《功率放大电路》doc版.doc

第4章 集成功率放大器的安装与调试 实训目的通过集成功率放大器基本工作原理的学习，熟悉主要集成功放的组成及应用。通过对集成功放的知识的学习和实际安装、调试、检测和维修训练，达到以下目标： 1.知识目标熟悉集成音频功率放大器的不同类型，熟悉常集成音频功率放大器的基本组成和工作原理。熟悉电子元件成形技术及整机电子装配工艺，能熟练阅读整机电子电路图，掌握电原理图的识读方法。掌握集成音频功率放大器安装与调试、测试和检修方法。2.技能目标能够阅读集成功率放大器电路图和印制电路图。掌握电子产品整机安装工艺，阅读装接工艺文件。熟练使用有关仪器仪表，能够正确测试电子元器件。能够按照工艺要求正确安装、调试和检测集成功率放大器。具备对集成功率放大器典型故障分析和检修的初步能力。通过安装，能按整机安装工艺要求，对本安装电路进行安装工位设计。集成功放电路种类很多,一般用集成功放和外围元件构成OTL或OCL电路, 集成功放具有体积小、工作稳定可靠、使用方便等优点, 因而获得了广泛的应用。 模拟电路教材中已对分立元件的功率放大器作了较为祥细介绍，下面以LM386和TDA2030A为例对集成功率放大器作一简单介绍。4. 1 LM386集成功率放大器及其应用 LM386是一种低电压通用型低频集成功放。该电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频带宽、外接元件少, 广泛用于收录音机、对讲机、电视伴音等系统中。LM386内部电路如图4 -1（a）所示, 共有3级。V1V6组成有源负载单端输出差动放大器作输入级, V5、V6构成镜像电流源作差放的有源负载以提高单端输出时差动放大器的放大倍数。中间级是由V7构成的共射放大器, 也采用恒流源I作负载以提高增益。输出级由V8V10组成准互补推挽功放,VD1、VD2组成功放的偏置电路以利于消除交越失真。LM386的管脚排列如图4-1（b）所示, 为双列直插塑料封装。管脚功能为: 2、3脚分别为反相、同相输入端; 5脚为输出端; 6脚为正电源端; 4脚接地; 7脚为旁路端, 可外接旁路电容以抑制纹波; 1、8脚为电压增益设定端。 图 4 1LM386集成功率放大器（a） 内部结构图; （b）管脚排列当1、8脚开路时, 负反馈最深, 电压放大倍数最小, 设定为Auf=20。 当1、8脚间接入10F电容时, 内部1.35 k电阻被旁路, 负反馈最弱, 电压放大倍数最大, Auf=200（46 dB）。当1、8脚间接入电阻R和10F电容串接支路时, 调整R可使电压放大倍数Auf在20200间连续可调, 且R越大, 放大倍数越小。当R2=1.24 k时,Auf=50。LM386的典型应用如图4-2所示。电路中，5 脚输出接R3、C3构成串联补偿网络与呈感性的负载（扬声器）相并, 最终使等效负载近似呈纯阻, 以防止高频自激和过压现象。 7 脚外接旁路C2去耦电容, 用以提高纹波抑制能力, 消除低频自激。 典型应用电路如图4 -2所示。图 4 2 LM386典型应用电路图 将上述电路稍作变动, 如在1、5脚间接入R、C串接支路, 则可以构成带低音提升的功率放大电路。还可以利用LM386组成方波发生器, 读者可参阅有关书籍。 （b）4.2 TDA2030A音频集成功率放大器简介TDA2030A是使用较为广泛的一种集成功率放大器, 与其它功放相比, 它的引脚和外部元件都较少TDA2030A的电器性能稳定, 并在内部集成了过载和热切断保护电路, 能适应长时间连续工作, 由于其金属外壳与负电源引脚相连, 因而在单电源使用时, 金属外壳可直接固定在散热片上并与地线（金属机箱）相接, 无需绝缘, 使用很方便。 4.2.1 TDA2030内部电路 TDA2030A的内部电路如图43所示。主要由差动输入级、中间放大级、互补输出级和偏置电路组成。 图43 TDA2030A集成功放的内部电路TDA2030A使用于收录机和有源音箱中, 作音频功率放大器, 也可作其它电子设备中的功率放大。 因其内部采用的是直接耦合, 亦可以作直流放大。 极限参数如表达4-1所示。典型应用性能参数表4-2所示。