项目教学“音频放大器制作”实训指导.doc
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项目教学“音频放大器制作”实训指导.doc
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音频放大电路的制作
一、音频放大电路的组成:
二、制作过程:
分四个子项目制作
项目1:
直流稳压电源的制作
项目2:
音频放大电路输入级的制作
项目3:
音频放大电路中间级的制作
项目4:
音频放大电路输出级的制作
图1音频放大电路的电气原理图
项目1:
直流稳压电源的制作
一、项目任务
制作音频放大电路的直流稳压电源部分,要求该直流稳压电源输出电压为±15V,输
出功率要达到10W以上。
二、学习目标
1.知识目标
(1)掌握PN结、二极管的特性,了解二极管的结构、种类及应用场合。
(2)掌握晶体管直流稳压电源的组成,了解电路原理分析及基本计算。
2.技能目标
(1)学会判别以及使用万用表测试二极管的极性。
(2)制作晶体管直流稳压电源,掌握使用万用表和示波器测试该电源的参数,
学会对电路所出现的故障进行原因分析及排故。
三、直流稳压电源的组成:
直流稳压电源能把220V的工频交流电转换为极性和数值均不随时间变化的直流电,其结构框图如图所示。
图1-1直流稳压电源的组成
由图可知,直流稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成。
各部分作用如下:
电源变压器的作用是为用电设备提供合适的交流电压,如本项目中采用的变压器可实现220V输入、双18伏交流电输出,由于在电工基础中已经涉及,在这儿就不再作详细介绍;整流器的作用是把交流电变换成单相脉动的直流电;滤波器的功能是把单相脉动直流电变为平滑的直流电;稳压器的作用是克服电网电压、负载及温度变化所引起的输出电压的变化,提高输出电压的稳定性。
图1-2双15V输出直流稳压电源原理图
四、实施步骤
表1-1音频放大电路直流稳压电源元器件清单
1.安装
(1)安装前应认真理解电路原理,弄清印刷板上元件与电原理图元件的对应关系,并对所装元器件预先进行检查,确保元器件处于良好状态。
(2)参考原理图3将电阻、电容、发光二极管、IN4007、三端稳压器等元件在实验板上焊好。
2.调试
(1)检查印版元器件安装、焊接,确保准确无误。
(2)复审无误后通电,在电路输入端接入信号发生器,依次在整流电路、滤波电路及三端稳压器后级作如下测试。
①整流滤波后直流电压值是否正常。
②输出在空载下,分别测量滤波电容两端电压是否有超压现象。
③分别测量三端集成稳压器输入输出电压是否正常。
将上述各级下的各输出参数值及波形作记录,并与理论比较是否吻合。
(3)为提高测量精度,对输出电压可用直流数字电压表或数字式万用表测之。
项目2:
音频放大电路输入级的制作
一、项目任务
制作音频放大电路的输入级部分,要求该电路采用共射放大电路(射级输出器)作为音频放大电路的输入级。
二、学习目标
1.知识目标
(1)了解共射放大电路的结构、工作原理、特性。
(2)掌握共射放大电路静态和动态分析方法,重点掌握射级输出器在放大电路中的作用。
2.技能目标
(1)利用万用表、信号发生器、示波器,掌握射极跟随器的特性及测试方法
(2)进一步学习放大器各项参数测试方法。
(3)制作音频放大电路的输入级,学会对电路所出现故障进行原因分析及排除。
三、电路结构及原理分析
共集电极放大电路如图所示。
从交流通路看,三极管的集电极是交流地电位,输入信号和输出信号以它为公共端,故称共集电极放大电路。
由于信号从发射极与地之间取出,所以又称为射极输出器。
本电路采用自举电路的射极跟随器:
在一些电子测量仪器中,为了减轻仪器对信号源所取用的电流,以提高测量精度,通常采用如图所示带有自举电路的射极跟随器,以提高偏置电路的等效电阻,从而保证射极跟随器有足够高的输入电阻。
图2-1音频放大电路的输入级原理图
共集放大电路的电压放大倍数总小于和接近1,且输出电压与输出电压同相;它的电流放大倍数较大,可以放大电流和功率;输入电阻较大,输出电阻较小。
该放大电路常用于多级放大电路的输入级、隔离级或输出级。
表1-1音频放大电路输入级(自举电路)元器件清单
序号
名称
规格
数量
1
电阻
100K1/4W
3
2
电阻
20K1/4W
1
3
电位器
10K
1
4
电解电容
20uF
1
5
电解电容
100uF
1
6
晶体管
9013
1
四、实施步骤
1.安装
(1)安装前应认真理解电路原理,弄清印刷板上元件与电原理图元件的对应关系,并对所装元器件预先进行检查,确保元器件处于良好状态。
(2)参考原理图将电阻、电容、晶体管等元件在实验板上焊好。
2.调试
(1)检查印版元器件安装、焊接,确保准确无误。
(2)复审无误后通电,在电路输入端接入信号发生器,依次作如下测试。
①.测量电压放大倍数Av
接入负载RL=1KΩ,在J2点加f=1KHz正弦信号ui,调节输入信号幅度,用示波器观察输出波形uo,在输出最大不失真情况下,用交流毫伏表测Ui、UL值。
记入表2-2。
表2-2
Ui(V)
UL(V)
Av
②、测量输出电阻Ro
接上负载RL=1K,在J2点加f=1KHz正弦信号ui,用示波器监视输出波形测空载输出电压Uo,有负载时输出电压UL,记入表2-3。
表2-3
Uo(V)
UL(V)
Ro(KΩ)
③.测量输入电阻Ri
