音頻放大電路實驗報告

1、目錄§1 實驗?zāi)康呐c要求11.1 實驗?zāi)康?1.2 實驗要求11.2.1 焊接要求11.2.2 效果調(diào)試要求1§2 實驗內(nèi)容1§3 主要儀器13.1 元件清單13.2 測試儀器2§4 實驗原理與元件特性24.1 電路圖24.2 功率放大器8002原理及功能介紹34.2.1 功能說明34.2.2 主要特性34.2.3 應(yīng)用領(lǐng)域34.2.4 極限參數(shù)44.2.5 引腳分布及功能描述44.2.6 芯片基本結(jié)構(gòu)描述54.2.7 應(yīng)用說明54.3 8002中運算放大器的工作原理64.3.1 簡介64.3.2 結(jié)構(gòu)圖與工作原理64.3.3 運算放大器的常用參數(shù)74.

2、4 KA2284芯片原理及功能介紹84.4.1 KA2284的特點94.4.2 KA2284框圖94.4.3 絕對最大額定參數(shù)（Ta=25）94.4.4 測試電路104.4.5 KA2284的引腳功能和管腳定義104.4.6 在Ta（最大）= 60時R的推薦值114.4.7 KA2284 LED電平指示的集成電路114.5 電解電容的原理與應(yīng)用114.5.1 原理114.5.2 應(yīng)用124.5.3 電解電容在電路中的作用124.5.4 電解電容的使用注意事項 ：134.6 發(fā)光二極管的原理與介紹134.6.1 基本原理與構(gòu)造圖134.6.2 發(fā)光二極管基本電路圖144.7對該實驗電路的電路分析

3、（重點）14§5 實驗步驟165.1 準備工作165.2 焊接過程165.2.1 焊接電阻165.2.2 焊接貼片芯片165.2.3 焊接LED燈165.2.4 焊接KA2284芯片165.2.5 焊接電解電容165.2.6 焊接電位器165.2.7 檢查165.3 連接音頻175.4 測試175.5 實物圖17§6 測試結(jié)果及結(jié)果分析186.1 測試所用儀器型號186.2 連線186.3 調(diào)試及結(jié)果20§7 對運算放大器放大性能提高的探索與思考217.1 了解元件的性能217.1.1 溫度高時漂移小217.1.2 負載輕時漂移小227.1.3 輸入特性是有輸入級

4、的結(jié)構(gòu)決定的227.2 從電路設(shè)計上提高性能227.2.1 電源退耦鋁箔減小交叉干擾227.2.2 省去平衡電阻消除噪聲干擾源227.2.3 降低運算放大器的功耗減小溫度漂移237.2.4 適當(dāng)增加反饋電容抑制噪聲干擾237.3 從系統(tǒng)設(shè)計著手237.3.1 增大信號237.3.2 如何分配增益23§8 對音頻放大電路的探索與擴展248.1 對音頻放大電路的設(shè)計考慮248.1.1 放大電路和揚聲器的頻率響應(yīng)問題248.1.2對聲音信號的還原需求248.1.3 不同的人對相同聲音的感知情況是不同的258.1.4不同檔次的音響器材對音頻放大的品質(zhì)要求不同258.2 音頻放大電路的電路組成

5、258.2.1 前置放大電路258.2.2 均衡電路（音調(diào)電路）258.2.3 功率放大電路258.3 音頻放大電路的實現(xiàn)方法比較268.3.1 用分立元件實現(xiàn)268.3.2 用集成器件實現(xiàn)26§9 心得體會26§10對該實驗電路的整體綜合分析27§11調(diào)試結(jié)果報告表27歡迎下載§1實驗?zāi)康呐c要求1.1 實驗?zāi)康氖煜じ骰驹骷⑹炀氄莆掌浠竞附臃椒?。掌握音頻放大電路的基本工作原理。掌握音頻功率放大器各項主要性能及指標的測試方法。嘗試實現(xiàn)對音頻的放大作用。1.2 實驗要求1.2.1 焊接要求正確焊接元件，參數(shù)、器件、引腳等無誤。盡可能的使焊點圓滑、光亮