表4-1 TDA2030A极限参数参数电源电压输出峰值电流I允许功耗PD极限值223.5A20W（Ta=90）表4-2 TDA2030A主要参数（VCC=16V，RL=4，Ta=25）参数名称符号测试条件最小值典型值最大值单位静态电流Icq5080mA电源电压VCC622V电压增益开环GVo开环80dB闭环GVC闭环25.52626.5dB输出功率PoTHD=0.5%F=40Hz15kHz1518W谐波失真TDHPo=0.114W0.08%外引脚的排列如图44所示。 各引脚功能如表4-3所示。图 44 TDA2030引脚排列及功能表4-3 TDA2030A管脚管脚12345功能同相输入端反向输入端负电源输入端输出端正电源输入端4.2.2 TDA2030A 集成功放的典型应用 单电源（OTL）应用电路 对仅有一组电源的中、小型录音机的音响系统, 可采用单电源连接方式, 典型电路如图45所示。 由于采用单电源供电, 故同相输入端用阻值相同的R1、 R2组成分压电路, 使K点电位为UCC/2,经R3加至同相输入端。 在静态时, 同相输入端、 反向输入端和输出端皆为UCC/2。 其它元件作用与双电源电路相同。 图 45 由TDA2030A构成的单电源功放电路 双电源（OCL）应用电路 图 46电路是双电源时TDA2030A的典型应用电路。 输入信号ui由同相端输入, R1、 R2、 C2构成交流电压串联负反馈, 因此, 闭环电压放大倍数为： 为了保持两输入端直流电阻平衡, 使输入级偏置电流相等, 选择R3=R1。 V1、 V2起保护作用, 用来泄放RL产生的感生电压, 将输出端的最大电压钳位在（UCC+0.7 V）和（-UCC -0.7 V）上。C3、C4为去耦电容, 用于减少电源内阻对交流信号的影响。 C1为耦合电容。图 46 由TDA2030A构成的OCL电路4.3 TDA2030功率放大器的组装与调试4.3.1 电路工作原理分析1、电源电路整机采用双电源供电。双电源电路如图4-7所示。图 47 双电源电路输入的交流220V 50Hz电源经过变压器T1降压和隔离后，输出双12V的交流电压。整流电路为典型的双绕组双电源电路。对于每一组电源（+16V电源或-16V）都是全波整流电路。D1D为整流二极管。对于+16V组电源，由D、D与变压器T1构成全波整流，C、C为滤波电容。对于-16V组电源，由D2、D4与变压器T1构成全波整流，C、C为滤波电容。R、LED为电源指示电路。2、功率放大电路功率放大电路如图4-8所示。本机电路的左右声道的电路完全相同，图中只画出其中一个声道的电路。分析单边声道为例。从插座输入的信号送入到音量电位器RP1，从RP1的滑动输出端上取出音频信号送入到音调控制电路。音调电路采用无源衰减式滤波电路由R2、R3、R4；C1、C2、C3、C4；RP1、RP2；在经过耦合电容C5送入到功率放大电路中进行功率放大。经过放大后的音频信号送到扬声器（8欧）。图4-8 功率放大器原理电路图3、电路分析 电路由音量调节电路，音调调节电路和功率放大电路三部分组成。音量调节电路输入信号加在电位器RP1的上，通过可调节电位器对地分压实现音量调节，RP1即为音量调节电位器。音调控制电路音调电路采用无源衰减式滤波电路，包含两个网络，即低音音调调节电路R2、R3、C1、C2、RP2构成；高音调调节电路由C3、C4、RP3构成。低音频段调节R1、R2、R3。C1、C2。由于在电位器RP2的两端与滑动输出端采用C1、C2并联，旁路高频段信号，因而只能够改变低频信号的输入量。所以，在调节电位器RP2时，高频信号的输入量基本上不发生改变。从而实现低频信号输入量的调节作用。 高音调调节由C3、C4、RP3。由于在电位器RP3的两端串联C3、C4，高频段信号通过C3、C4加到电位器RP3上，经过电位滑动端分压送入到功率放大器输入端。在调节电位器RP3时，低频信号的输入量基本上不随RP3变化而发生改变，从而通过RP3实现高频信号调节。用multisi2001对音调节电路进行仿真测试，测试结果如下。将音电位器和低音调电位器调到最大（100%），高音调节器电位器调到0%。电路如图4-9所示。图4-9 音调调节电路测试（低通）测得输出端频率特性如图4-10所示。图4-10低通时频率特性当将低音电们器调节器到0%，而高音调节器电位器调到100%时。