功率放大电路性能测试ppt课件.ppt

模拟电子技术基础实验 实验2集成功率放大电路的性能测试 写在最前面 1 请认真阅读本课件 包括实验板结构 实验仪器使用 实验步骤 2 从实验二 功率放大电路开始 为了检验同学预习准备的情况 增设预习考核环节 在实验开始时 闭卷考试 考试通过方能开始实验操作 没有通过考试的同学本次实验预习成绩为0 考试内容 实验板结构 实验仪器使用 实验测试步骤 3 本次实验不需焊接 可以自备万用表 一 实验内容和预习报告二 认识元器件三 LM386应用电路四 LM386典型应用电路的测试五 LM386方波发生器的测试六 LM386低音提升功能电路的测试七 实验报告 一 实验内容 LM386有以下3种应用模式 典型应用模式 要求测量Aumax Aumin Pomax 通频带方波发生器模式 要求测量输出方波的频率和电压幅度 低音提升模式 要求逐点法测量低频段电压放大倍数 选题内容 选题A 典型应用模式选题B 典型应用模式 方波发生器模式选题C 典型应用模式 方波发生器模式 低音提升模式根据上述选题内容 完成各类数据指标的测试 预习报告格式 1 根据自选选题 绘制电路图2 根据自选选题 自拟实验数据记录表格3 完成预习思考题 无需抄写电路原理 一 实验内容和预习报告二 认识元器件三 LM386应用电路四 LM386典型应用电路的测试五 LM386方波发生器的测试六 LM386低音提升功能电路的测试七 实验报告 瓷片电容没有正负极之分 元件值读取的例子 图片中电容的丝印为561K 读取其元件值 第一 二位56 第三位1 56X101 560pF前两位数字表示系数 后一位表示指数 单位为pF 其中一般前两位的取值范围为上述E6和E12系列 后一位数字表示指数10n 二 认识元件 1 瓷片电容 元件值 容许误差 温度系数 本实验中用到的瓷片电容是333 473和104 请分别说出它们的元件值 2 排针 跳帽和杜邦线 排针 跳帽 杜邦线 排针的作用是将测试端或者连接端引出 便于分模块调试 跳帽的作用是将相邻的两个排针短路 杜邦线适用于稍远距离的排针的连接 二 认识元件 如图所示的IC插座是固定在实验板上的 可以把实验所需的集成芯片安插在插座中 插座的种类可分为8脚 14脚等等 插座上都有一个半圆形的插孔 成为标识位 习惯上将标识位放在左手边 3 IC插座 标识位 二 认识元件 如图所示器件即为LM386 集成功率放大器 该器件为双列直插 DIP 8脚封装 管脚分别排列在器件两侧 针状的管脚可以插入类似于图2所示的8脚IC插座中 在器件表面会有一个半圆形的缺口 或者一个圆形的小凹陷 习惯上把这个凹陷放在左手边 4 LM386 标识位 二 认识元件 LM386管脚排列如图所示 将标识位放在左手边 左下角为1脚 依次往右为2 3 4 5脚在4脚对面 再依次往左6 7 8 是一个U字形的排列 所有双列直插 DIP 封装的集成电路芯片都是相同的排列顺序右下图是LM386各管脚功能 3 LM386 标识位 二 认识元件 一 实验内容和预习报告二 认识元器件三 LM386应用电路四 LM386典型应用电路的测试五 LM386方波发生器的测试六 LM386低音提升功能电路的测试七 实验报告 三 LM386应用电路 1 典型应用电路 从图中可以看出 LM386是OTL功放 单电源供电 输出端有一个220UF大电容 C3连接的负载扬声器在实验中用一个8欧姆电阻代替 输入信号经电容C1接到同相输入端 反相输入端接地 输出端经输出电容C3接负载 在1 8管脚间加入反馈 电压放大倍数与Rw的值有关 Rw越大 放大倍数越小 1 典型应用电路 三 