音频功率放大电路实验报告

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1、点名册上的 序号实验报告专业：姓名：学号：日期：地点：桌号一课程名称: 实验名称:电路与模拟电子技术实验指导老师:音频功率放大电路实验类型：研究探索型实验同组学生姓名:一、实验目的和要求成绩: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（必填）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。线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。

2、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 调节扬声器系统的频率响应不足，。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。CJ5 1兀“前置电路I功放电薦退耦电路电源保护音调电路I音決调节II电路负载前置放大电路：前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。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，

3、前置级通常要选用低噪声的运放。由 A1 组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大 器。A vf 理想闭环电压放大倍数为：输入电阻：Rif = R1输出电阻：Rof 二 0功率放大级：对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音 箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。集成功率放大器通常有OTL和OCL两种电路结构形式。OTL功放的优点是只需单电源供电，缺点是 输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL功放的优 点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。 （实验室提供本功能模块）本实验电路的功率放大级由集成功率器件

4、 TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输 出功率大，外围电路简单等特点，采用5 脚塑料封装结构。 其中1 脚为同相输入端； 2 脚为反相输入端； 3脚为负电源； 4 脚为输出端； 5 脚为正电源。功放级电路中，电容 C15、C16 用作电源滤波。 D1 和D2 为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。-15VR11、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。图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9,直流反馈系数F=1。对 于交流信号而言

5、，因为C9足够大，在通频带内可视为短路，所以交流反馈系数由R10、R9确定。因而 该电路的电压增益为A = 1 + ioV3R9音频控制电路：音调控制放大器的作用是实现对低音和高音的提升和衰 减，以弥补扬声器等因素造成的频率响应不足。常用的音调控制电路有衰减式音调控制电路和反馈式音 调控制电路两类。衰减式音调控制电路的调节范围宽，但容易 产生失真；反馈式音调控制电路的调节范围小一些，但失真小， 应用较广。实验电路采用由阻容网络组成的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，从而达到对音调的控制。反馈型音调控制电路如图所示。C4、

6、C5在高频区视为短路；C6、R7支路在低频区视为开路图中,R4=R5=R6 =R = 20K; C4=C5C6;RP1=RP29R。通过理论计算可得其幅频特性曲线，如下图所示。由图可见，音调控制级的中频电压放大倍数Aum=1 ;当fvfLI (48Hz)时低音控制范围为士 18dB，当 ffH2 (19KHz )时高音控制范围也为士 18dB。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、pA741、电阻电容等元件。四、实验步骤及数据记录1. 静态调试(1) 对照原理图，检查电路的正确性。(2) 加电源，注意观察(电源电流大小，有无冒烟)。(3) 静态测试

7、：将输入接地，测试各级电路的静态工作点。要求零输入时零输出。实验时需注意：(1) 需特别注意：电解电容极性有没有接反；正电源、负电源、地之间有无短路。观察一下散热片与 集成功放是否紧密接触(必须用螺丝固定)。(2) 电源线必须卡在卡座上，不能搭在插孔中。(3) 打开电源后，注意观察电流大小(约0.04A)。(4) 测量集成运放各引脚电压时，避免引脚短路，以免造成运放损坏。测量集成功放TDA2030的输出电压时，不要直接在TDA2030的引脚上测量(选相连的电阻电容 引脚)(TDA2030引脚短路时必定烧毁)。集成运放IJA741的电源电压值约为14V。(7)集成功放TDA2030的电源电压值约

8、为 14.3V。实验测得数据如下：静态电压VO1VO2VO3实测值28.9mV27.4mV31.0mV注：实验发现：在不接入任何信号时，示波器就有示数，与测得的静态电压十分接近，说明以上三个静态电压示波器度数并不准确，实际近似为0.2. 动态调试输入信号频率为1kHz的正弦波(有效值设为VRMS=40mV)。(2) 用示波器检查各级电路的输出，验证电路功能。(3) 分别调节音调控制电位器RP1和RP2，检查输出幅度如何变化。(4) 调节音量电位器RP3,检查输出幅度是否变化。(5) 电路功能正常后，将音量电位器RP3置于最大位置、音调控制电位器置于中心位置，用示波 器测量主要节点的电压幅度，记