6、，引腳長度合適，元件高度合適，焊接總裝整潔美觀。1.2.2 效果調(diào)試要求盡可能的減少或避免交越失真、不對稱飽和失真。盡可能的提高最大不失真放大倍數(shù)。盡可能的減少或避免噪聲。§2 實驗內(nèi)容根據(jù)元件清單以及電路板焊接音頻放大電路。調(diào)節(jié)電位器使電路的電壓放大倍數(shù)達到最大。用音響、耳機線以及手機對電路進行測試。§3 主要儀器3.1 元件清單名稱規(guī)格數(shù)量電源5V1（共享）藍白可調(diào)電阻50k110k1電阻22k(0.25W)110k(0.25W)2330(0.25W)1電解電容470uF（10V，6.3*7）110uF（25V，4*7）11uF（50V，5*11）4發(fā)光二極管5功率放大

7、器8002B貼片芯片1KA2284直插芯片13.2 測試儀器萬用表、HY1711-3S直流電源、DS1104示波器、DG1032函數(shù)發(fā)生器。§4 實驗原理與元件特性4.1 電路圖4.2 功率放大器8002原理及功能介紹4.2.1 功能說明8002是一個單通道3W、BTL 橋連接的音頻功率放大器。它能夠在5V工作電壓、3負載時，提供THD<10%、 平均值為3W 輸出功率。8002 是為提供大功率,高保真音頻輸出而專門設(shè)計的。極少的外部元件從而簡化了線路設(shè)計、節(jié)省了電路板空間、降低了生產(chǎn)成本,并且能工作在低電壓條件下(2.0V-5.5V)8002不需

8、要耦合電容,自舉電容或者緩沖網(wǎng)絡(luò),所以它非常適用于小音量和低重量的低功耗系統(tǒng)中。8002可以通過控制進入休眠模式，從而減少功耗；內(nèi)部具有過熱自動關(guān)斷保護機制。8002工作穩(wěn)定，增益帶寬高達2.5MHz，并且單位增益穩(wěn)定。通過配置外圍電阻可以調(diào)整放大器的電壓增益，方便應(yīng)用。4.2.2 主要特性輸出功率高:在THD<10%,輸入1kHz頻率時，不同敷在的條件下輸出功率（典型值）為：3W (負載3)；2.5W(負載4)；1.5W（負載8）。掉電模式漏電流小，待機電流:0.6uA（典型值）。采用SOP 、eSOP 封裝。在輸入信號為1kHz頻率，8 負載，輸出平均功率為1W的條件下，最大失真度為

9、0.5%。寬工作電壓范圍：2.0V-5.5V。不需驅(qū)動輸出耦合電容、自舉電容和緩沖電路。單位增益穩(wěn)定，外部增益可調(diào)。4.2.3 應(yīng)用領(lǐng)域手提電腦臺式電腦低壓音響系統(tǒng)4.2.4極限參數(shù)參數(shù)最小值最大值單位說明電源電壓1.86V儲存溫度-65150輸入電壓-0.3VDDV功耗mW內(nèi)部限制耐ESD電壓13000VHBM耐ESD電壓2250VMW節(jié)溫150典型值150推薦工作溫度-4085推薦工作電壓2.05.5熱阻JC(SOP)35/WJA(SOP)140/W焊接溫度22015秒內(nèi)4.2.5引腳分布及功能描述管腳號符號描述1SD掉電控制管腳，高電平有效2BYP內(nèi)部共模電壓旁路電容3+IN模擬輸入端，

10、正相4-IN模擬輸入端，反相5Vo1模擬輸入端16VDD電源正7GND電源地8Vo2模擬輸出端24.2.6芯片基本結(jié)構(gòu)描述8002是雙端輸出的音頻功率放大器，內(nèi)部集成兩個運算放大器，第一個放大器的增益介意調(diào)整反饋電阻來設(shè)置，后一個為電壓反相跟隨，從而形成增益可以配置的差分輸出的放大驅(qū)動電路，其原理框圖為4.2.7應(yīng)用說明外部電阻配置運算放大器的增益由外部電阻Rf、Ri決定，其增益為Av=2*Rf/Ri，芯片通過Vo1,、Vo2輸出至負載，橋式接法。橋式接法比單端輸出有幾個優(yōu)點：其一是省卻外部隔直濾波電容。單端輸出時，如不接隔直電容，則在輸出端有一直流電壓，導(dǎo)致上電后有直流電流輸出，這樣既浪費了

