音频功率放大器设计报告

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音频功率放大器设计实验报告

音频功率放大器设计实验报告

题目:音频功率放大器电路音频功率放大器设计任务1、基本要求(1)频带范围 200Hz —— 10KHz,失真度 < 5%。

(2)电压增益 >= 20dB。

(3)输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。

(4)功率放大电路部分使用分立元件设计。

发挥部分(1)增加音调控制电路。

(2)增加话筒输入接口,灵敏度 5mV,输入阻抗 >> 20欧姆。

(3)输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。

(4)其他。

目录1 引言·····························································2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路·······················································2.2 总体设计框图···················································3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图3.2设计的PCB电路图···1 引言在现代音响普及中,人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同,令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。

音频功率放大器的设计

音频功率放大器的设计

音频功率放大器的设计
一、音频功率放大器
1、定义
音频功率放大器(PA)是一种用于提高音频设备输出功率的设备,以增加音频系统的响度。

它可以将低功率信号变成足够大的信号,能够推动音箱或拓展环境的响度。

通过调整音频功率放大器的参数,可以改变音频系统的响度和声学特性。

2、类型
音频功率放大器可以分为两类:模拟功率放大器和数字功率放大器。

模拟功率放大器是一种传统的音频放大器,它主要用于推动音箱。

数字功率放大器是一种现代化的音频放大器,它使用数字信号处理技术,能够提供更高的响度和更低的热损耗。

3、设计
(1)模拟功率放大器
模拟功率放大器的设计原理基于晶体管效应放大器(CEA)。

CEA可以将低功率的输入信号放大,使其达到足够大的功率,从而推动音箱。

CEA的典型设计利用晶体管的互补对称原理,使用NPN型和PNP型晶体管组合,来提高其响应时间和低频性能,并能够有效抑制回音和失真。

(2)数字功率放大器
数字功率放大器的设计利用数字信号处理(DSP)技术,以获得更高的响度和更低的热损耗。

它采用噪声抑制技术,可以减少噪声干扰,从而提高声音质量。

音频功率放大器设计报告

音频功率放大器设计报告

音频功率放大器设计报告1. 简介音频功率放大器是一种用于放大音频信号的电子设备,通常用于音响系统、电视和无线电等设备中。

本报告介绍了一个音频功率放大器的设计过程和实现。

2. 设计目标本次设计的目标是实现一个功率放大器,能够放大音频信号并输出高质量的声音。

以下是设计要求:- 输入电压范围:0.2 V - 2 V- 输出功率范围:10 W - 50 W- 频率响应范围:20 Hz - 20 kHz- 输出失真率低于1%3. 设计步骤3.1 选择放大器类型根据设计目标,我们选择了类AB功率放大器作为设计方案。

该放大器能够提供高质量的放大效果,并且具有较低的失真率。

3.2 电路设计经过电路设计和计算,我们决定使用以下主要元件:- BJT(双极型晶体管):NPN型三极管- 电容和电感:用于构建频率响应滤波器- 可调电阻:用于调节放大器的增益和偏置- 电源电路:用于提供适当的电压3.3 PCB设计为了实现电路的稳定性和可靠性,我们进行了PCB(Printed Circuit Board)设计。

通过将元件布局在PCB上并进行连接,可以减少干扰和噪声。

3.4 元器件选择根据设计需求和可靠性要求,我们选择了适当的元器件进行组装。

在选择元器件时,我们重点考虑了其性能指标、价格和供应情况。

3.5 调试和测试完成电路装配后,我们进行了调试和测试。

通过连接音频信号源、功率负载和测试仪器,可以确保放大器能够正常工作,并且满足设计要求。

4. 结果和讨论经过测试,该音频功率放大器满足了设计要求,并且具有很好的音质和稳定性。

其输出功率范围为10 W至50 W,输入电压范围为0.2 V至2 V,频率响应范围为20 Hz至20 kHz。

失真率低于1%,音质清晰、饱满。

5. 总结在本次设计过程中,我们成功实现了一个高性能的音频功率放大器。

通过选择合适的放大器类型、进行电路设计和PCB设计、选择优质的元器件以及进行严格的调试和测试,我们达到了设计要求。

音频功率放大器的设计报告666

音频功率放大器的设计报告666

音频功率放大器的设计报告目录一、设计任务和要求 (2)二、设计方案的选择与论证 (2)三、电路设计计算与分析 (4)UA741介绍 (4)前级电路原理图及仿真结果 (5)TDA2030介绍 (6)音频功放电路原理图及仿真结果 (7)结果与分析 (8)总原理图 (9)PCB图 (10)四、总结及心得 (12)五、附录 (14)六、参考文献 (15)音频功率放大器的设计一、设计任务和要求1、设计任务设计一音频功率放大器,满足:(1)、输出功率为1W---2W;(2)、输出阻抗8-16欧姆;(3)、带宽:100Hz—10KHz;2、设计要求(1)、根据设计指标,确定电路的理论设计;(2)、学会合理的选择电路的元器件;(3)、利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析;(4)、按时提交课程设计报告,画出设计电路图,交一份A3的图纸,完成相应的答辩;二、设计方案的选择与论证音频功率放大器,简称音频功放,该设备主要用于推动扬声设备发声,因而,在很多电子设备上均有应用,比如,手机、电脑、电视机、音响设备等,是我们生活、学习不可或缺的重要设备,为我们的生活带来了很多便利。