LM386应用电路 2 方波发生器 可计算出在图示给定参数下 输出电压信号的频率约为1 1kHz 为了便于调节频率 可将R1 30K固定电阻改作47K滑动变阻器 三 LM386应用电路 3 低音提升功能 低音提升电路与图所示典型应用电路的差别在于反馈 1和8管脚之间不相连接 而在1和5之间接入了由R 10K 和C 0 033 F 组成的串联支路 三 LM386应用电路 3 低音提升功能 如图所示 跟普通放大电路相比 LM386放大电路在低频段 1kHz以下 的放大倍数不但不下降 反而增加 这就是低音提升功能 三 LM386应用电路 一 实验内容和预习报告二 认识元器件三 LM386应用电路四 LM386典型应用电路的测试五 LM386方波发生器的测试六 LM386低音提升功能电路的测试七 实验报告 四 典型应用电路的测试 一 初步认识电路板 该实验板集中了前面介绍的3种LM386的应用电路 可以使用杜邦线或者短路帽改变电路结构 从而完成不同功能测量 四 典型应用电路的测试 一 初步认识电路板 面积最大的红色方框区域是典型应用电路 其中 左侧黄色区域是1 8管脚间反馈支路 47K电位器可以改变电压放大倍数 右侧黄色区域是5管脚所接的输出部分 四 典型应用电路的测试 1 2 3 5 8管脚外分别接有排针 同时构建外围电路所需的连接点上也都分别有对应的排针 实验板上基本上已经标出了对应的管脚号 其中比较特殊的是1 5管脚 以及对应的外围元件分别有2个相通的排针 目的是可以用跳帽连接 图中黄色短路线表示所连接的2个小排针是短路的 1脚排针 接1脚的反馈电路排针 2脚排针 3脚排针 5脚排针 输出电路排针 8脚排针 反馈电路接8脚排针 输入电容排针 在如图中黄色框所示位置有一组排针 形状如下图 这7根排针从左往右排列顺序为 10UF电容负极10UF电容负极 与第一根排针短接LM386的1管脚LM386的1管脚 与第三根排针短LM386的2管脚LM386的3管脚输入端10UF电容正极 1 2 3 4 5 6 7 注意 电路板上部分排针已经标出标号 供大家连接时参考 在如图中黄色框所示位置有一组4连排针 形状如下图 这4根排针从左往右排列顺序为 LM386的5管脚LM386的5管脚 与第一根排针短接输出端220UF电容正极输出端220UF电容正极 与第三根排针短接 1 2 3 4 注意 电路板上部分排针已经标出标号 供大家连接时参考 为了完成测试 需要将外围电路与LM386模块用排针或者跳帽连接起来 方可正确工作 在开始实验之前请务必检查电路连接是否正确 左图为正确连接图 四 典型应用电路的测试 二 电路的连接方式 1 LM386的1管脚应该与C2 10UF电容负极连接 用跳帽将6连排针的第2根和第3根连接起来 2 47K电位器的排针端与LM386的8管脚连接起来 即将两个标有 8 的排针用杜邦线连接起来 如图中紫色杜邦线的连接方法 3 输出端 将5脚与220UF电容正极用跳帽短接 接在4连排针的第2根和第3根之间 步骤如下 步骤一 步骤二 步骤三 1 2 3 请对照电路图红色数字标注出的位置看懂电路板的连接 4 LM386的2管脚接地 如灰色杜邦线所示 将板上有 2 标记的排针与GND端连接起来 5 输入端 将C1 10UF电容的正极与LM386的3管脚用跳帽短接起来即可 步骤接上页 步骤五 4 请对照电路图红色数字标注出的位置看懂电路板的连接 5 步骤四 完成上述5个部分的连接工作 LM386典型应用电路就搭建完毕了 接下来可以开始进行测试了 4 请对照电路图红色数字标注出的位置看懂电路板的连接 5 1 2 3 1 2 3 4 5 1 