音频放大器实训项目

1、任务1 实训所用工具、仪表和材料（1）工具：电烙铁、镊子、钳子、接线板、吸锡器等。（2）仪表：万用表、信号发生器、可调直流电源、示波器等。（3）主要材料： 实训中所用电子元器件如2-1表所示表2-1实训元器件清单元件标号参数数量C1100pF1C2,C4100uF2C3,C5,C60.1uF3IC1NE55321R11K1R29.1K1R310K1R4,R53.3K2R6,R76.8K2R8,R9,R10,R11474R12,R13,R14,R150.54R16101Rv2201Tr1,Tr2D6672Tr3B6471Tr4,Tr6TIP41C2Tr5,Tr7TIP42C2VR1,VR250K

2、2万能板100mmX150mm1喇叭8/10W1（4）辅助材料：连接导线若干、松香、焊锡丝、电工胶布等。任务2 音频放大器电路仿真2.1音频放大器的设计规格我们的设计目标是放大度为10倍（20dB）、输出功率为10W。电流放大级是达林顿连接，采用并联推挽发射极跟随器进行设计。借助于OP放大器，可以将电容器从信号的通道取走。频率特性的范围从DC到150kHz左右。电压放大级使用OP放大器IC。用这个IC，电路被简化，并且在加上反馈时的失真也小。音频放大器的设计规格如表2-2所示表2-2音频放大器的设计规格电压增益10倍（20dB）输出功率10W(8负载)（可调）频率特性DC150kHz(-3dB

3、带宽)失真率THD0.1%以下(目标)2.2音频放大器电路工作原理与原理图一、电路组成与工作原理及参数确定音频放大器电路由前置放大级（IC1构成的电压放大级）、推动级（并联连接达林顿射极跟随器）功率放大级组成1、IC1构成的电压放大级及元器件参数确定如图2-1所示电压放大级，使用了IC1放大器，该电路是作为非反转放大器使用的，所以电压放大增益为：使用IC1放大器结构的重要工作是要把IC1放大器的输出电流减小到12mA。若大量吸取IC1放大器的输出电流，则失真就变坏。这次使用的IC1的NJM5532D，即使在IC1放大器之中也是能使输出电流大量流动的IC，直至10mA都没有问题。比NJM5532

4、D放大度更大的是NJM2068D等。因为放大度大，若加大反馈，失真率就下降，但对于输出电流是敏感的，故输出电流小的器件显示出好的结果。在反馈电阻R2上并联加入的电容C1，是对于高频加大反馈的电容，它有防止振荡的作用。由R2与C1决定该功率放大器的高频特性频率特性。截止频率取作180kHz，这表明：2、发射极跟随器的偏置电路及元器件参数确定如图2-1是从总原理图中抽出来的发射极跟随器的偏置电路。该偏置电路是将发射极跟随器中使用的晶体管Tr2Tr7与偏置电路用的晶体管Tr1进行热耦合，保持偏置电流与温度变化无关而处于一定的状态。由于没有2.2k的VR，所以在10kVR上并联上3.3k。如果有2.2

5、kVR，就用它好了。电压可变范围图2-1发射极跟随器的偏置电路 (因为进行达林顿连接，偏置电压需4个VBE即2.4V。Tr1的集电极电流为2mA，故任何晶体管都行，从安装热沉的方便起见：选用TO126的2SC3423) 3、功放级及元器件参数确定在总原理图2-3中，空载电流分别取10mA，Tr4与Tr6的基极电流是它的hFE分之一，取为100µA。功放电路如图2-2所示，在达林顿晶体管的Tr2与Tr3中，以它10倍以上的集电极电流流动，使得先前的基极电流可以忽略。在此，为让更多的电流流动而取为5mA。图2-2功放电路这样，Rv必须维持两个VBE的电压即1.2V。所以取Rv=1.2V/

6、5mA=200。为防止两组晶体管电流不平衡的是基极电阻，过小，则完全不起作用；过大，又会导致在最大输出时不能确保VBE而会发生失真。由于无信号时的基极电流是数百微安，非常小，所以稍许取大些的阻值47。发射极电阻也取同样大小的值，可以保护因电流集中等因素而引起的晶体管的损坏。然而，功率损耗又会变大。综合考虑取为0.22。关于发射极电阻的功率，如果晶体管损坏，处于短路状态，则电源电压完全加在发射极电阻上，在电源上能流过的电流就会在发射极电阻上流动。设电源的最大电流容量为2A，则发射极电阻必要的功率为I2×R=22×0.22=0.88（W）。在这里使用承受功率大的、不燃烧的电阻，

