音频放大电路实训报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划音频放大电路实训报告一、实验目的1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能；2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法；3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会AltiumDesigner使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。二、实验要求1）设计要求设计并制作一个音

2、频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标：频带宽度50Hz20kHz，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入阻抗：10k；放大倍数：40dB；具有音调控制功能：低音100Hz处有12dB的调节范围，高音10kHz处有12dB的调节范围；所设计的电路具有一定的抗干扰能力；具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。发挥部分：增加电路输出短路保护功能；尽量提高放大器效率；尽量降低放大器电源电压；采用交流220V，50Hz电源供电。2）实物要求正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下：画出电路原理图；确定元器件及元件参数；

3、进行电路模拟仿真；SCH文件生成与打印输出；PCB文件生成与打印输出；PCB版图制作与焊接；电路调试及参数测量。三、实验内容与原理音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。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，如图1所示。v图1音频功率放大器的组成框图1）前置放大级音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器、电唱机、录音机、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的

4、声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即

5、加入频率均衡网络放大器。对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100V几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管

6、组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。常用的前置放大器按结构划分有五种类型：单管前置放大器双管阻容耦合前置放大器双管直接耦合前置放大器集成前置放大器场效应管前置放大器2）音调控制电路音调控制电路的主要功能是通过对放音频带内放大器的频率响应曲线的形状进行控制，从而达到控制放音音色的目的，以适应不同听众对音色的不同爱好。此外还能补偿信号中所欠缺的频率分量，使音质得到改善，从而提高放音系统的放音效果。在高保真放音电路中，一般采用的是高、低音分别可调的音调控制

7、电路。一个良好的音调控制电路，要求有足够的高、低音调节范围，同时有要求在高、低音从最强调到最弱的整个过程中，中音信号不发生明显的幅值变化，以保证音量在音调控制过程中不至于有太大的变化。音调控制电路大多由RC元件组成，利用RC电路的传输特性，提升或衰减某一频段的音频信音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，衰减式音调控制电路的调节范围可以做得较宽，但由于中音电平也要作很大的衰减，并且在调节过程中整个电路的阻抗也在变化，所以噪声和失真较大。负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变，而特性曲线的斜率却随之改变。下面分析负反馈型音调控制电路的工作原理。负反馈

8、式音调控制器的工作原理由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点，典型的电路结构如图2所示。其中电位器Rp1是高音调节电位器，Rp2是低音调节电位器，电容C是音频信号输入耦合电容，电容C1、C2是低音提升和衰减电容，一般选择C1=C2，电容C3起到高音提升和衰减作用，要求C3的值远远小于C1。电路中各元件一般要满足的关系为：Rp1=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1。低音R1R2高音dB图2负反馈式音调控制电路图Rp22010L1L2(a)低音提升等效电(b)低音提升等效电路幅频响应波特图图3低音提升等效电路图及

9、幅频响应曲线在电路图2中，对于低音信号来说，由于C3的容抗很大，相当于开路，此时高音调节电位器Rp1在任何位置对低音都不会影响。当低音调节电位器Rp2滑动端调到最左端时，C1被短路，此时电路图2可简化为图3(a)。由于电容C2对于低音信号容抗大，所以相对地提高了低音信号的放大倍数，起到了对低音提升的作用。图3(a)电路的频率响应分析如下：图3所示的电压放大倍数表达式为：.ZRj?C2AVf?2?(P2?R2)/R1Z1RP2?j?C2化简后得：RP2?R2.R?R2RP2?R2AVf?P2?R11?j?C2?RP2所以该电路的转折频率为：111fL1?fL2?2?RP2?C2，2?(RP2/R

10、2)C22?R2C2.RP2+R2R2=1。可见当频率f0AVf；当频率fAVfR1R11?j?C2从定性的角度来说，就是在中、高音域，增益仅取决于R2与R1的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到提升，最大增益为(RP2+R2)R1。低音提升等效电路的幅频响应特性的波特图如图3(b)所示。-10-20(a)低音衰减等效电路图(b)低音衰减等效电路幅频响应波特图图4低音衰减等效电路图及幅频响应曲线同样当Rp2的滑动端调到最右端时，电容C2被短路，其等效电路如图4(a)所示。由于电容C1对输入音频信号的低音信号具有较小的电压放大倍数，所以该电路可实现低音衰减。图4(a)电路的频率响应分析如下：该

11、电路的电压放大倍数表达式为：.R2R21?j?RP2C1AVf?R1?(j?C1)/RP2R1?RP21?j?(RP2/R1)C1其转折频率为：111fL1?fL2?2?(RP2/R1)2?R12?RP2C1，可见当频率f0AVf.R2R2=1。；当频率fAVfR1+RP2R1从定性的角度来说，就是在中、高音域，增益仅取决于R2与R1的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰减，最小增益为R2(R1?RP2)。低音衰减等效电路的幅频响应特性的波特图如图4(b)所示。在电路给定的参数下，fL1=fL1，fL2=fL2。R1R2高音高音(a)(b)图5高音等效简化电路同理，图2电路对于高音信号来说

12、，电容C1、C2的容抗很小，可以认为短实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：_实验名称：音频功率放大电路实验类型：电路实验同组学生姓名：_一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、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、学习手工焊接和电路布局组装方法。3、提高电子电路的综合调试能力。4、通过myDAQ来分析理论数据和实际数据之间的关系。二、实验内容和原理音频功率放大电路，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

13、部分。作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。为了满足听众对频响的要求和弥补扬声器系统的频率响应不足，设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节。为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。扩音机的整机电路如下图所示，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。三、主要仪器设备1、示波器、信号发生器、稳压电源。2、空电路板，电烙铁等工具。3、A74

14、1、电阻电容等元件。四、操作方法和实验步骤1.静态调试2.动态调试3.空载测量整机指标4.加载测量整机指标5.听音试验6.用myDQA调试前置放大级、音调控制级，比较用Multisim仿真和用myDAQ得到的结果进行分析比较。五、实验数据记录和处理1.静态测试当f=10kHz1.前置放大电路如右采用了LM741运放组成电压串联负反馈同相输入比例放大器。电路中C2用于消除自激振荡，视为开路，理论闭环电压放大倍数为试验测得倍，非常吻合。前置级输入电阻为Ri=R1=100k，输出电阻Ro=02.音调控制级如右其中RP1和RP2是分别调节低音和高音的两个电位器，调节RP1和RP2两个电位器以改变反馈系

15、数，从而改变放大器的幅频特性，以达到音调控制作用。理论电压放大倍数为当RP1和RP2均打到中间位置时，由于反馈网络参数对称，易知Zf=Zi，即Avf2=-1，实验测得值为-，非常吻合。3.功率放大级如右本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A连成OCL电路输出形式。功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D2和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。理论电压放大倍数为实测值为倍，已非常接近理论值。而RP3的作用是调节电位器分压值作为功放级输入，起到音量调节作用。