11、功耗，也容易損壞音響。其二是，雙端輸出，實際上是推挽輸出，在同樣輸出電壓下，驅(qū)動功率增加為單端的4倍，功率輸出大。芯片功耗功耗對于放大器來講是一個關(guān)鍵指標之一，差分輸出的放大器的最大自功耗為：PDMAX=4×(VDD)2/(2×2×RL)必須注意，自功耗是輸出功率的函數(shù)。電源旁路在放大器的應(yīng)用中，電源的旁路設(shè)計很重要，特別是對應(yīng)用方案的噪聲性能及電源電壓抑制性能。設(shè)計中要求旁路電容盡量靠近芯片、電源腳。典型的電容為10uF的電解電容并上0.1uF的陶瓷電容。掉電模式為了節(jié)電，在不使用放大器時，可以關(guān)閉放大器，8002有掉電控制管腳，可以控制放大器是否工作。該控制管

12、腳的電平必須要滿足接口要求的控制信號，否則芯片可能進入不定狀態(tài)而不能進入掉電模式，其自功耗沒有降低，達不到節(jié)電目的。外圍元件的選擇正確選擇外圍元器件才能確保芯片的性能，盡管8002能夠有很大的余量保證性能，但為了確保整個性能，也要求正確選擇外圍元器件。8002在單位增益穩(wěn)定，因此使用的范圍廣，通常應(yīng)用單位增益放大來降低THD+N，是信噪比最大化。但這要求輸入的電壓最大化，通常的音頻解碼器能夠有1V的電壓輸出。另外，閉環(huán)帶寬必須保證，輸入耦合電容Ci(形成一階高通)決定了低頻響應(yīng)。4.3 8002中運算放大器的工作原理4.3.1 簡介運算放大器（簡稱“運放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實際

13、電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運算的結(jié)果。由于早期應(yīng)用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算，故得名“運算放大器”。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中。4.3.2 結(jié)構(gòu)圖與工作原理運放如圖有兩個輸入端a（反相輸入端），b（同相輸入端）和一個輸出端o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當(dāng)電壓U-加在a端和公共端（公共端是電壓為零的點，它相當(dāng)于電

14、路中的參考結(jié)點）之間，且其實際方向從a 端高于公共端時，輸出電壓U實際方向則自公共端指向o端，即兩者的方向正好相反。當(dāng)輸入電壓U+加在b端和公共端之間，U與U+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。為了區(qū)別起見，a端和b 端分別用"-"和"+"號標出，但不要將它們誤認為電壓參考方向的正負極性。電壓的正負極性應(yīng)另外標出或用箭頭表示。一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出端口（Out）和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運放制作同相、反相及差分放大器。4.3.3運算放大器的常用參數(shù)共模輸入電阻該參數(shù)表示運算放大器工作在線性區(qū)時，

15、輸入共模電壓范圍與該范圍內(nèi)偏置電流的變化量之比。直流共模抑制該參數(shù)用于衡量運算放大器對作用在兩個輸入端的相同直流信號的抑制能力。交流共模抑制CMRAC用于衡量運算放大器對作用在兩個輸入端的相同交流信號的抑制能力，是差模開環(huán)增益除以共模開環(huán)增益的函數(shù)。增益帶寬積增益帶寬積是一個常量，定義在開環(huán)增益隨 頻率變化的特性曲線中以-20dB/十倍頻程滾降的區(qū)域。輸入偏置電流該參數(shù)指運算放大器工作在線性區(qū)時流入輸入端的平均電流。偏置電流溫漂該參數(shù)代表輸入偏置電流在溫度變化時產(chǎn)生的變化量。TCIB通常以pA/°C為單位表示。輸入失調(diào)電流該參數(shù)是指流入兩個輸入端的電流之差。差模輸入電阻該參數(shù)表示輸入

16、電壓的變化量與相應(yīng)的輸入電流變化量之比，電壓的變化導(dǎo)致電流的變化。在一個輸入端測量時，另一輸入端接固定的共模電壓。輸出阻抗 該參數(shù)是指運算放大器工作在線性區(qū)時，輸出端的內(nèi)部等效小信號阻抗。功耗 表示器件在給定電源電壓下所消耗的靜態(tài)功率，Pd通常定義在空載情況下4.4 KA2284芯片原理及功能介紹KA2284 是用于5點LED 電平指示的集成電路。內(nèi)含的交流檢波放大器，適用于 AC/DC 電平指示，如VU 儀表或信號指示器。4.4.1 KA2284的特點內(nèi)涵高增益交流檢波放大器（GV=26dB）;當(dāng)LED點亮?xí)r，有較低輻射噪聲；對數(shù)型的5點LED指示器（-10dB、-5dB、0dB、3dB、6