7、这就是1W的水泥电阻。关于功率晶体管驱动用的晶体管Tr2，因电流最大为26mA，约加上17V的电压，所以Pc0.44W，故而在偏置中使用的2SC3423就足够了。Tr3使用它的互补对的2SA1360。关于Tr4Tr5，是从hFE的稳定度来考虑的。希望能够流过最大电流0.8A的3倍即2.4A以上的集电极电流的晶体管。但是因为并联连接，能够流过其一半的电流即1.5A的晶体管就可以。由此，在Tr5与Tr7中使用通常用的2SA1306。二、音频放大器电路原理图音频放大器电路整体原理图如图2-3所示图2-3音频放大器电路整体原理图2.2 音频放大器电路仿真1、仿真软件是Multisim 8.32、仿真原

8、理图如图2-4所示图2-4音频放大器电路仿真原理图3、仿真结果任务3音频放大器电路制作1、 音频放大器的组装：将元件按照原理图元件的位置安装在万能板上，然后按照连接关系，将元件的每个引脚连接起来，然后再检查一遍元件引脚的连接是否正确，并修改其中的错误（如会使用Protel DXP，可将原理图转换成PCB图，按照PCB图进行安装，可大大降低错误和节省时间）。2、 音频放大器的调试：检查电路连接无误后，将原理图中的VR1调整至8K左右，再接通电源，观察电路板是否有明显变化（如冒烟、严重发热等），如有上述现象，应当立即切断电源，检查电路的故障，再通电实验，如没有出现上述现象，可进行下一步操作；用手碰

9、触电路的输入端，如扬声器声音输出明显变化，则基本可判断电路已经正常工作，如果没有，则可能是电路的静态工作点设置不合适，调整VR1，再进行信号输入，听扬声器声音的变化，如还是没有声音，则是电路的连接或者元件安装出现错误，修正错误后再进行通电实验；在调试的过程中若发现声音失真，调整VR1,改变电路的静态工作点，则可消除失真。3、 音频放大器的参数：电压增益：10倍（20dB)、输出功率：10W、带宽：2020KHz、失真率：0.1%（具体参数见附属资料中的“参数图片”以及仿真文件）。4、音频放大器的故障排除：1）只要在制作过程中认真仔细，一般情况下会一次性成功，不需要过多的检测和调试。2）可能产生

10、振荡而不能很好地进行工作。检查电源线从输出端的GND到Tr4Tr7的集电极侧（电源）的阻抗，调整去耦电容C4与C5。在输入信号的频率下不是十分低的情况下，晶体管工作的基准电位（电源）与输出端的基准电位不同，工作就变得不稳定。为了降低电源线的阻抗，增大电容的容量。在此采用470µF。还有，采用C2与C3的目的同样是为了降低高频情况下的阻抗，尽量将0.1µF的叠层陶瓷电容器靠近晶体管来安装。降低IC1放大器电源阻抗，将C6C9安装在IC1放大器附近。取C6与C7为0.1µF，C8与C9为100µF。输出端的相位补偿用。在输出端虽然可以接扬声器，从电性能上看扬

11、声器，它不是纯粹的电阻。它是由电容成分（电容器）与电感成分（线圈）及纯电阻构成的。如有电容成分与电感成分，则发生相位超前与落后，电路的工作容易变得不稳定。因此，对于电容成分用电感成分的线圈来补偿；相反，对于电感成分用电容器来补偿。虽然，线圈已经定为1µH，但它不是恰好为1µH的值也可以。在自己制作时，请用直径为1.2mm的漆包线,作成直径16mm、9圈的线圈。四、考核评价1 自我评估1）涉及的知识目标2）培养的基本技能2 成果展示实物作品如图2-4所示，从输入端输入音频信号就能直观感到放大的效果。图2-4音频放大器实物图3 项目评价音频放大器项目完成评价表序号考核内容评分细则总分1资料收集与整理 音频放大器电路制作过程中对相关知识点的整理与运用情况（10分）