音頻功率放大電路實驗報告

1、m戶a葉實驗報告課程名稱：電路與模擬電子技術(shù)實驗 _指導老師：成績： 實驗名稱：_音頻功率放大電路的設計制作調(diào)試實驗類型：同組學生姓名：一、實驗目的和要求(必填)二、實驗內(nèi)容和原理(必填)三、主要儀器設備(必填)四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析(必填)七、討論、心得一.實驗目的和要求1 .理解音頻功率放大電路的工作原理；2 .了解集成功率放大器的基本特點；3 .了解音調(diào)控制原理，學習電路頻率特性的測試；4 .提高電子電路的綜合調(diào)試能力。j 二.實驗內(nèi)容和原理裝 1.實驗內(nèi)容(1)組裝焊接由三級運放組成的擴音機電路(電路原理圖見下圖)。并仔細復查整機電路的訂 接線是

2、否正確無誤；(2)分別測量各級電路的靜態(tài)工作點；線(3)測量前置級的增益；：(4)測量音調(diào)級低音和高音增益調(diào)節(jié)范圍；:(5)測量功率放大級的增益；:(6)測量功率放大級最大不失真輸出和最大功率 (不 帶載)；，(7)測試整機增益；:(8)測量頻率特性；：(9)測量其它各項指標；:(10)聽音試驗。2.實驗原理(1)整機電路音頻功率放大電路，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。擴音機的整機電路如下圖所示，按其構(gòu)成，可分為前置放大電路，音調(diào)控制電路和功率放大 電路三部分。(2)刖置放大電路c1 10u +ri f 守 wokl

3、vim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，前置級通常要選用低噪 聲的運放。另外，如輸入線的屏蔽情況，地線的安裝等等都對噪聲有很大影響。由a1組成的前置放大電路是一個同相輸入比例放大器。(c2克服自激)理想閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為a 1 r33十元輸入電阻rif=r 1 ,輸出電阻rof=0(3)音調(diào)控制電路常用的音調(diào)控制電路有三種形式，一是衰減式rc音調(diào)控制電路，具調(diào)節(jié)范圍寬，但容易產(chǎn)生失真；另一種是反饋型音調(diào)控制電路，具調(diào)節(jié)范圍小一些，但失真??；第三種是混合式音 調(diào)控制電路，其電路復雜，多用于高級收錄機。為使電路簡單而失真又小，本音調(diào)集成功率 電路中采用了由阻容網(wǎng)絡組成的

4、rc型負反饋音調(diào)控制電路。它是通過不同的負反饋網(wǎng)絡和 輸入網(wǎng)絡造成放大器閉環(huán)放大倍數(shù)隨信號頻率不同而改變，從而達到音調(diào)控制的目的。rp1 22此rp2 220k下圖是這種音調(diào)控制電路的方框圖，它實際上是一種電壓并聯(lián)型負反饋電路，圖中藥代表反饋回路總阻抗；z：代表輸入回路的總阻抗。電路的電壓增益atif = % =-瓦.ui zizf石 > ao11 i 7._-(4)功率放大級該電路中tda2030m±15v ,負載電阻為8q時，輸出功率為8w功放級電路中，電容 c15, c16用作電源濾波。d1和d2為保護二極管。r11、c10為輸出端校正網(wǎng)絡以補償感性負載， 避免自激和過電

5、壓。22丁+ 15vc15 loou-15v1 q c o（5）擴音機電路一些主要技術(shù)指標a）額定輸出功率po在滿足規(guī)定的失真系數(shù)和整機頻率特性指標以內(nèi)，功率放 大器所輸出的最大功率po = -q-rluo亦稱輸出額定電壓靜態(tài)功耗pq指放大器處于靜態(tài)情況下所消耗的電源功率。效率放大器在達到額定輸出功率時，輸出功率po對消耗電源功 率pe的百分比，用n表示 友xoo%peb）頻率響應（頻帶寬度）在輸入信號不變的情況下，輸出幅度隨頻率的變化下降至 中頻時輸出幅度的0.707倍時所對應的頻率范圍.如下圖所示。 圖中a稱為下限頻率，幾稱為上限頻率。c）音調(diào)控制范圍為了改善放大器的頻率響應，常對高、低頻

6、增益進行控制，如提升或衰減若干分貝，而對中頻增益不產(chǎn)生影響.若未 控制的輸出幅度未uo,而控制后的輸出幅度為uol,則音調(diào)控制范圍為201g d）非線性失真y（即201g絲與uo在規(guī)定的頻帶內(nèi)和額定輸出功率狀態(tài)下，輸出信號中諧波 電壓有效值的總和與基波電壓有效值之比：入出+由 c/i式中：ui為輸出電壓基波分量有效值；u2. u3un分別為 二次、三次n次諧波分量有效值。y可由失真度測量儀測得.e）噪聲電壓力擴音機輸入信號為零時，在輸出端負載上測得的電壓有效值 為噪聲電壓un，噪聲電壓是擴音機機內(nèi)各種噪聲經(jīng)放大后的總 和。f）輸入靈敏度uimax保證擴音機在額定的輸出功率時所需的輸入信號。三.