根据实验教师要求改变电源电压 2 检查信号发生器和示波器电缆好坏 3 如果示波器上显示的是标准正弦波 可以使用数字示波器的测量功能读取数据 数字示波器上显示了多种输出电压幅值 请认真思考Vrms 有效值 Vpp 峰峰值 Vmax 最大值 之间的关系 要保证输入和输出幅度都是相同的描述方式 都是有效值或者都是峰峰值等 三 仪器准备 Vmax Vavg Vrms Vpp 将直流稳压电源电压调成所需电压 图中所示范例为5V 实验教师会根据实际情况进行调整 请按照具体要求改变电源电压 连接黑色接线柱的黑色电源线接到电路中GND处 连接红色接线柱的红色电源线接到电路中Vcc处 亲 千万别把电源线接反了 否则会烧电路哦 图7电路外加直流稳压电源 三 仪器准备 连接黑色接线柱的黑色电源线接到电路中GND处 连接红色接线柱的红色电源线接到电路中Vcc处 亲 千万别把电源线接反了 否则会烧电路哦 Vcc GND 注意 GND针只有一根 8欧姆负载电阻腿比较长 可以接地线 但是连接测量时 务必小心轻夹 不可弄断电阻管脚 Vcc GND 1 通电观察 接上电源之后 观察电路是否有异常现象 如集成块冒烟 发烫或有异常气味等 应立即切断电源 检查电路 排除故障 四 测量步骤 2 静态工作点的测量 将输入端 Ui 用杜邦线接地 然后用万用表的直流10V电压档测量LM386的5管脚对地电压 如果LM386连接正确 电路工作正常 则5管脚输出电压应为电源电压的一半 本测试范例的结果为2 5V左右 如图所示 如果发现此时集成块的输出较大 接近于电源电压或者只比电源电压小1V 要立即断开电源 检查电路连接 注意静态测量的是5管脚的对地电压 不是输出Uo端的电压 想想看 这时候如果用万用表测量输出Uo端 得到的结果是什么 请仔细观察万用表指针位置 四 测量步骤 3 放大倍数的测量 1 利用信号发生器 如图所示 为待测电路输入端提供输入信号Ui 输入信号使用正弦波 频率为1KHz 信号幅度是30mV 其中Vrms表示有效值 另外还有一种是VP P 表示为峰峰值 图11信号发生器 Vrms Vpp mVpp mVrms 四 测量步骤 将幅度改为30mV 2 然后把信号发生器 交流数字毫伏表 示波器都接到电路中 如图所示 鳄鱼夹 在连接的时都要红正黑负 各种地线往板子上接的时候一定要小心 千万不要弄断负载电阻的管脚 所有地线都要夹在一起 称为 共地 共地 Ui 四 测量步骤 Uo 3 Aumax和Aumin调节滑动变阻器Rw改变电路的电压放大倍数 测量现有连接方式的电路能够提供的最大 Aumax 和最小输出电压放大倍数 Aumin 测量时要保证输出不失真 利用示波器的测量功能测得输出电压有效值 Rw 四 测量步骤 3 Aumax和Aumin一般来说 滑动变阻器调到两端可以分别得到最大或者最小电压放大倍数 如果出现削波失真 应适当减小输入信号的幅度来避免失真 必须要保证任意电压放大倍数情况都不失真 Rw 下削失真 四 测量步骤 4 最大不失真输出电压 Uomax 的测量 1 在输入信号频率不变的情况下 只增大输入信号Ui的幅值 观察输出信号Uo的波形 快失真还没有失真的临界状态 如图17所示 就是最大输出不失真状态了 此时 用数字示波器测量输出电压的值 对应的就是最大输出不失真电压Uomax 用有效值表示 要注意两件事 1 Uomax不是最大Aumax对应的输出电压 而是功放LM386能够提供给负载的最大电压 利用Uomax可以计算出最大输出功率Pomax 为了减小反馈引起的自激振荡 一般情况下 会选择Aumin时来测Uomax 2 如果Uomax的有效值如图所示为1 04V 