《模拟电子技术项目教程》-5

５.１项目导入人们在欣赏音乐的过程中，有人喜欢清亮的声音，有人喜欢淳厚的声音，而一台扩音机要想满足不同人的需要，就必须设置有音调调节电路和保护电路。本任务中，将学习如何制作音调电路和保护电路。目前几乎所有的功放电路（特别是大功率的功放电路）都采用ＯＣＬ（或ＢＴＬ）电路，即采用直接耦合输出级（其输出端无耦合电容）。由于ＯＣＬ功放电路的输出端与功放电路直接相连，一旦功放电路出现中点直流电位偏移，直流电压将直接加至音箱，轻则使重放声音信号失真，重则烧毁低音扬声器，故而要加入保护电路，确保驱动低音扬声器的输出电流稳定，不易产生失真或损坏设备。下一页返回任务一制作音调电路１.音调电路音调主要反映人耳对声音频率的感受，取决于声音频率的高低，而与音量的大小无关。由于听音者对不同频率声音信号的敏感度与喜好不同，所以绝大部分功放机内都设置了音调控制电路，对声音某部分频率信号进行提升或者衰减，以符合不同人的要求。１）音调控制的基本原理在普通功放电路中，音调控制主要由低音控制电路与高音控制电路组成，常见的电路形式有ＲＣ音调控制电路和ＬＣ音调控制电路，以ＲＣ音调控制电路为例进行原理介绍。下一页返回上一页任务一制作音调电路音调控制的实质是使控制网络的阻抗在调节过程中对中音频（１ｋＨｚ）不变，使电路对高、低音频的阻抗随着调节而变化，变得与中音频的阻抗相同，或者比中音频的阻抗高或低，当频率不同时网络所呈现的阻抗不同，音调控制电路对前级输出信号电压分压或对前级输出信号电流分流从而达到提升或衰减的目的。电路组成框图如图５－１所示。２）音调电路由于音调控制电路具有电路简单、制作方便等优点，所以在普通扩音机中被广泛使用。（１）衰减型ＲＣ高音控制电路。衰减型ＲＣ高音控制电路如图５－２所示。上一页下一页返回任务一制作音调电路（２）衰减型ＲＣ低音控制电路。衰减型ＲＣ低音控制电路如图５－３所示，电路中ＲＰ２为低音控制电位器，当滑片滑至ＲＰ２最上端时，Ｃ１被短路，电路可简化为如图５－３（ｂ）所示结构。３）混合型ＲＣ音调控制电路如图５－４所示为实用的混合型ＲＣ音调控制电路。２.任务实施步骤１）音调控制电路的装配（１）准备。在熟悉电路原理的基础上，准备好焊接工具、电路板及元器件，元器件清单如表５－１所示。上一页下一页返回任务一制作音调电路（２）安装及焊接。在检查各元器件无损坏后，按照电路图将元器件安插在相应位置并焊牢。２）音调控制电路的测试进行电路测试的目的是通过测试过程，对电路的音调调节作用获得较直观的感受，测试步骤如下。（１）准备好测试所需仪器：信号发生器一台、示波器一台。（２）仪器连接。将信号发生器输出端接在电路的信号输入端，示波器的信号输入端接在电路的信号输出端。（３）高音调节测试。（４）低音调节测试。上一页返回任务二制作保护电路一、相关知识继电器是一种电子控制器件，具有控制回路和被控制回路，通常应用于自动控制电路中，继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种自动开关。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。扩音机扬声器保护电路中一般采用电磁式继电器，如图５－５所示为几种常见电磁式继电器。１.电磁式继电器的结构与原理电磁式继电器结构如图５－６所示，一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等部分组成，其中电磁线圈一侧的回路为控制回路，触点一侧的回路为被控制回路。只要线圈中流过一定的电流，就会在线圈中产生磁场，衔铁在电磁力的吸引下克服弹簧的拉力被吸向铁芯，从而带动触点簧片的动触点向下与静触点吸合，接通被控制回路电源，负载工作。下一页返回任务二制作保护电路当线圈断电后，电磁铁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的作用下返回原来的位置，使动触点与静触点断开，负载回路也被断开。这样吸合、释放，从而达到了控制负载电路闭合、断开的目的。２.继电器主要技术参数（１）额定工作电压。指继电器正常工作时线圈所需要的电压，根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。（２）直流电阻。指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万用表测量。（３）吸合电流。指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定工作。