音频功率放大器实验报告范文

音频功率放大器实验报告本科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：电子电路安装与调试信息与电子工程学院电子科学与技术一、实验目的 二、实验任务与要求三、实验方案设计与实验参数计算 四、主要仪器设备 五、实验步骤与过程 六、实验调试、实验数据记录 七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得一、实验目的1、学习并初步掌握音频功率放大器的设计、调试方法。 2、学习并掌握电路布线、元器件安装和焊接。3、掌握音频功率放大器各项主要性能及指标的调试方法。二、实验任务与要求 1、设计设计一音频功率放大器，使其达到如下主要技术指标： 负载阻抗：R L =4 额定功率：P o =10W 带宽：BW Hz 音调控制：低音：100Hz 12dB 高音：10kHz 12dB 失真度：3%输入灵敏度：U i设计满足以上设计要求的稳压电源。2、在Altium Designer中画出原理图, 并进行PCB 板的xx与设计。 3、根据给定的功率放大器的原理图，做如下工作：分析计算晶体管前置放大器的直流工作电压、电流、输入电阻、输出电阻、各级放大器的交流增益。分析音调控制电路的工作原理，计算4个极端情况下的交流增益。 安装实验电路板调试和测试实验电路的增益、频响特性曲线、输入电阻和输出电阻、以及改变某 实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_些电路参数后的性能测试。分析实验数据，并与理论计算值比较，讨论二者之间的误差和产生误差的原因。 三、实验原理和实验方案设计作为音频放大器的音源部分，其输出电平既有高至数百毫伏，也有低至1mV ，相差达几百倍。音频放大器就是要把这些不同大小的音源放大后驱动喇叭，发出同等强度的声音。因此，根据不同音源 的需要，可以画出音频放大器的原理框图，如图1所示。装订线图1音频功率放大器框图1、各部分电路电压增益的确定根据额定输出功率P o =10W和负载R L =4，可求得输出电压为V o =所以整机中频电压增益为：A O um =V V = i 100mV通常前置级产生的噪声对整个系统的影响最大，因此前置级的增益不宜太高，一般选取该级增益为：A um 1=510对音调控制电路无中频增益要求，一般选为：A um 2=1实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_因此，功放输出级电压增益应满足下式要求：A um 1A um 2A um 3A um对于话筒放大器，话筒输出约为5mV ，而音源线路输出约为100mV ，因此，话筒放大器的电压增益应为：A 100mVumic 5mV=20。确定A um 1=10，A um 2=1，A um 3=，A umic =20。2、功放电源电压的确定为保证电路安全可靠工作，通常电路的最大输出功率P oM 比额定输出功率要大一些，一般取P oM = o 。最大输出电压V om =，峰峰值V pp =om = 。考虑到功率管的饱和压降和串联电阻，电源电压必须大于输出峰-峰值电压。使用双电源，则为1214V。3、话筒放大器的设计话筒放大器电路图与给出图三相同，采用共射极放大电路放大，射极跟随器输出。图2话筒放大电路I c 1、I c 2的确定电路的噪声系数与晶体管的工作点有关，晶体管I c 的选择应考虑噪声系数，9014型晶体管一般取几百微安。实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_这里取900微安。 U C 1、U E 2的选择一般选取U C 1E C 1/2，U E 2E E 2/2 R 4、R 6、R 7的选取R E C 1-U C 1I =E C 1，R E C 14=I E 2I C 2) 。 C 12I C 16+R 72I C 1R 4=5K，R 6=R 7=R 2的确定增益A u 1=R 4/R 2=10, R 2=500 R 8、C 4的确定R 358一般选取几百欧姆至几千欧姆，C 42f =3uFL R 8取R 8为 ，C 4为 。 补偿电容C 1的选择C 1为防止高频自激之用，一般取几十至几百pF 。取C 1为270pF 。 耦合电容C 2C 5232f ，这里C 0取 。L R i 1R 1的选择R 1的取值应与话筒的输出阻抗相当。由图知为18K 。R 3、R 5为反馈电路，这里R 3=R 5=20K。C 6隔直，为 。实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_4、音调控制部分的设计选择电路形式及其工作原理常用的音调控制电路有三种：一是衰减式RC 音调控制电路，其调节范围较宽，但容易产生失真；另一种是反馈型音调控制电路，其调节范围小一些，失真也小；第三种为图示式频率均衡电路，其电路复杂，多用于高级收录机和音响设备中。为使电路简单，信号失真小，本实验采用反馈型音调控制电路。电路形式为一反相放大器，输入阻抗为Z i ，反馈阻抗为Z f 。其增益为A =-Z f Z 。i当信号频率不同时，Z i ，Z f 也不同，从而增益随信号频率的改变而改变。 电路图如图所示。图3音调控制电路其中C28、C29较大，当低频时起作用，高频时可看作短路。C13、C14较小，低频时刻看作开路。所以在低频时，C13、C14看作开路，又因为，运放的开环增益很大，输入阻抗很高，因此R17的影响可忽略不计。运放增益A R 15-2P 1/j C 29+R 18uL =R P 1/j C 。15-128+R 14实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_分析极端情况，滑动变阻器滑到左端，A 29+R 18uL =R 15P 1/j C R ，增益最大，滑动14变阻器滑到右端，A R 18uL =R ，增益最小，可以看出滑动变阻器从左滑到15P 1/j C 28+R 14右，增益由大变小，在中间时为1，因此R15在低频时实现了低音的提升和衰减。在高频时C28、C29看作短路，分析电路可得到与低频时相同的规律，高音的最大衰减量为A 28+R 30u 2min=R 30R ，最大提升量为A u 2max=R 28+R 30R 。 30设计确定转折频率，电路的带宽在5015KHz之间f L =f L 1=50Hz , f H =f H 1=15000kHz确定滑动变阻器数值。因为运放的输入阻抗很高，一般R id 500k ，所以R15，R28选用100k 的线性电位器。C 28=C 29=12R =32nF15f L 1R R 2814=R 17=R 18=f /f 1= L 2L 1-R 3R16=f H 2/f =H 1-1C 113=C 14=2f nFH 2R =C30为综合电容，与运放增益有关，会影响到音调控制的高频截止频率，这里C30为10pF 。C31与R19共同组成同相输入的阻抗，平衡偏置电流，C31为1nF ，R19为39K 。 R29，R30与高音提升的增益有关，设高音增益最高为10，最低为1/10，则R 29=R 30=5、集成功放级设计根据额定功率Po 和负载RL 的要求来选择集成块。这里Po=10W，RL=4，集成功实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_放选择TDA2030。 参数确定 功放电路如图所示图4集成功放电路增益为A 1/j C 17P R 23up =1+1/j C 。18+R 24中频段，C17可以视为开路，C18可以视为短路。 低频段，C17可以视为开路。 高频段，C18可以视为短路。R 24的取值范围一般在几十欧姆至几千欧姆均可。取R 24为1K 。 根据中频增益确定R 23。A um 3A R 23up =R +1，R 23 R 24= 24取R 23为6K 。 C 17的选取C 1172R =23f H实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：_取C 17为300pF 。根据低频响应f L 来确定C 18。C 1812R =24f L取C 18为 。R21的选取考虑到差分放大器的平衡性，R21为功放的直流反馈电阻，因此R21=R23=6K。 D1、D2的作用是为防止输出脉冲电压损坏集成电路，一般选用开关二极管。 C19、R25为了使负载喇叭在高频段仍为纯电阻，需要加补偿电阻R25和