9、录到表格中。实验时需注意：(1) 为保证测量精度，所有指标都需要用示波器来测量。(2) 噪声电压不一定是正弦波，但通常用等效的正弦波有效值来表征。(3) 指标(16)都应在音量电位器RP3置于最大位置、音调控制电位器置于中心位置时进行 测量。(4) 最大不失真输出电压Vomax和输入灵敏度Vimax可以一起测。带载时还可以进一步计算 出最大输出功率Pomox。(5) 音频功放电路要求通频带不小于 50Hz20kHz。 测量时输出电压幅度应不超过最大输出幅 度的7080%左右，如取1V或5V有效值。(6) 高低音提升衰减量的实测值约为 10 dB左右实验数据记录如下：当输入电压Vi=40mV时节

10、点电压实测值放大倍数实测值V =vii140mV刖置放大级AV16.4V =Vo1i2256mV音调控制级Av2-0.965V =Vo2i3247mV功率放大级Av334.6V =Vo3o8.54V整机Av213.5当输入电压Vi=10mV时节点电压实测值放大倍数实测值Vi = Vi110mV刖置放大级Av16.34Vol =Vi263.4mV音调控制级Av2-1.03Vo2 = Vi365.4mV功率放大级Av332.57Vo3 = Vo2.13V整机Av2133. 空载测量整机指标整机电压增益Av213.5最大不失真输出电压Vomax9.28V输入灵敏度Vimax43.7mV噪声电压VN1

11、30mV频率响应特性f和fLHf=7HzLf =20.5kHzH高音控制特性(f=1OkHz)高音净提升量高音净衰减量10.02dB-13.5dB低音控制特性(f=100Hz)低音净提升量低音净衰减量13.25dB-11.7dB五、分析1、静态调试Vo1、Vo2、Vo3 的静态电压均很小，可以近似为零。在实验中发现，其实这三个电压用示波器测量 并不准确，因为示波器在没有连任何信号时，其就有一定的示数，与测量得到的三个静态电压值近似，所 以，这三个电压值其实应该更小，近似为零，符合要求。2、动态：前置放大电路增益理论值为Av = 1 + R3 = 1 + 5.1k = 6 1，实测值为6.34,

12、误差较小，产生误差的原因可R21k 能是器件本身的影响。3、动态：音频控制电路在中频段工作时，电路是一个电压跟随器，理论上Av=-1。实际测得Av在-1左右，非常接近。4、动态：功放电路理论计算增益为Av = 1 + 巴 =1 + 22k沁32 35，实际测得数值为34.6和32.57，与理论值 R9680很接近。产生微小误差的原因可能是和电路中的电容以及期间本身有关。5、最大不失真输出电压理论上，最大不失真输出电压应该比15V稍小，大概在12V左右，实际测得为9.28V,有一定差距。 但最大不失真输出电压是不断调整才测出来的，准确测量不易，所以9.28V是可以接受的。六、思考题解答1. 引起

13、噪声、自激、失真现象的原因是什么？ 噪声：电源干扰噪声、接地回路噪声、设备内部电路产生噪声等 自激：一种可能是将负反馈连接成正反馈了；还有可能是在频率较大时，其输出相移超过 180 同时，AF1.失真：输入信号过大，静态时输出不是0 等2. 在音频功率放大电路实验中，扩音机的整机电路按其构成可分为前置放大级、音频控制级和功率放大级三部分。3. 音频功放电路中各个电位器的作用分别是什么？Rp1、Rp2:音调调节Rp3:音量调节4. 各级电路放大倍数的理论值分别是多少？前已有计算5. C 、 C 作用？分别是什么电容？使用时注意事项。12C1 是耦合电容，较大，隔直流通交流；C2 有消除自激振荡的

14、作用，较小。由于 C1 是电解电容，使用时应该注意极性。6. 静态时输出端有电压什么原因，怎样处理？ 我在进行这一实验时，静态时输出仍有电压是示波器不准确导致的；布线、焊接等因素都会使电 路内部产生噪声电压。7. 放大倍数出现异常，应该怎样检查？如何改正？ 逐级检查，找到问题所在级。根据异常放大倍数，判断问题可能所在:是否存在断路等情况，可在断开电源时用万用表检查。8. 如何测量音频功放电路的输入灵敏度和噪声电压？没有输入信号（即将输入端对地短路）时，测得的输出电压有效值即为噪声电压，用示波器测量。最大不失真输出电压时所对应的输入电压，即为输入灵敏度Vimax。用示波器测量。测量以上两个量时，音量电位器Rp3均处于最大位置，音调电位器Rp1、Rp2均处于中间位置。9. 如何测量音频功放电路的高音的净提升量？将低音电位器RP1调到中间位置，并使电位器RP2旋至二个极端位置C和D，次测出AVC和AVD，（即测出VOC和VOD）由此计算出VOC/VOD。A20 lg a =v20 lg?o20l