17、dB）；恒定電流源輸出（15mA）；較寬的工作電源電壓（3.5V16V）;ALC電路不需套接二極管或晶體管；極少的外接元器件；采用單列直插9腳塑料封裝（SIP9）4.4.2 KA2284框圖4.4.3 絕對最大額定參數(shù)（Ta=25）參數(shù)符號值單位電源電壓Vcc18V放大器輸入電壓V8-5-0.5 VccV引腳7電壓V7-56VD端輸出電壓VD18V電路電流ICC12mAD端輸出電流ID20mA功耗Pd1100mW工作溫度TOPR-20+80儲存溫度TSTG-40+1254.4.4 測試電路電平指示器實際上也就是一個AD轉(zhuǎn)換器，輸入高低不同的電壓，就可以 輸出5個LED不同的點亮狀態(tài)，不同的是，

18、LED只能順序點亮和熄滅，輸出也只有6個狀態(tài)，即“全熄-亮1-再亮2-再亮3-再亮4-再亮5”。電平指示常常用LED點亮的數(shù)量來做功放輸出或者環(huán)境聲音大小的指示，即聲音越大，點亮的LED越多，聲音越小，點亮的LED越少。4.4.5 KA2284的引腳功能和管腳定義序號符號功能1OUT1-10dB輸出2OUT2-5dB輸出3OUT30dB輸出4OUT43dB輸出5GND地6OUT56dB輸出7OUT輸出端8IN輸入端9VCC電源4.4.6 在Ta（最大）= 60時R的推薦值VCC6.512V814V1016VR()4768914.4.7 KA2284 LED電平指示的集成電路4.5 電解電容的原

19、理與應(yīng)用4.5.1 原理電解電容是電容的一種，與普通電容的最大不同是區(qū)分正負極，在接入電路時不可接錯。電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。4.5.2 應(yīng)用有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電

20、路中作濾波電容使用時，其陽極（正極）應(yīng)與電源電壓的正極端相連接，陰極（負極）與電源電壓的負極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機S校正電路及單相電動機的起動電路。電解電容器廣泛應(yīng)用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為11000F，額定工作電壓范圍為6.3450V。其缺點是介質(zhì)損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。4.5.3 電解電容在電路中的作用濾波作用在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性(儲能作用)，使整流后的

21、脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實際中，為了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容。由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001-0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。耦合作用在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互影響，常采用電容耦合。為了防止信號中低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。4.5.4 電解電容的使用注意事項 ：電解電容由于有正負極性，因此在電路中使用時不能顛倒連接。在電源電路中，輸出正電壓時電

22、解電容的正極接電源輸出端，負極接地，輸出負電壓時則負極接輸出端，正極接地。當(dāng)電源電路中的濾波電容極性接反時，因電容的濾波作用大大降低，一方面引起電源輸出電壓波動，另一方面又因反向通電使此時相當(dāng)于一個電阻的電解電容發(fā)熱。當(dāng)反向電壓超過某值時，電容的反向漏電電阻將變得很小，這樣通電工作不久，即可使電容因過熱而炸裂損壞。加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設(shè)計實際電路時應(yīng)根據(jù)具體情況留有一定的余量，在設(shè)計穩(wěn)壓電源的濾波電容時，如果交流電源電壓為220時變壓器次級的整流電壓可達22V，此時選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求。但是，假如交流電源電壓波動很大且有可能上升到250V以上時

23、，最好選擇耐壓30V以上的電解電容。電解電容在電路中不應(yīng)靠近大功率發(fā)熱元件，以防因受熱而使電解液加速干涸。對于有正負極性的信號的濾波，可采取兩個電解電容同極性串聯(lián)的方法，當(dāng)作一個無極性的電容。電容器外殼、輔助引出端子與正、負極 以及電路板間必須完全隔離。4.6 發(fā)光二極管的原理與介紹4.6.1 基本原理與構(gòu)造圖 發(fā)光二極管簡稱為 LED。由含 鎵（Ga）、 砷（As）、 磷（P）、 氮（N）等化合物制成。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光， 磷化鎵二極管發(fā)綠光， 碳化硅二極管發(fā)黃光， 氮化鎵二極管發(fā)

24、藍光。本實驗用到的二極管發(fā)藍光，所以是氮化鎵二極管。發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù) 載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不

25、發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED 陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。4.6.2 發(fā)光二極管基本電路圖直流驅(qū)動電路圖交流驅(qū)動電路 脈沖驅(qū)動電路§5 實驗步驟5.1 準備工作檢查所有元器件的數(shù)量與規(guī)格,并與元件清單相比較,查看是否缺少元件或規(guī)格不正確。檢查電阻阻值，用萬用表測量，確保阻值正確。明確焊接順序，先焊接小的、矮的元件，再焊接高的元件，這有利于焊接進程，并最大限度的保持外形美觀。5.2焊接過程5.2.1 焊接電阻焊接是用電烙鐵點住焊板，然