7、主要儀器設備1 .元件清單r代號名稱規(guī)格數(shù)量代號名稱規(guī)格數(shù)量rl r2電阻器iook2c6電容器in1r3電阻器510k2c9電容器22111r4 rs r6電阻器20k3c10電容器100n1r8ri0電阻器22k2cll ci3c15c16電容器ioop4r9電阻器制2c12ci4電容器1un2rll電阻器12di -d4二極管in40074r12 ri3電阻器1202al a2運算放大器lm7412rl電阻器41a3功率集成電路tda2030a1cl c3c7c8電容器10u4rp1rp2可調(diào)電阻器220k2c2電容器10p1rp3可調(diào)電阻器47k1c4c5電容器22n22 .實驗器材擴

8、音機電路實驗板；擴音機電品&實驗所需的電子元器件；my6小數(shù)字多用表；tds1002c-edu泰克（xj4318型雙蹤）示波器；dg1022l源數(shù)字函數(shù)信號發(fā)生器；hy3003d-3型可調(diào)式直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源四.操作方法和實驗步驟1 .ua741各管腳靜態(tài)電壓（近似值）7 : +14v , 4 : 14v , 2、3、6 : 0v;2 .tda2030 各腳靜態(tài)電壓（近似值）5: +14.3v , 3 : -14.3v ,2、1、4 : 0v;3 .在下列條件下測試前置級、音調(diào)控制級、功率放大級的電壓增益和整機增益，并將結(jié) 果記入表中。a）音量電位器rp3置于最大位置。b）音調(diào)控制電位器

9、置中心位置。c）擴音機的輸出在額定輸出功率以內(nèi)，并保證輸出波形不產(chǎn)生失真。d）輸入信號頻率為1khz,10mv的正弦波。4 .整機高低音控制特性（1）先將rp1、rp2電位器旋至中間位置，保持vi不變（ikhzjomv）,測出vo,算出中頻（戶ikh，）時的a*.（2）戶100h比時的低堀音調(diào)控制特性使電位器rp1旋至二個極端位置a和b,依次測出aya和a.r（即測出voa和），并由此計算出20 lg201ga vav（3）/=10kh?時的高頻音調(diào)控制特性使電位器rp2旋至二個極端位置c和d, 一次測出和a、d，（即測出voc和vod）由此計算出201g201g .avav5 .測量以下指標

10、。(只空載測量以下參數(shù))(1)最大不失真榆出電壓homax(或hopp)(2 )輸入靈敏度歷max(3)最大輸出功率po在測這三項內(nèi)容時，可一次測得相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后得出各 指標。具體做法是在輸出端加接額定負載(8q功率電阻),逐 漸增大輸入信號，用示波器同時觀察輸入，輸出信號，當輸出波 影剛好不出現(xiàn)失真時，用交流毫伏表測出輸入和輸出電壓。此時 的榆入電壓就是最大輸入靈敏度片max ( hmax<100mv )；輸出 電壓就是最大不失真輸出電壓pomakd同時可得最大輸出功率。=匕3 rl(4)整機電路的頻率響應(選做)在高低音不提升，不衰減時(即將音調(diào)電位器rp1和rp2放在 中心位置

11、)，保持輸入信號幅度不變，并且改變輸入信號vi的頻 率.隨著頻率的改變，測出當輸出電壓下降到中頻(戶1kh/)輸 出電壓vo的0.707倍時，所對應的頻率人和/此一般要求頻帶不小 于 50hz 20kh 2(5)噪聲電壓外除去輸入信號并且將擴音機電路輸入端對地短路，此時測得 的輸出電壓有效值即為vn。(6)聽音實驗將信號送入擴音機電路，逐一改變音調(diào)電位器rpi和rp,試 聽喇叭發(fā)音情況(試聽前將音量電位器置于最小位置).五.實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1.實驗仿真(1)整機電路set1 = 0.5set2 = 0.5c2voff = 0vampl = 1freq = 1kac = 60mv510kr4u

