音频功率放大电路实验报告
实验报告
课程名称:_电路与模拟电子技术实验__ 指导老师:_________成绩:__________________ 实验名称:__ 音频功率放大电路的设计制作调试__实验类型:_____同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、 讨论、心得
一. 实验目的和要求
1.理解音频功率放大电路的工作原理; 2.了解集成功率放大器的基本特点;
3.了解音调控制原理,学习电路频率特性的测试; 4.提高电子电路的综合调试能力。
二.实验内容和原理
1.实验内容
(1)组装焊接由三级运放组成的扩音机电路(电路原理图见下图) 。并仔细复查整机电路的接线是否正确无误;
(2)分别测量各级电路的静态工作点; (3)测量前置级的增益;
(4)测量音调级低音和高音增益调节范围; (5)测量功率放大级的增益;
(6)测量功率放大级最大不失真输出和最大功率( 不 带载) ; (7)测试整机增益; (8)测量频率特性;
(9)测量其它各项指标; (10)听音试验。 2.实验原理
(1)整机电路
音频功率放大电路,也即音响系统放大器,用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。
扩音机的整机电路如下图所示,按其构成,可分为前置放大电路,音调控制电路和功率放大电路三部分。
(2)前置放大电路
前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大,为了减小噪声,前置级通常要选用低噪声的运放。另外,如输入线的屏蔽情况,地线的安装等等都对噪声有很大影响。
由A1组成的前置放大电路是一个同相输入比例放大器。(C2 克服自激)理想闭环电压放大倍数为
输入电阻Rif=R 1 ,输出电阻Rof=0 (3)音调控制电路
常用的音调控制电路有三种形式,一是衰减式RC 音调控制电路,其调节范围宽,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,但失真小;第三种是混合式音调控制电路,其电路复杂,多用于高级收录机。为使电路简单而失真又小,本音调集成功率电路中采用了由阻容网络组成的RC 型负反馈音调控制电路。它是通过不同的负反馈网络和输入网络造成放大器闭环放大倍数随信号频率不同而改变,从而达到音调控制的目的。
(4)功率放大级
该电路中TDA2030A为±15V ,负载电阻为8Ω时,输出功率为8W功放级电路中,电容C15,C16 用作电源滤波。D1和D2为保护二极管。R11 、C10 为输出端校正网络以补偿感性负载,避免自激和过电压。
(5)扩音机电路一些主要技术指标
三.主要仪器设备
1.元件清单
2.实验器材
扩音机电路实验板;扩音机电路实验所需的电子元器件;MY61型数字多用表; TDS1002C-EDU泰克(XJ4318型双踪)示波器;DG1022U普源数字函数信号发生器; HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源
四.操作方法和实验步骤
1.UA741 各管脚静态电压(近似值)
7 :+14V ,4 :-14V ,2 、3 、6 :0V; 2.TDA2030 各脚静态电压(近似值)
5 :+14.3V ,3 :-14.3V ,2 、1 、4 :0V;
3.在下列条件下测试前置级、音调控制级、功率放大级的电压增益和整机增益,并将结果记入表中。
a) 音量电位器RP3 置于最大位置。 b) 音调控制电位器置中心位置。
c) 扩音机的输出在额定输出功率以内,并保证输出波形不产生失真。 d) 输入信号频率为1KHz,10mV 的正弦波。
4.整机高低音控制特性
五.实验数据记录和处理
1.实验仿真
(1)整机电路
VOFF = 0
2.0W1.0WSEL>>
0W
W(R17)
10mV0V-10mV
V(VIN)
4.0V0V-4.0V
0s
V(VO)
Time
0.4ms
0.8ms
1.2ms
1.6ms
2.0ms
30V
20V
10V
0V
-10V
-20V
-30V
0s
0.2msV(VO)
0.4ms
0.6ms
0.8ms
1.0ms Time
50
1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms
45
40
35
30
25
20
10Hz30Hz
db( V(VO)/ V(VIN))
100Hz300Hz1.0KHz Frequency
3.0KHz10KHz30KHz100KHz
240
200
160
120
80
40
10Hz
V(VO)/ V(VIN)
30Hz100Hz300Hz1.0KHz Frequency