在J2点加f=1KHz的正弦信号us,用示波器监视输出波形,用交流毫伏表分别测出A、B点对地的电位Us,Ui,记入表2-4。
表2-4
Us(V)
Ui(V)
Ri(KΩ)
项目3:
音频放大电路中间级的制作
一、项目任务
制作音频放大电路的中间级部分,要求该电路采用两级集成运放作为放大之用,电压放大倍数至少达到50以上。
二、学习目标
1.知识目标
(1)了解集成运算放大器(简称集成运放)的结构组成及特性指标,了解常见集
成运放的种类、引脚特性。
(2)了解集成运放的“虚短”和“虚地”的概念,了解集成运放应用电路的
分析与基本计算。
(3)掌握反馈的定义、分类及判别方法,重点掌握各种反馈类型对放大电路
静态和动态性能的影响。
2.技能目标
(1)掌握利用万用表、信号发生器、示波器测试反馈电路的特性的方法。
(2)制作音频放大电路的中间级,学会对电路所出现故障进行原因分析及
排除。
三、电路结构及原理分析
中间级音调控制电路由集成运放LM358,电阻R6~R14,电容C4、C8、C12~C17、电位器RP2组成。
其中LM358(A1)组成的同相输入放大器构成电压放大部分,电容C14至C15之间的阻容网络构成音调控制部分。
A2的作用是音调控制部分对信号衰减的补偿。
音调控制作用是通过RC衰减器对高低频率信号的衰减倍数的不同来升或降高、低音信号的。
RP2为低音控制电位器,其滑动端由上端移至下端时,低频衰减逐渐加大,输出信号中的低频成分随之逐渐减小。
图3-1音频放大电路的中间级原理图
在电路中,运用瞬时极性法可判别出中间级两级放大电路为负反馈,通过反馈电阻R8
和R14反馈交直流信号,可稳定电路的静态和动态特性,反馈信号和输入信号在不同端口,为串联反馈,可有效提高电路的输入电阻、输出端反馈电压信号,可有效减小输出电阻。
综上所述,电路所采用的反馈类型为电压串联负反馈,对信号的放大起到了很好的优化作用。
四、实施步骤
1.安装
(1)安装前应认真理解电路原理,弄清印制电路板上元件与电路原理图的对应关系,并对所装元器件预先进行检查,确保元器件处于良好状态。
(2)将器件清单的电阻、电容、电位器、集成运放LM358等元件参考原理图6.16在实验板上焊好。
2.调试
(1)检查印板元器件安装、焊接准确无误。
(2)复审无误后通电,用万用表测试该放大电路各静态工作点的数值并记录,并通过比较计算值和测量值判别安装有无错误。
若出现数值异常,通过修改电路中相应元器件的参数重新进行静态工作点的测试,直至正确为止。
(3)在电路输入端接入信号发生器,正确连接双踪示波器,并输出一定频率的正弦交流信号,观察双踪示波器的输入、输出波形并记录波形曲线,计算该电路的电压放大倍数并和计算值比较,观察是否吻合,若有偏差,分析其中的原因。
(4)将反馈电阻R8断开,结合调试步骤(3)重新测定所有参数,体会负反馈对电路放大功能的影响。
(5)将已制作完成的输入级和中间级正确连接(即用导线连接J10和J11、J16和J17),通过示波器测定电路的通频带并记录和绘制相应曲线。
表3-1音频放大电路中间级元器件清单
项目4:
音频放大电路输出级的制作
一、项目任务
(1)利用分立元件制作音频放大电路输出级。
(2)利用集成功率放大器制作音频放大电路。
要求最大输出功率不低于10W。
二、学习目标
1.知识目标
(1)掌握功率放大电路的3种组态(即甲类、乙类、甲乙类功率放大电路)的特点及应用场合。
(2)了解常见集成功放的种类和引脚特性,了解常用集成功放应用电路的工作原理及分析。
(3)了解功率放大电路在运用过程中的散热问题,掌握功率晶体管和集成功放散热的解决措施。
2.技能目标
(1)掌握利用万用表、信号发生器、示波器测试功率放大电路的特性的方法。
(2)利用分立元件制作音频放大电路输出级,学会对电路所出现故障现象进行原因分析及排除。
(3)利用集成功率放大器制作音频放大电路。
三、利用分立元件制作音频放大电路输出级
1、电路结构及原理分析
图4-1分立元件制作音频放大电路输出级原理图
如图所示的电路即为甲乙类互补对称电路,可以克服交越失真的问题。
其原理是静态时,在二极管VD1、VD2管上产生的压降为功率管VT1、VT2管提供了一个适当的正偏电压,使之处于微导通状态。
由于电路对称,静态时iC1=iC2,io=0,uo=0。
有信号时,由于电路工作在甲乙类,所以即使ui很小,也基本上可线性放大。
在图4-1的音频放大电路中用了两个二极管IN4148和电阻R16为后续功率管提供了合适的正偏电压。
功率放大电路中,如果负载电阻较小,且要求得到较大的功率,则电路必须为负载提供很大的电流。
由于一般很难从前级获得这样大的电流,因此需设法进行电流放大。
如果采用单管结构的话,由于电流放大倍数较小,很难获得良好的放大效果,所以通常在电路中采用复合管结构
表4-1音频放大电路输出级元器件清单(用分立元件制作)
2、实施步骤
1).安装
(1)应认真理解电路原理,弄清印制板上元件与电原理图的对应关系,并对所装元器
件预先进行检查,确保元器件处于良好状态。
(2)将电阻、二极管IN4148、晶体管8050、8550、D880、电容等元件按图7.7所示连
接在实验板上并焊好。
2).调试
(1)检查印制电路板元器件安装、焊接,应准确无误。
(2)复审无误后通电,用万用表测试输出级电路J19和J20静态工作点的电压并记录在
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