12、120k1osc3our1r2100k100kr9220klm745c1 inset = set1220kc5r5r620k20k5os61oc6lm74141nr78.2kouset = set22.0w1.0wsel>>0wsecon-4-vccr12c7dr117ket = 0100uc1110n120c9 10n10u100u-0001out8i n 00d1n422ko-l-li一二if，廣t.h m-iiii >x.f.1 i乙.j.rc."'z"jl"'stw(r17)10mv0v-10mv匚 v(vin)4.0v0

13、v-4.0v0s0.4ms0.8ms匚 v(vo)1.2ms1.6ms2.0mstime(2)前置電路30v20v10v0v-10v-20v-30v7w0s0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms1.0khzfrequencytime240-an _ -j三 ij-11 i."x1sb2001601208040010hz30hz100hz300hz=v(vo)/ v(vin)1.0khz3.0khz10khz30khz100khzfrequency501_k '三 1 u 一-ib!b 1_ib1、-,ifis1-,

14、d.= = = =ab= = = = =h= = = = = = = = =.=1454035302520 10hz30hz100hz300hzdb( v(vo)/ v(vin)3.0khz10khz30khz100khzj v(c2：22 v(ci：i)time8.0v6.0v. *4.0vf -2.0 v0v .10hz30hz100hz300hz1.0khz3.0khz10khz30khz100khzv(r3:2)frequency(3)音調(diào)控制電路rflr5 洛 sct.0550ma1_20mw0a.-50ma -400mv0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms2.0msv

15、(vi) v(vs)* v(vo)time10mwe -一£ .父一rzts卜 由1卜工口;二*一7rsel>>!0w400mmj 1 l 一r&ij_k liu4ii丁 7r<lii ；：rn-r si - " -i0. 啡一 .tv一一-h-1-i"-r -1-j-j-一j-y 十一 一十寸一 ）一卜i 一u 一卜 _ u _ t _ _ifi11 1 -p.一一jl1-j,-l-j-l l一-j1-j-4.?si因j 一 _一一二？一t一4j-k-j'1|b !r.t-4"一-i*一口產(chǎn)+-r一! ： !:44-1

16、k-j- 1 ih rn15!_-：_： gi：ii|1.2ms1.4ms1.6ms1.8msv(r17:2)frequency2.數(shù)據(jù)記錄1.ua741各管腳靜態(tài)電壓（近似值）7 : 14.13v 4 : -14.15v 2、3、6:0v2.tda2030各腳靜態(tài)電壓（近似值）5:14.31v 3: -14.28v 2 、1、4:0v3 .測試前置級、音調(diào)控制級、功率放大級的電壓增益和整機增益前置級音調(diào)控制級功率放大級整機vi13.54mvvi219.9mvvi322.3mvvi3.54mvvo119.8mvvo219.9mvvo30.708vvo0.706vav15.6av21av331.

17、7av199.44 .整機高低音控制特性(1)先將rp1 rp2電位器旋至中間位置，保持 vi不變(f=1khz,10mv,測出vo,算出中 頻(f=1khz)時的 am本部分和第二部分整機測試相同 av=199.4(2) f=100hz時的低頻音調(diào)控制特性a:vin=3.54mv vout=2.25v =635.6b:vin=3.54mv vout=190.5mv 、'代=53.8on 1 4mi.小隼所以：；=10.071 =-11.38(3) f=10khz時的高頻音調(diào)控制特性c : vin=3.54mv vout=134.5mv av=38.0d: vin=3.54mv vou

18、t=2.54v=717.5所以： =-14.40； =11.125 .測量以下指標。(只空載測量以下參數(shù))(1)最大不失真輸出電壓vomax域vopp)vomax=8.48v(2)輸入靈敏度vimax vimax=69.64mv(3)最大輸出功率po尸q = 白皿., =8.99w(4)整機電路的頻率響應(選做)fh=10.7khz fl=249hz(5)噪聲電壓vnvn=223v(6)聽音實驗將信號送入擴音機電路，逐一改變音調(diào)電位器將信號送入擴音機電路，rp1和rp2,試聽喇叭發(fā)音情況(試聽前將音量電位器置于最小位置)。已由老師驗收。0 。， 。0。 0 0 9 0 0 0 o o 六.討論、心得思考題：1. 音頻功放電路中各個電位器的作用分別是什么? 一個電位器是高音調(diào)節(jié)器，一個是低音調(diào)節(jié)器。2. 引起噪聲、自激、失真現(xiàn)象的原因是什么？產(chǎn)生的主要原因有：電源干擾噪聲；接地回路噪聲；設備內(nèi)部的電路產(chǎn)生噪聲。由于放大電路是一種弱電系統(tǒng)，具有很高的靈敏度，因此很容易接收到外界和內(nèi)部一些無規(guī)則信號的干擾。 并且放大倍數(shù)很大， 一些小