音频功率放大器实验报告共12页.docx

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音频功率放大器实验报告共12页

音频功率放大器实验报告

[模版仅供参考，切勿通篇使用]

　　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：

RL=4Ω额定功率：

Po=10W带宽：

BW≥Hz音调控制：

　　低音：

100Hz±12dB高音：

10kHz±12dB失真度：

γ≤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AltiumDesigner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：

3140104580_　　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Po=10W和负载RL=4Ω，可求得输出电压为　　Vo===　　所以整机中频电压增益为：

AOum=　　VV=　　=i100mV　　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：

Aum1=5~10　　对音调控制电路无中频增益要求，一般选为：

Aum2=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：

3140104580_　　因此，功放输出级电压增益应满足下式要求：

Aum1Aum2Aum3≥Aum　　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：

A100mV　　umic≥　　5mV　　=20。

　　确定Aum1=10，Aum2=1，Aum3=，Aumic=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PoM比额定输出功率要大一些，一般取　　PoM=o。

　　最大输出电压Vom=　　≈　　，峰峰值Vpp=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±12~14V。

　　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　　Ic1、Ic2的确定　　电路的噪声系数与晶体管的工作点有关，晶体管Ic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：

3140104580_　　这里取900微安。

UC1、UE2的选择　　一般选取UC1≈EC1/2，UE2≈EE2/2R4、R6、R7的选取　　REC1-UC1I=EC1，REC1　　4=　　IE2≈IC2）。

C12IC16+R7≈2IC1　　R4=5KΩ，R6=R7=Ω　　R2的确定　　增益Au1=R4/R2=10,R2=500ΩR8、C4的确定　　R3~5　　8一般选取几百欧姆至几千欧姆，C4≥　　2πf=3uF　　LR8　　取R8为，C4为。

补偿电容C1的选择　　C1为防止高频自激之用，一般取几十至几百pF。

　　取C1为270pF。

耦合电容C2　　C~5　　2≥　　32πf，这里C0取。

　　LRi1　　R1的选择　　R1的取值应与话筒的输出阻抗相当。

由图知为18K。

　　R3、R5为反馈电路，这里R3=R5=20K。

　　C6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：

3140104580_　　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Zi，反馈阻抗为Zf。

　　其增益为A=-　　ZfZ。

　　i　　当信号频率不同时，Zi，Zf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AR15-2P1/jωC29+R18　　uL=　　RP1/jωC。

　　15-128+R14　　实验名称：

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陈肖苇学号：

3140104580_　　分析极端情况，滑动变阻器滑到左端，A29+R18　　uL=　　R15P1/jωCR，增益最大，滑动　　14　　变阻器滑到右端，AR18　　uL=　　R，增益最小，可以看出滑动变阻器从左滑到　　15P1/jωC28+R14　　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A28+R30　　u2　　min　　=　　R30　　R，最大提升量为Au2　　max　　=　　R28+R30　　R。

30　　设计　　①确定转折频率，电路的带宽在50~15KHz之间　　fL=fL1=50Hz,fH=fH1=15000kHz　　②确定滑动变阻器数值。

　　因为运放的输入阻抗很高，一般Rid>500kΩ，所以R15，R28选用100kΩ的线性电位器。

　　③　　C28=C29=　　1　　2πR=32nF　　15fL1　　RR28　　14=R17=R18=　　f/f1　　=Ω　　L2　　L1-④　　R3R　　16=　　fH2　　/f=　　H1-1　　C113=C14=　　2πfnF　　H2R=　　⑤C30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。

　　⑥C31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。

⑦R29，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　　R29=R30=　　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=4Ω，集成功实验名称：

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陈肖苇学号：

3140104580_　　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A1/jωC17PR23　　up=1+　　1/jωC。

　　18+R24　　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。

　　①R24的取值范围一般在几十欧姆至几千欧姆均可。

取R24为1KΩ。

②根据中频增益确定R23。

　　Aum3≤AR23　　up=　　R+1，R23≥R24=24　　取R23为6KΩ。

③C17的选取　　C1　　17≤　　2πR=　　23fH　　实验名称：

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陈肖苇学号：

3140104580_　　取C17为300pF。

　　④根据低频响应fL来确定C18。

　　C18≥　　1　　2πR=　　24fL　　取C18为。

　　⑤R21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。

⑥D1、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。

⑦C19、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和补偿电容C19，一般选取R25≈RL=4Ω，C1　　19=　　2πf=　　H　　⑧R20，C36　　R20为音量控制电阻，控制输入功放的电压，从而控制输出功率，这里取20K的滑动变阻器。

　　C36为耦合电容，取10uF。

　　6、前置放大电路设计　　前置放大电路为运算放大器电路，为一同相放大电路，电路如图所示。

　　实验名称：

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陈肖苇学号：

3140104580_