的情況下，晶體管工作的基準(zhǔn)電位（電源）與輸出端的基準(zhǔn)電位不同，工作就變得不穩(wěn)定。為了降低電源線的阻抗，增大電容的容量。在此采用470µF。還有，采用C2與C3的目的同樣是為了降低高頻情況下的阻抗，盡量將0.1µF的疊層陶瓷電容器靠近晶體管來安裝。降低IC1放大器電源阻抗，將C6C9安裝在IC1放大器附近。取C6與C7為0.1µF，C8與C9為100µF。輸出端的相位補(bǔ)償用。在輸出端雖然可以接揚聲器，從電性能上看揚

11、聲器，它不是純粹的電阻。它是由電容成分（電容器）與電感成分（線圈）及純電阻構(gòu)成的。如有電容成分與電感成分，則發(fā)生相位超前與落后，電路的工作容易變得不穩(wěn)定。因此，對于電容成分用電感成分的線圈來補(bǔ)償；相反，對于電感成分用電容器來補(bǔ)償。雖然，線圈已經(jīng)定為1µH，但它不是恰好為1µH的值也可以。在自己制作時，請用直徑為1.2mm的漆包線,作成直徑16mm、9圈的線圈。四、考核評價1 自我評估1）涉及的知識目標(biāo)2）培養(yǎng)的基本技能2 成果展示實物作品如圖2-4所示，從輸入端輸入音頻信號就能直觀感到放大的效果。圖2-4音頻放大器實物圖3 項目評價音頻放大器項目完成評價表序號考核內(nèi)容評分細(xì)則總分1資料收集與整理 音頻放大器電路制作過程中對相關(guān)知識點的整理與運用情況（10分）