音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大,使其功率增加,然后输出。

前置放大主要完成对小信号的放大,使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大,得到后一级所需要的输入。

后一级的主要对音频进行功率放大,使其能够驱动电阻而得到需要的音频。

设计时首先根据技术指标要求,对整机电路做出适当安排,确定各级的增益分配,然后对各级电路进行具体的设计。

作为模拟电子课程设计课题设计,本课题提出的音频功率放大器性能指标比较低,主要采用理论课程里介绍的运算放大集成电路和功率放大集成电路来构成音频功率放大器。

功率放大器随着科技的进步是不断发展的,从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器,功率放大器经历了几个不同的发展阶段:电子管功放晶体管功放集成功放。

音频放大器设计报告

音频放大器设计报告

音频放大器设计报告音频放大器设计报告1. 引言音频放大器是一个电子设备,用于增强音频信号的电压、电流或功率,以便能够驱动扬声器或其他音频设备。

本报告旨在介绍音频放大器的设计原理、具体电路设计和测试结果。

2. 设计原理音频放大器的设计基于放大器电路理论。

一种常见的音频放大器电路原理是使用三级放大器,包括输入级、驱动级和输出级。

输入级负责接收并放大输入音频信号,驱动级将信号放大到足够的电平以供输出级驱动扬声器。

输出级则将放大的信号驱动扬声器或其他外部设备。

3. 电路设计(1) 输入级:输入级使用差分放大器电路来提高信号的共模抑制比和噪声抑制能力。

差分放大器由两个晶体管组成,通常是NPN型的。

输入级的增益可以通过传输电流、负载电阻和基极偏置电流来调整。

(2) 驱动级:驱动级是为了将信号放大到足够的电平以供输出级驱动扬声器。

驱动级使用共射极放大器电路,以保持输入级和输出级之间的阻抗匹配。

共射极放大器由一个NPN型晶体管和负载电阻组成。

(3) 输出级:输出级是最后一个放大器级别,用于将信号驱动扬声器或其他外部设备。

输出级使用集电极跟随器电路,以降低输出阻抗并提供足够的电流。

集电极跟随器由PNP型晶体管和输出电阻组成。

4. 测试结果为了验证音频放大器的设计,我们使用示波器和音频信号发生器进行了实验。

通过逐级增大音频信号的音量,我们能够观察到放大器的各个级别的输出波形和电压。

测试结果显示,音频放大器成功地将输入音频信号放大并输出到扬声器,从而实现了预期的音量增大效果。

5. 结论本报告介绍了音频放大器的设计原理、电路设计和测试结果。

通过合理选择放大器电路并优化各个级别的参数,我们成功地设计出一个能够将音频信号放大的放大器。

未来,我们可以进一步改进和优化设计,以提高放大器的性能和稳定性。

课程设计报告--音频功率放大器设计

课程设计报告--音频功率放大器设计

课程设计报告--音频功率放大器设计音频功率放大器设计报告一、引言音频功率放大器是电子工程领域中的一个重要组成部分,它能将输入信号放大并驱动扬声器输出高质量的音频信号。

音频功率放大器设计的主要目标是提高音频信号的功率,同时保持音频信号的稳定和高保真度。

本报告将介绍一个音频功率放大器的设计过程,包括电路设计、原理图设计、仿真和测试结果等。

二、电路设计1. 器件选择首先需要选择适合的放大器芯片和其他必要的元件。

在音频功率放大器设计中,常用的芯片有TDA2030、TDA2050等,选择芯片时需考虑芯片的功率输出、输入电压、高保真度等参数。

2. 电路图设计根据所选芯片的数据手册和设计要求,进行电路图的设计。

电路图设计主要包括输入电路、放大电路、输出功率放大电路等部分。

在设计过程中应注意信号的阻抗匹配、滤波等问题。

三、原理图设计根据电路设计,绘制电路的原理图。

原理图将各个部分的连接关系以及元件的数值等信息展示出来,为后续的仿真和测试提供便利。

四、仿真基于设计好的原理图,进行电路仿真。

使用仿真软件(如Proteus、Multisim等)对电路进行仿真,验证放大器的性能指标,包括功率输出、频率响应、失真度等参数。

五、测试结果根据仿真结果,制作音频功率放大器的实物电路,并进行测试。

测试包括输入信号的幅值、频率、输出功率、失真度等参数的测量。

根据测试结果,评估设计的音频功率放大器的性能和有效性。

六、总结通过本次课程设计,了解了音频功率放大器的设计过程,掌握了电路设计、原理图设计、仿真和测试等技能。

同时也深入了解了音频功率放大器的重要性和应用领域。

在今后的学习和工作中,将进一步拓展音频功率放大器设计的知识,不断提高设计水平,为音频领域的发展做出更大的贡献。

音频放大器设计报告分析

音频放大器设计报告分析

音频放大器设计报告分析
1.引言
2.设计原理
该音频放大器采用了运放放大器的设计原理。

运放放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的放大器,通过调整运放放大器的电阻、电容等参数,可以实现不同的放大倍数和频率响应。