26、后放上焊錫，焊錫熔化后就可以拿開，焊好后用鉗子剪掉管腳。分別焊上22k、10k、330的電阻。5.2.2 焊接貼片芯片將芯片上的小圓圈與板上相對應(yīng)，務(wù)必注意方向。用鑷子架住芯片便于焊接，調(diào)節(jié)管腳與板上的位置相對應(yīng)，焊接。5.2.3 焊接LED燈注意長管腳是正極，為了防止因粗心犯錯，我們先只焊接一個管腳，這樣便于調(diào)整方向，使板美觀、整潔。5.2.4 焊接KA2284芯片將KA2284芯片上有字的一邊向著LED燈，注意方向。焊接完后檢查有沒有短路或虛焊。5.2.5 焊接電解電容電解電容的長管腳是正極，插上板的時候一定要分清楚正負極。在焊接前注意各個電解電容的容值大小，不要亂插上板，否則會影響最后音

27、質(zhì)。先焊接一個管腳，一邊焊接一邊調(diào)整電容與板子相平衡。調(diào)節(jié)好確認無誤后再焊接第二個管腳。5.2.6 焊接電位器焊接前先看清電位器的電阻值。這兩個電位器一個是調(diào)節(jié)音量大小，另一個調(diào)節(jié)LED的靈敏度。按照以上方法正確焊接。5.2.7 檢查元件全部焊接完成后，檢查焊板有沒有短路、焊錫有沒有連在一起，或者焊錫有沒有放少了造成虛焊。如果有，及時調(diào)整、彌補或完善。5.3 連接音頻一先剪掉線頭，露出兩根線，一紅一白或一紅一黑，其中紅線為正極。將之各自旋在一起。再將一個喇叭焊上線。先焊接電源，紅線對應(yīng)5V，白線對應(yīng)GND。焊接喇叭線，此時不用區(qū)分正負極。焊接音頻線，先剪去一部分，露出三根線，其中銅色為左右聲道

28、的公共線，注意銅線一定要焊在IN-端口。齡兩根線分別為左右聲道。將三根線各自旋緊。5.4 測試可在完全焊接完畢前先測試，接上電源，將手機放上音樂，將線插到耳機。若能正常播放音樂，調(diào)節(jié)合適的LED亮度，斷開電源，拔掉耳機，將線焊接上板。焊接完畢后，再接上電源，接上耳機，放上音樂，調(diào)試到合適的音質(zhì)。5.5 實物圖§6 測試結(jié)果及結(jié)果分析6.1 測試所用儀器型號直流電源：HY1711-3S 函數(shù)發(fā)生器：DG1032示波器：DS11046.2 連線為了測試音頻功率放大器的放大倍數(shù)及觀測波形,我們將函數(shù)發(fā)生器、示波器、電源與我們焊接完畢的電路板正確連接在一起。其中，IN+接函數(shù)發(fā)生器的正極，I

29、N-接函數(shù)發(fā)生器的負極；VO+接示波器正極，VO-不用接；+5接5V電源正極，GND接電源負極。最后，注意電源負極、示波器負極、函數(shù)發(fā)生器負極要共地也就是接在一起。過程圖如下：6.3 調(diào)試及結(jié)果接線完畢后，將函數(shù)發(fā)生器的幅度設(shè)置為100mv左右，注意此處幅值不能設(shè)置得過大，不要超過1V，否則可能會燒毀芯片。設(shè)置如下：頻率2KHZ，幅度100mVpp開啟電源，旋轉(zhuǎn)示波器上波形調(diào)節(jié)按鈕，直至出現(xiàn)穩(wěn)定的、大小合適的波形為止，并調(diào)節(jié)出峰峰值，觀察此時的波形并記錄峰峰值Vpp：230mv波形如下：計算可得，該音頻放大器放大倍數(shù)為2.3倍左右。§7 對運算放大器放大性能提高的探索與思考如何發(fā)揮運