测得输出端的频率特性如图4-11所示。图4-10高通时频率特性功率放大器音调电路输出经过R5、C5偶合送如到功率放大器同相输入端（1脚）。TDA2030A功率放大器可以看作为功率运算放大器。本电路接成同放大器。反馈网络由R8、R7、C6构成。C6为隔直电容，构成同相放大器。本级放大器的电压增益为：（R7+R8）/R7。=1+ R8/R7。R6为TDA2030A同相输入端的直流偏置电阻。输入端的R9和C7构成的RC网络有如下作用：（1）由于扬声器本身呈现感性，为使输出端的呈电阻性负载，在扬声器两面三刀端并接RC电路，改善高频音质。（2）移相防止高频自激。4.3.2 电路装配首先对照原理电路图，看懂印制电路图。将电路图中元件与实物元件进行对照，认识实物元件。再对元件进行检测。1.元器件的检查与测试对照原理电路，列出元件列表。参照表4-4绘制元件清单。表4-4 元件清单表元件类型元件序号元件参数值元件测试值元件是否正常备注并逐一检查测试电阻、电容参数。用数字万用表测试小容量电容器电容量。本电路中对电阻和音调调节电路中各电容无特殊要求。检查电解电容的漏电电阻。检查电位器是否完好。注意音调电位器尽量采用直线型，而音量电位器尽量采用指数型的电位器。检查整流二极管是否完好。检查开关是否工作正常。检查TDA2030各脚间电阻值，填入表4-5中。表4-5 TDA2030各脚间电阻TDA2030A12345功能同相输入端反向输入端负电源输入端输出端正电源输入端对3脚电阻(k)02.功率放大器电路板的安装 安装元件本机电路板因元件较少，元件的安装秩序按跳线、电阻、二极管、瓷片电容（或涤纶电容）、小电解电容、开关、电位器、大电解电容、集成电路的秩序进行安装。首先对元件进行成形处理，然后再进行插装和焊接。安装前注意元件引脚是否氧化，对氧化严重的元件要进行处理和上锡。安装后检查把焊接好的电路板检查一次，检查的重点为：有无错装和漏装；有无碰焊、虚焊；整流二极管、电解电容极性有无装反。安装信号源和变压器连接线。检查元件安装无误的情况下，才进行下面测试工作。若有错误及时进行纠正。4.3.3调试与维修 1. 调试静态工作点测试接上电源变压器（次级为双12伏），不带负载情况下接通电源，按下电路板上电源开关，测试滤波电容两端输出电压应分15V左右。若出现异常应该立即断电。电源电压正常后，测集成电路1、2、4脚对地电压均为0伏。最大输出功率测试将8负载（滑线电阻器）接入功入输出端。再将信号源调至频率f=1000Hz,输出电压为1V，接到音频放大器的一个声道输入端。将音调调节电位器调到最大。功入输出端接上示波器、毫伏表、失真度仪。接线图如4-9所示。图4-9 输出功率测试电路连接图功率放大器负载毫伏表示波器失真度仪低频信号发生器（1000Hz）调节音量电位器，使输出信号失真度THD=3%时，测出功率放大器的输出电压Vo的值，由公式P=Vo2/16计算放大器的最大输出功率。另一个声道测试方法相同。频率特性测试调节1000Hz输入信号幅度（或调音量电位器），使输出信号为1V。测出电路输入信号的大小Vi的值。调节输入信号的频率，保持输入信号Vi的大小不变，测量输出信号的大小。找出上下限频率fL和fH，求出通频带BW=fL-fH。整机频率特性的测试如表4-6所示，低频率端和高频端可增加测试点。表4-6 频率特性测试信号频率20Hz50Hz100Hz200 Hz1kHz10kHz15kHz17kHz20kHz Hz输入电压（mV）输入电压（V）1BW=fL-fH=音乐试听在功率调试正常后，接上音乐信号源，试听音量和音调电路对音乐的调节效果。调节左右声道的音调电位器RP2和RP3，能够听到高低音调的声音有明显的提升和衰减。2.检修若上述测试中，电路工作不正常，需对电路进行检查修理。由于前面已检查，元件安装是正确的，则现故障可能是出自于虚焊或元件损坏。常见故障如下：电源电压不正常。 如：输出电压低，功放集成电路发热严重。功放集成电路损坏。输出电压时有时无。滤波电容引脚氧化，造成虚焊。无输出直流电压。电路板上电源两根跳线未焊。音量调节不正常如：一个声道不能调节音量。该声电位器坏。一个声道无信号输出。该声道R5或C5虚焊。4.3.4实训内容及要求 1. 元件检测。要求测试所有元件，判断元