6-7.扩音机电路的综合测试更新

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扩音机电路的综合测试(P352、P402)
浙江大学电工电子教学中心 傅晓程 1、桌号请写在实验地点后 例如，地点：东3－212 A1 2、日期：2011.X.X 星期X下午
从电流或电压输出显示
主电流或电压输出显示 HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源
控制开关选用INDEP
输出2调节 输出1调节
Vi1 Vo1
AV1
Vi2 Vo2
AV2
Vi3 Vo3
AV3
Vi Vo
AV
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实验内容
4. 测量各项指标。（先空载测量以下参数）
（1）最大不失真输出电压Vomax(或Vopp) （2）输入灵敏度Vimax （3）最大输出功率Po 在测这三项内容时，可一次测得相关数据，经计算后得出各 指标。具体做法是在输出端加接额定负载（8Ω功率电阻），逐 渐增大输入信号，用示波器同时观察输入、输出信号，当输出波 形刚好不出现失真时，用交流毫伏表测出输入和输出电压。此时 的输入电压就是最大输入灵敏度Vimax（Vimax<100mV）；输出 电压就是最大不失真输出电压Vomax。 Vo2max 同时可得最大输出功率 Po = RL
Vo1 出幅度为Vo1，则音调控制范围为 20 lg Vo
Av 1 （即 20 lg ）。 Av
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(6) 非线性失真 在规定的频带内和额定输出功率状态下，输出信 号中谐波电压有效值的总和与基波电压有效值之比：
音频放大电路的主要技术指标
V + V + ... + V γ = V1
2 2 2 3
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选做制作
设计并制作一个校音器，能够发出中音1、中音2、中音3、中音4 四个单音频信号，要求驱动一只32欧姆的小喇叭，且音量大小可 调。简谱音符与频率关系见下表。（注：可用RC低频振荡电路实 现，或用CPLD分频实现）
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下次实验：
实验考查
考查形式：理论部分50~60％；实验操作40~50％。 考查内容： (1) 实验基础知识； (2) 仪器使用，实验箱使用； (3) 实验电路分析，实验原理和方法，实验技巧； (4) PSpice软件使用常识。
(7) 听音试验（选做） 听音试验
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实验报告
1. 整理本次实验数据，将实测值与理论估算值相比较并 加以分析。 2. 分析实验中出现的异常现象。 3.引起噪声、自激、失真现象的原因是什么？
4. 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 级、 级和 级三部分。 5. 在Pspice软件中仿真中，常用AC Sweep、DC Sweep、 Transient对电路扫描分析，简述三种扫描方式用于分析什么 参数？请以扩音机放大电路为例说明。
可调从输出
可调主输出
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相关知识（测量线）
信号输入
屏蔽线
同轴连接器
信号参考
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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。
vi 前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级 vo
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实验报告
6.音频功放电路中各个电位器的作用分别是什 么？ 7.各级电路放大倍数的理论值分别是多少？
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选做总结
完成本学期模电时间实验总结报告一份（选 做）： （1）谈谈本学期模电实验课程的体会、收获 和存在的问题； （2）在模电实验中遇到的问题和解决方法； （3）对选题、实验指导等方面提出意见与建 议。
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实验内容
（4）整机电路的频率响应 在高低音不提升、不衰减时（即将音调电位器RP1和RP2放在 中心位置），保持输入信号幅度不变，并且改变输入信号Vi的频 率。随着频率的改变，测出当输出电压下降到中频（f=1KHz）输 出电压Vo的0.707倍时，所对应的频率fL和fH。一般要求频带不小 于50Hz～20KHz。
(1) 额定输出功率Po 在满足规定的失真系数和整机频率特性指标以 内，功率放大器所输出的最大功率。
V Po = RL
Vo亦称为输出额定电压。 (2)静态功耗PQ 指放大器处于静态情况下所消耗的电源功率。
2 o
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音频放大电路的主要技术指标
(3) 效率η 放大器在达到额定输出功率时，输出功率Po对消 耗电源功率PE的百分比，用η表示
2 n
式中：V1为输出电压基波分量有效值；V2、 V3 、… 、Vn分别为2次、3次、…、n次谐波分量有效 值。 非线性失真可由失真度测量仪测得。
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音频放大电路的主要技术指标
(7) 噪声电压VN 扩音机输入信号为零时，在输出端负载上测得的 电压有效值为噪声电压VN，噪声电压是扩音机机内各 种噪声经放大后的总和。 (8) 输入灵敏度Vimax 保证扩音机在额定的输出功率时所需的输入信号。
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功率放大级：
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。 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。
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20logA 18 dB
0
fL1 48
fL2 410
fH1 2.3K
fH2 19k
f(Hz)
-18
由图可见，音调控制级的中频电压放大倍数Aum=1；当f<fL1 (48Hz)时低音控制范围为±18dB，当f>fH2 (19KHz)时高音控制范 围也为±18dB。
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音频放大电路的主要技术指标
（即测出VOC和VOD）由此计算出VOC/VOD。
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实验内容
（6）噪声电压VN 除去输入信号并且将扩音机电路输入端对地短路，此时测得 的输出电压有效值即为VN。
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实验内容
实验步骤： a 试听前将音调电位器RP1和RP2置于中间位置，音 量电位器置于最小位置。 b 接上电源，将信号送入扩音机电路（收音机、磁 带，手机，最好是音乐） 。 c 增大音量至适当大小，感觉喇叭发音情况。 d 分别调节音量至最小和最大，感觉喇叭发音情况。 e 音量至适中，逐一改变音调电位器RP1和RP2，感 觉高低音效果。
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音调控制电路
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。
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实验内容
1、测量各级电路的静态工作点； 注意：测量集成运放各脚的电压，注意在测试时避免 短路，造成运放损坏。 2、UA741各管脚静态电压（近似值）： 7：＋14V，4：－14V，2、3、6：0V TDA2030各脚静态电压（近似值）： 5：＋14.3V，3：－14.3V，2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的正弦波。
前置级 音调控制级 功率放大级 整机
附录：元件清单
数量 2 2 3 2 2 2 2 1 4 1 2 代号 C6 C9 C10 C11 C13 C15 C16 C12 C14 D1 –D4 A1 A2 A3 RP1 RP2 RP3 名称 电容器 电容器 电容器 电容器 电容器 二极管 运算放大器 功率集成电路 可调电阻器 可调电阻器 规格 1n 22μ 100n 100μ 10n 1N4007 LM741 TDA2030A 220K 47K 数量 1 1 1 4 2 4 2 1 2 1
C2消除自激振荡
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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。
带上集成运放芯片（一片）！
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附录：整机电路PCB丝印层图
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附录：整机电路PCB底层（焊接面、信号线 ）图
F X C 代号 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R8 R10 R9 R11 R12 R13 RL C1 C3 C7 C8 C2 C4 C5 名称 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 电容器 规格 100K 510K 20K 22K 680 1 120 4 10μ
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。
Po ηo = × 100% PE
(4)频率响应（频带宽度） 在输入信号不变的情况下，输出幅度随频率的变 化下降至中频时输出幅度的0.707倍时所对应的频率范 围。