30、算放大器的性能，一般應(yīng)從三方面來考慮。7.1 了解元件的性能比如先測試一下運算放大器的性能究竟是輸入阻抗高時性能好，還是輸入阻抗低時性能好，從而確定信號源和運算放大器的選擇方案。7.1.1 溫度高時漂移小 一般認為溫度升高時特性變壞，輸入級為晶體管差動放大級的運算放大器，漂移的最壞情況卻是在低溫時出現(xiàn)。運算放大器的失調(diào)電流，其絕對值和溫度系教，都是在高溫時減小。特意使溫度升高、像集成電路用的小型恒溫槽等，對減小漂移是很有利的，或者失調(diào)試驗在運轉(zhuǎn)范圍的最低溫度下進行，這些方法都可應(yīng)用。7.1.2 負載輕時漂移小高溫時情況是較好的，但當(dāng)運算放大器自身發(fā)熱時，效果卻相反。在高溫下每的漂移值很小，若溫

31、度變化范圍量增大時，失調(diào)電流的變化也隨之增加。要求漂移(失調(diào)電壓和失調(diào)電流的變化量)小時，應(yīng)盡可能使負載減輕，這對防止運算放大器的溫升是有效的。若既要求承受重的負載，又要求低漂移，則即使負載在運算放大器的額定值內(nèi)，也應(yīng)加上適當(dāng)?shù)木彌_級。7.1.3 輸入特性是有輸入級的結(jié)構(gòu)決定的失調(diào)電壓、失調(diào)電流漂移和偏置電流等運算放大器的輸入特性，以及與有關(guān)的所謂壓擺率等重要參數(shù)，都是由放大器輸入級的結(jié)構(gòu)決定的。最基本的差動型，速度較高，偏置電流大，702型和709型運算放大器采用的是這種型。7.2 從電路設(shè)計上提高性能比如為了減少失調(diào)應(yīng)加一個Rc,或者加一個調(diào)零電路，并通過VR組合起來。7.2.1電源退耦鋁

32、箔減小交叉干擾儀器各單元的直流供電一般是公用的。為了穩(wěn)定各單元的工作、減小各單元電路之間通過公共直流電源產(chǎn)生的寄生耦合、防止產(chǎn)生振蕩和干擾,往往要在每個單元的正負電源端串加RC退耦濾波節(jié)。濾波電阻阻值的選取要適當(dāng),阻值大退耦濾波效果好,但由于其上的電壓降會降低器件的供電電壓,從而影響動態(tài)范圍和輸出。根據(jù)器件的工作電流和輸出最大值或額定值來確定阻值。通常取器件的工作電壓比輸出額定值高25V,在這樣的動態(tài)范圍內(nèi)不致影響線性關(guān)系。 7.2.2省去平衡電阻消除噪聲干擾源被測微弱電流通常從運算放大器的反相端輸入,而同相端對地接一平衡電阻。理論上，該電阻阻值應(yīng)等于反饋電阻RF與微弱電流源內(nèi)阻的并聯(lián)值。但由

33、于電流源的內(nèi)阻很大且隨被測物的變化而變化,因此,同相端這個平衡電阻很難達到平衡作用,同時這個阻值很大的平衡電阻也會增加電路噪聲。在實際應(yīng)用中,去掉平衡電阻,將同相端直接接地,測量電路的瞬態(tài)穩(wěn)定性比有平衡電阻時更好。7.2.3降低運算放大器的功耗減小溫度漂移降低運算放大器的功耗可從兩個方面考慮。一是降低運算放大器的供電電壓,如前所述,增加退耦濾波電阻,使加到運算放大器上的供電電壓比額定輸出電壓高25V;二是減小輸出電流,運算放大器的輸出電流包括驅(qū)動下一級的(真)負載電流和本級部分反饋的(假)負載電流。如果電路采用部分負反饋,可增大這個反饋支路的負載電阻,使其工作電流小于或等于1mA。運算放大器的

34、功耗降低了,其工作溫度也就降低了,從而減小了溫度漂移;降低工作溫度,也會有效控制偏置電流的變化,從而可提高微弱電流測量的靈敏度和準確度。7.2.4 適當(dāng)增加反饋電容抑制噪聲干擾反饋電容CF并聯(lián)在反饋電阻RF上,起積分作用,有抑制或平滑噪聲干擾的作用。CF越大,抑制噪聲的能力就越強,但是也增大了輸入時間常數(shù)，即增大了響應(yīng)時間降低了測量的速度。在實際應(yīng)用中,在保證響應(yīng)速度的條件下,適當(dāng)增大反饋電容對電路的瞬時穩(wěn)定性是很有好處的。7.3 從系統(tǒng)設(shè)計著手在信號取出方式及運算放大器的配置上下些工夫，就不必要使用高性能的運算放大器。或者用一個運算放大器比較困難時可以用兩個。反之，即使是多級回路也有采用一個