而线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的１.５倍，否则会产生较大的电流将线圈烧毁。上一页下一页返回任务二制作保护电路（４）释放电流。指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态，这时的电流远远小于吸合电流。（５）触点切换电压和电流。是指继电器触点上允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。３.继电器的电路图形符号和触点形式继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如图５－７所示。如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框，同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“Ｊ”。上一页下一页返回任务二制作保护电路继电器的触点有两种表示方法，一种是直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。４.继电器的检测（１）测量触点电阻。用万用表的欧姆挡，测量常闭触点电阻，其阻值应为０，故而常开触点的阻值就为无穷大。由此可以辨别常闭触点与常开触点。（２）测量线圈电阻。可用万用表欧姆挡“×１０Ω”量程测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在开路。（３）测量吸合电压和吸合电流。上一页下一页返回任务二制作保护电路使用可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，当听到继电器吸合声时，电压表与电流表所示值即为吸合电压和吸合电流的值。为求准确，可以多测几次求平均值。（４）测量释放电压和释放电流。方法同上，当继电器吸合后，逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，电压表与电流表所示值即为释放电压与释放电流的值。一般情况下，继电器的释放电压为吸合电压的１０％～５０％，如果释放电压太小（小于１０％的吸合电压），就不能正常使用了，因为这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。１）掌握必要的条件（１）控制电路的电源电压能提供的最大电流；（２）被控制电路中的电压和电流；上一页下一页返回任务二制作保护电路（３）被控电路的组数、触点的形式。当选用继电器时，控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合不稳定。２）确定型号及规格在确定使用条件后，可查阅相关资料，找出需要的继电器的型号和规格。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用，最后考虑尺寸是否合适。在扬声器保护电路中一般采用小型继电器，主要考虑到电路板的安装布局问题。二、扬声器保护电路保护电路如图５－８所示。此电路具有中点直流电位检测、开机静噪、功放输出过流保护及电路工作状态指示等功能。电上一页下一页返回任务二制作保护电路１.中点直流电位检测功能当功放输出级正常工作时，其输出只有交流信号而无明显的直流分量，中点电位为零，桥式检测器不工作，ＶＴ２截止，ＶＴ３、ＶＴ４因无基极偏压也截止，ＶＴ５由Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２分压而获得基极偏压导通，继电器Ｊ１通电，使常开触点Ｊ１－１闭合，保护电路不启动。２.开机静噪功能接通电源瞬间，Ｃ３近似于短路，＋１５Ｖ经Ｒ７、Ｒ９为ＶＴ４提供正向基极偏流，ＶＴ４迅速导通，ＶＴ５截止，继电器不吸合，扬声器未接入放大器，避免了开机时浪涌电流对扬声器的冲击（即开机时很响的“咚”声).３.功放输出过流保护功能４.多谐振荡器的工作原理多谐振荡器工作原理已在前面项目中学过，此处不再重复。上一页下一页返回任务二制作保护电路三、任务实施步骤（一）准备工作在熟悉电路原理的基础上，准备好焊接工具、电路板及元器件，元器件清单如表５－２所示（以单声道功放为例）。（二）安装及焊接在检查各元器件无损坏后，按照电路将元器件安插在相应位置并焊牢。注意，如果是用万用板进行安装，需特别注意连线的准确性；ＬＥＤ要安装在便于拆卸的地方，以备日后改装到扩音机外壳上；在焊接继电器时，继电器触点可暂时不连线，引出端不允许扳动和扭转，继电器底板与印制板之间应有约０.