3.0KHz10KHz30KHz100KHz
(2)前置电路
1
2
10mV
40mV5mV
0V0V
-40mV-5mV
-80mV
>>-10mV0s0.2msV(C2:2)V(C1:1)
0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms Time
1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms
8.0V
6.0V
4.0V
2.0V
0V
10Hz
V(R3:2)
30Hz100Hz300Hz1.0KHz Frequency
3.0KHz10KHz30KHz100KHz
(3)音调控制电路
(4)功率放大级
1
50mA
2
20mW
0A10mW
-50mA
SEL>>0W
10mV
I(R17)
W(R17)
0V
-10mV
V(VI)
400mV
V(VS)
0V
-400mV
0s
V(VO)
Time
0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms
V(R17:2)
Frequency
2.数据记录
1.UA741各管脚静态电压(近似值)
7:14.13V 4:-14.15V 2、3、6:0V
2.TDA2030 各脚静态电压(近似值)
5:14.31V 3:-14.28V 2、1、4:0V
3.测试前置级、音调控制级、功率放大级的电压增益和整机增益
4. 整机高低音控制特性
(1)先将RP1、RP2电位器旋至中间位置,保持Vi不变(f=1KHz,10mV),测出Vo,算出中频(f=1kHz)时的AV。
本部分和第二部分整机测试相同 Av=199.4 (2)f=100Hz时的低频音调控制特性
A:Vin=3.54mV Vout=2.25V
=635.6
=53.8
B:Vin=3.54mV Vout=190.5mV 所以:
=10.07
=-11.38
(3)f=10KHz时的高频音调控制特性 C:Vin=3.54mV Vout=134.5mV D: Vin=3.54mV Vout=2.54V 所以:
=-14.40
=11.12
=38.0 =717.5
5. 测量以下指标。(只空载测量以下参数)
(1)最大不失真输出电压Vomax(或Vopp) Vomax=8.48V (2)输入灵敏度Vimax Vimax=69.64mV
(3)最大输出功率Po
=8.99W
(4) 整机电路的频率响应(选做) fh=10.7kHz fl=249hZ (5)噪声电压VN VN=223V (6)听音实验
将信号送入扩音机电路,逐一改变音调电位器将信号送入扩音机电路,听喇叭发音情况(试听前将音量电位器置于最小位置)。 已由老师验收。
RP1和RP2,试
六.讨论、心得
思考题:
1.音频功放电路中各个电位器的作用分别是什么? 一个电位器是高音调节器,一个是低音调节器。 2. 引起噪声、自激、失真现象的原因是什么?
产生的主要原因有:电源干扰噪声;接地回路噪声;设备内部的电路产生噪声。
由于放大电路是一种弱电系统,具有很高的灵敏度,因此很容易接收到外界和内部一些无 规则信号的干扰。并且放大倍数很大,一些小的干扰信号经过放大后也会得到很大的噪音。 3. U1运放构成的前置放大器,采用同相放大电路的目的是什么?
前置放大电路在典型情况下信号的最大幅可能仅有若干毫伏,共模噪声可能高达几伏。放 大器输入漂移和和噪声等因素对于总的精度至关重要,放大器本身的共模抑制特性也是同 等重要的问题。因此前置放大器应该是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号
放大电路。所以采用同相放大电路作为前置放大器。
心得:
个人感觉本次实验是电路原理及模电实验最有趣的实验,原因很简单,本次实验需要自己去焊电路板,而焊电路板对自己而言是一个全新而又有趣的事情。在焊电路板时因为我是和同学一起焊的,两个人相互比对电路板的图,所以速度比较快。但百密一疏,我把47k和220k的电位器焊反了。幸亏后来一位同学的提醒才改正过来,不然后果不堪设想。
在等待测试时,因为前面的同学太多,我便拧了几下电位器,没想到把电位器拧到了使音量最小的位置,结果第一次测试时声音没有放出来,最后在老师的提醒下我调节了一下电位器,声音才出来。由这两件插曲可以看出,细心以及发现问题敏锐的观察力是多么的重要。 通过本次实验的操作,我接触到了电焊工作,另一方面也更好地理解了理论与实际的联系。而且完成了模电实验第一个具有实际使用价值的作品,让我很有成就感。这种实用性很高的实验与普通实验课内容很不一样,更富有实际使用意义,也使我对电路板的设计有了一定的兴趣,进一步体会到了“实验是最高法庭”的道理。