试计算LM386内部互补对称异型功放管的Uces是多少 四 测量步骤 5 通频带 上限频率与下限频率之差 在输入信号幅度不变情况下 增加输入信号的频率 使放大倍数 或者输出电压 降为中频段 1kHz 的0 707倍 此时输入信号的频率即是上限频率 左图是1KHz中频段的输出电压有效值977mV 右图即为增大频率时 输出电压幅值降为977 0 707 690mV左右 对应的上限频率为312 5KHz 图a输出电压幅度 图b上限频率 0 707 977 上限频率 四 测量步骤 5 通频带 上限频率与下限频率之差 类似地 如果降低输入信号频率 同样可以获得下限频率 左图是1KHz中频段的输出电压有效值977mV 右图即为减小频率时 输出电压幅值降为977 0 707 690mV左右 对应的下限频率为122Hz 图a输出电压幅度 图b下限频率 0 707 977 下限频率 四 测量步骤 一 实验内容和预习报告二 认识元器件三 LM386应用电路四 LM386典型应用电路的测试五 LM386方波发生器的测试六 LM386低音提升功能电路的测试七 实验报告 五 方波发生器的测试 在完成典型应用电路模块之后 感兴趣的同学可以继续完成第二个模块 方波发生器 方波发生器的输出部分主要集中在实验板的右半部分 实验板上电路与教材上给出的电路图最大的差别在于 实验板将30K固定电阻换成47K滑动变阻器 这样可以调节方波发生器的输出信号频率 47k滑动变阻器用来改变方波信号频率 测试步骤 1 将电路改成如图所示的方波发生器电路 取下跳帽 1 黄色杜邦线将5管脚和输出电路连接起来 2 橙色杜邦线将3管脚和输出电路连接起来 3 灰色杜邦线将2管脚和输出电路连接起来 切记改线的时候一定要断开电源 五 方波发生器的测试 连接5管脚 连接3管脚 连接2管脚 2 输出方波的频率和幅度的测量 1 将示波器连接在方波发生器的输出端子上 观察示波器上显示的波形 用数字示波器的测量功能测量方波的频率和幅值 如图所示 2 调节滑动变阻器Rw2 改变方波频率 使得方波频率变为实验教师指定值 记录数据 请思考方波的有效值和峰值 峰峰值的关系 五 方波发生器的测试 一 实验内容和预习报告二 认识元器件三 LM386应用电路四 LM386典型应用电路的测试五 LM386方波发生器的测试六 LM386低音提升功能电路的测试七 实验报告 六 低音提升功能测试 在完成前两个模块之后 感兴趣的同学可以继续最后一个模块 低音提升电路的研究 低音提升电路与典型应用电路的差别在于反馈的接法 1 典型应用电路反馈接在1 8脚之间 2 低音提升功能电路反馈接在1 5脚之间 接10K和0 033UF电容其他部分完全一致 因此实验板上 低音提升电路只需改变反馈回路连接方式即可 如图中红框所示即为低音提升反馈电路 六 低音提升功能测试 1 更改电路只需将反馈电路与1 5脚连接起来即可 其余与典型应用电路相同 但是在更换连接时 请断开Vcc 测量步骤 六 低音提升功能测试 反馈回路接在1 5之间 其余跟典型应用电路相同 2 静态工作点测量 同典型应用电路相同 用万用表测量LM386的5管脚输出直流电压值 正确的值应为Vcc的一半 如果电源电压5伏 则静态工作点电压值大约是2 5V 六 低音提升功能测试 3 动态指标的测试低音提升电路的主要特点是低频段电压放大倍数增加 因此需要测量低频段频率响应 1KHz以下 绘制类似下图的幅频特性曲线 为了绘制幅频特性曲线 需要用逐点法测量 每改变一个频率点测量一次电压放大倍数 经过多次测量得到一组数据 方可绘制幅频特性曲线 如图所示 最低频率测到20Hz即可 六 低音提升功能测试 3 动