35、運算放大器的可能性。 7.3.1 增大信號連接記錄儀的導(dǎo)線太長時，雖無信號但指針不指零，不穩(wěn)定，故在使用運算放大器時，必須設(shè)法解決這個問題。工業(yè)記錄儀的全量程大多為10mv，一般都按低電平長導(dǎo)線的方式連接。傳輸10mv量程的信號線用起來是討厭的，反應(yīng)很慢但效果尚好，在實際使用時必須多家注意。如果有干擾加到運算放大器的差動放大回路上，通過共模抑制（CMR）是不一定能減小共模抑制、干擾的?？捎迷龃笮盘柕姆椒▉斫鉀Q。設(shè)計一個理想的放大器是比較困難的，與其從放大考慮，不如從衰減著手，取出增大的信號效果比較顯著。類似的例子在從橋路取出信號，或從光敏元件、光電倍增管和電容式轉(zhuǎn)換器取出信號等方法，知道數(shù)字信

36、號的變送回路中，都可以經(jīng)?？吹降?。7.3.2 如何分配增益在用運算放大器作反饋放大器和濾波器時，往往要做成多級串聯(lián)系統(tǒng)。根據(jù)各級放大器的位置，在信號電平低的地方，內(nèi)部（噪聲）決定系統(tǒng)的S/N；在信號電平高的地方，最大振幅至少要取多大，壓擺率是否夠，這些都是很重要的。要了解增益分配上產(chǎn)生的這些問題和每個放大器在系統(tǒng)中的要求，使用在通信機設(shè)計時運用的電平圖法比較方便。§8 對音頻放大電路的探索與擴展音頻放大電路是一種對音頻信號進行放大的功率放大電路，與電壓放大電路實質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路，但二者所要完成的任務(wù)不同，功率放大電路主要是為負載提供一定不失真、功率大、效率高的輸出功率。在設(shè)計電路

37、時考慮到晶體管發(fā)射結(jié)正向偏置時才導(dǎo)通，所以選用兩個性能對稱的異型管，組成互補對稱電路。8.1 對音頻放大電路的設(shè)計考慮就最簡單的音頻放大電路的理解而言，可以不必考慮聲音的不同頻率段的處理，只要直接將所有的信號都共同放大，共同輸出就可以了，但是在實際中，這種簡單的處理方式會存在以下幾個方面的問題：8.1.1 放大電路和揚聲器的頻率響應(yīng)問題 即必須保證放大電路對所有頻率的信號都有相同的放大性能（放大倍數(shù)），也必須保證揚聲器對所有頻率的信號都有相同的響應(yīng)性能，這在實際設(shè)計中是難以實現(xiàn)的。單就放大電路而言，在音頻范圍內(nèi)保證放大電路對所有頻率的信號都有基本相同的放大性能并不困難， 但是要保證揚聲器對所有

38、頻率的信號都有相同的響應(yīng)性能則幾乎不可能， 因為揚聲器并不是簡單的純阻性負載，而是線圈和永磁體復(fù)合組成的，具有電阻性，電感性（線圈）以及能夠感生電動勢的特性（線圈切割磁力線），因此具有很復(fù)雜的頻率響應(yīng)特性；同時，不同結(jié)構(gòu)，不同大小的揚聲器的頻率響應(yīng)特性也是不同的。因此在現(xiàn)代的音響器材上，往往采用多個不同的揚聲器來分別對高、中、低音進行處理和表現(xiàn)，力爭盡可能真實地還原出聲音信號。8.1.2對聲音信號的還原需求人們在不同的場合下，對聲音信號的還原需求是不同的，例如在欣賞輕音樂時，聲音信號主要集中在中、高音頻段，此時可以消弱低頻信號，增強高頻信號， 能夠使音色明亮清晰。而如果是在聽搖滾樂或觀看 DV

39、D中的戰(zhàn)爭場面時，則應(yīng)當(dāng)增強低頻音量，使聲音具有更強的節(jié)奏感和震撼力。8.1.3 不同的人對相同聲音的感知情況是不同的因此現(xiàn)在的各種音響器材上都有對聲音頻率進行調(diào)節(jié)處理的電路（稱音調(diào)電路），以適應(yīng)不同的需要。8.1.4不同檔次的音響器材對音頻放大的品質(zhì)要求不同因此放大電路本身的設(shè)計要求也不同。例如在一些高檔音響器材中，首先對音頻信號進行電子分頻（用高通，低通或帶通濾波器），將聲音信號分為高、中、低三個（或更多）頻段，然后分別對這些頻段的信號進行放大，再分別輸出去驅(qū)動高、中、低音的揚聲器，這樣不僅能夠最大限度地保證揚聲器的頻率響應(yīng)特性，也可以方便地調(diào)節(jié)各個頻段的音量信號的大小；而在一些中低檔的音