３ｍｍ的间隙，可保护引出端根部不受外力损伤，也便于焊后清洗时清洗液的流出和挥发。上一页下一页返回任务二制作保护电路（三）电路调试确认电路焊接无误后，即可进入电路调试阶段。主要是检验电路的控制准确性，步骤如下。（１）准备两台直流稳压电源、一台万用表；（２）静态工作点测试。利用一台电源向电路提供＋１５Ｖ工作电压，此时ＬＥＤ应常亮，用万用表测量关键点电位与电流，填入表５－３中。（３）中点电位检测功能测试。利用第一台电源向电路提供＋１５Ｖ工作电压，第二台电源输出端接在Ｒ４左端与地之间，通电后应能听到继电器的吸合声，然后将第二台电源输出从０开始慢慢调高，当听到继电器触点释放的声音时，观察ＬＥＤ是否在闪烁并读出第二台电源的输出电压值是否为２Ｖ，两者必须同时满足，否则电路存在问题。若上一页下一页返回任务二制作保护电路（４）过流保护功能测试。利用第一台电源向电路提供＋１５Ｖ工作电压，第二台电源输出端接在ＶＴ１基极２.２ｋΩ电阻左端与２７０Ω电阻下端之间，通电后应能听到继电器的吸合声，然后将第二台电源输出从０开始慢慢调高，当电压增加到５.５Ｖ左右时，应能听到继电器释放的声音，否则应检查ＶＴ１是否已损坏或此部分电路中是否有虚焊点。上一页返回任务三扩音机整机的装配与调试一、整机电路框图如图５－９所示，扩音机整机由前置放大器、功率放大器、保护电路、音箱及电平显示电路组成。前置放大器主要对外部送进的音频信号进行放大并实施音调调节；功率放大器主要对音频信号进行功率放大以满足听音需求；保护电路主要对扬声器及功放管实施保护；音箱将放大后的音频信号还原成为声音；电平显示电路可将声音的强弱以直观的形式显示出来。二、整机电路工作原理扩音机整机电路如图５－１０所示。１.前置放大电路此电路是典型的分压偏置小信号放大器，电路由ＶＴ６及其外围元器件组成。下一页返回任务三扩音机整机的装配与调试２.功率放大电路本机功率放大器采用ＯＣＬ功率放大电路，电路由３部分组成。１）输入级由ＶＴ７、ＶＴ８及其外围元件构成差分输入级电路，能有效地减少零漂，还能与前后级放大电路进行阻抗匹配。２）中间放大级信号从ＶＴ７的集电极送入ＶＴ１基极，经过ＶＴ１进行电压放大后送入功率放大电路，其中Ｃ１５为高频防自激电容。３）输出级输出级采用由复合管组成的ＯＣＬ电路，其中ＶＴ４、ＶＴ５组成ＮＰＮ型复合管，ＶＴ２、ＶＴ３组成ＰＮＰ型复合管。上一页下一页返回任务三扩音机整机的装配与调试３.保护电路本机保护电路功能完善，有中点电位检测、功放管过流保护、开机静噪及整机工作状态显示４种功能。４.电平指示电路此电路直接采用项目四中的ＬＥＤ动态电平显示电路。５.电源电路本机电源电路共输出３组电源。经Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４滤波后的±２２Ｖ电压为功放电路提供主电源；经ＬＭ７８１５ＣＴ稳压后的＋１５Ｖ电压为前置放大电路及保护电路提供电源；经９Ｖ稳压二极管Ｄ８稳定后的电压为电平显示电路提供电源。上一页下一页返回任务三扩音机整机的装配与调试三、整机装配１.准备工作在熟悉电路原理的基础上，准备好焊接工具、音箱、机箱、电路板及元器件，元器件清单如表５－４所示（以单声道功放为例）。另外，还需准备信号线及插头、插口若干，如图５－１１所示。２.装配（１）检查元器件及整机配件有无损坏，经检验合格后才可开始安装。（２）认真阅读整机电路图，用铅笔在万用电路板上绘出各元器件的走线图（绘制过程中要充分考虑元器件的形状及大小）。（３）将元器件插上电路板并焊接，焊接过程应遵循“从前到后、先小后大”的原则。上一页下一页返回任务三扩音机整机的装配与调试（４）对照电路图焊接好元器件间的连线。（５）对电路板进行质量检查并调试好后，装入机箱并紧固。３.装配质量检查１）外观检查（１）检查电路板是否有开裂、开焊及多余焊料现象。（２）检查元器件安装是否牢固，导线有无损伤。（３）检查整机表面有无损伤，涂层有无划痕、脱落，整机活动部分是否活动自如。（４）机内有无多余物（如焊料渣、零件、导线头、金属屑等）。２）装连正确性检查上一页下一页返回任务三扩音机整机的装配与调试检查电气连接是否符合电路原理图和接线图的要求，导电性能是否良好。一般用万用表的欧姆挡“×１００Ω”量程对各检查点进行检查。３）绝缘性能检查主要检查电路导电部分与外壳之间的电阻值。一般用兆欧表的５００Ｖ挡检查，所得绝缘电阻应不小于２ＭΩ。四、整机调试因扩音机内各单元电路的调试在前述各项目中已有详细说明，所以此处的调试重点是对扩音机的宏观调试，相对较