40、響器材中，則是將所有頻率的信號同時放大，然后通過電容分頻（或電容電感分頻），再輸出去驅(qū)動高、中、低音的揚聲器。但是，不管音頻放大器的要求如何，音頻放大電路的基本組成結(jié)構(gòu)和原理則是相同的，只要掌握了這些基本原理，則可以自己去設(shè)計和改善電路，提高音頻放大電路的品質(zhì)。8.2 音頻放大電路的電路組成8.2.1 前置放大電路前置放大器的作用簡單說來就是“緩沖”，將外部輸入的音源信號進行放大并輸出。外部音源信號由較長的導(dǎo)線輸入，并且信號源可能存在較高的內(nèi)阻，電流輸出能力不強，因此需要“緩沖”來將其轉(zhuǎn)換為低內(nèi)阻的信號源，以便驅(qū)動后級電路。8.2.2 均衡電路（音調(diào)電路）均衡電路是由低通、高通、帶通等濾波器組

41、成的，可以對音調(diào)進行控制的電路，聽者可以根據(jù)具體需求，對聲音信號中某些頻率段的增益（放大倍數(shù)）進行調(diào)整。常用的均衡電路只是對高頻段或低頻段的增益進行提升或衰減，而中頻段的增益保持不變。8.2.3 功率放大電路外部音源信號經(jīng)過前置放大、均衡放大后，輸入最后的功率放大級，然后就可以輸出去驅(qū)動揚聲器，發(fā)出聲音。本實驗中的功率放大器采用 TDA2030 集成塊，其本質(zhì)就是一個運算放大器，和其它小信號放大用的運放相比，有較大電流輸出能力，可以輸出較大的功率。8.3 音頻放大電路的實現(xiàn)方法比較8.3.1 用分立元件實現(xiàn)分立元件是電子電路的基礎(chǔ)元件,長久以來都是在它的基礎(chǔ)之上分析和設(shè)計電路的。但由于近年來科

42、技的發(fā)展、集成器件的出現(xiàn),使分立元件的使用越來越少。不過在一些小型的電路中,分立元件還是有比較大的優(yōu)勢。分立元件的散熱快、元件便宜,在設(shè)計時也相對自由。8.3.2 用集成器件實現(xiàn)集成功率放大器是在集成運放基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其內(nèi)部電路與集成運放相似。但是,由于其安全、高效、大功率和低失真的要求,使得它與集成運放又有很大的不同。電路內(nèi)部多施加深度負反饋。集成功率放大器廣泛應(yīng)用于收錄機、電視機、開關(guān)功率電路、放大電路中,輸出功率由幾百毫瓦到幾十瓦。除單片集成功放電路外, 還有集成功率驅(qū)動器,它與外配的大功率管及少量阻容元件構(gòu)成 大功率放大電路,有的集成電路本身包含兩個功率放大器,稱為雙聲道功放。集成

43、功率放大器由于不僅具有體積小、重量輕、成本低、外圍元件少、安裝調(diào)試簡單、使用方便的優(yōu)點;而且在性能上也優(yōu)于分立元件,例如溫度穩(wěn)定性好、功耗小、失真小、特別是集成功率放大器內(nèi)部還設(shè)置有過熱、過電流、過電壓等自動保護功能的電路對電路自行進行保護。§9 心得體會音頻放大電路是一個基本而又實用的電壓放大電路，在平時模電的課程學(xué)習(xí)中，實際上我們并沒有接觸過這樣的電路。通過這次比賽焊接，我們了解了這一基本放大電路，除此之外，我們還熟練地掌握了基本的焊接方法，也熟練地運用了模電的相關(guān)知識，達到了學(xué)以致用的目的。在這次實驗中，我們遇到了一些問題，如芯片發(fā)燙甚至燒掉，波形出現(xiàn)問題等等，但我們都一一將其克服了，鍛煉了我們耐心和毅力，同時也鍛煉了我們迎難而上、團結(jié)協(xié)作的品質(zhì)，鞏固了我們模電知識的掌握。在測試完基本的電壓輸出波形之后，我們將焊好的音頻放大電路接喇叭和手機進行了更進一步的測試，順利播放手機音樂