3.电路设计
音频放大器的电路设计包括输入级、放大级和输出级。

输入级通过电容隔离来消除直流偏置,并采取差分放大的方式增加输入信号的电平。

放大级采用了运放放大器,通过调整电阻来控制放大倍数。

输出级通过耦合电容使得音频信号可以输出到扬声器或耳机。

4.性能测试
通过实际测试,测量了音频放大器的增益、频率响应、失真等性能指标。

增益是指输入信号和输出信号的电平比值,频率响应是指放大器对不同频率信号的放大程度,而失真是指电路在信号放大过程中引入的非线性变形。

5.结果分析
经过测试,该音频放大器的增益在20倍左右,频率响应在20Hz-
20kHz范围内平坦,失真较低。

这些性能指标表明该音频放大器能够很好地放大音频信号,并保持音频质量。

6.优化方案
为了进一步提升音频放大器的性能,可以采取以下优化方案:
-使用更高品质的电子元件,例如选用更高精度的电阻、电容等,以
提高电路的稳定性和减小失真。

-添加负反馈电路,通过将输出信号与输入信号进行对比来降低失真,并提升音频质量。

-调整放大级电阻的数值和布局,以优化放大倍数和频率响应。

7.结论
通过对该音频放大器设计的分析和性能测试,可以得出结论:该音频
放大器在设计原理上合理,性能良好,能够满足音频放大的需求。

通过采
取优化方案,还可以进一步提升音频放大器的性能。

功率放大器课程设计报告

功率放大器课程设计报告

音频功率放大电路设计报告一、设计题目题目:音频功率放大电路二、设计任务目的与要求要求:设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路,负载为扬声器,阻抗8Ω。

指标:频带宽50H Z~20kH Z,输出波形基本不失真;电路输出功率大于8W;输入灵敏度为100mV,输入阻抗不低于47KΩ。

三、原理电路设计从电路结构来看,集成功放是由集成运放发展而来的,和集成运算放大器相似,包括前置级、驱动级和功率输出级,以及偏置电路、稳压、过流过压保护等附属电路。

除此以外,基于功率放大器输出功率大的特点,在内部电路的设计上还要满足一些特殊的要求。

1、方案比较与确定:方案一、用分立元件实现分立元件是电子电路的基础元件,长久以来都是在它的基础之上分析和设计电路的。

但由于近年来科技的发展,集成器件的出现,使分立元件的使用越来越少。

不过在一些小型的电路中,分立元件还是有比较大的优势。

分立元件的散热快,元件便宜,在设计时也相对自由。

方案二、用集成器件实现集成功率放大器是在集成运放基础上发展起来的,其内部电路与集成运放相似。

但是,由于其安全、高效、大功率和低失真的要求,使得它与集成运放又有很大的不同。

电路内部多施加深度负反馈。

集成功率放大器由于不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少、安装调试简单、使用方便的优点;而且在性能上也优于分立元件,例如温度稳定性好,功耗小、失真小,特别是集成功率放大器内部还设置有过热、过电流、过电压等自动保护功能的电路对电路自行进行保护。

考虑到设计的任务和要求及设计者自身知识的条件的限制,决定用集成电路的形式来设计电路。

通过图书馆和网络等资源,我们找到了以下几种集成芯片(1)利用运放芯片LM317和各元器件组成音频功率放大电路,有保护电路,电源分别接+30V-30V,并且电源功率至少要50W,输出功率30W;(2)YT8227是一块双通道音频功放电路,内含热保护电路和电源开关,外围电路简单;(3)TDA2030是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。

实验报告 设计一台OCL音频功率放大器

实验报告   设计一台OCL音频功率放大器

实验报告系班组实验日期年月日姓名学号指导老师课程设计: 设计一台OCL音频功率放大器一﹑实验目的1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。

2.学会OCL音频功率放大器的设计方法和性能指标测试方法。

3.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。

二、实验仪器4.7KΩ,47KΩ,4.3KΩ,6.8 KΩ,10 KΩ,22Ω,220Ω,0.5Ω,8Ω电阻;0.01uF,10uF,200uF的电容;D772,B882,TIP41C三极管;二极管;TL082芯片;可变1 KΩ电阻;电烙铁;锡;若干导线;剪刀三、实验原理P O = 6W(一)选择电路形式(二)、各级电压增益分配整机电压增益: iO um U U A = 由 L O O R U P 2= 有 9.68*6===L O O R P U V 691.09.6===i O um U U A 输入级、中间级、输出级增益分别为:321,,u u u A A A 有:321**u u u um A A A A = 输入级为射随器,A U1 = 1 ,取中间级增益都为8、输出级增益为9,稍有富裕。

(三)、确定电源电压通常取最大输出功率P om 比P o 大一些W P P O Om 96*5.1)2~5.1(===最大输出电压可由P om 来计算(峰值)128*9*22===L om om R P U V p考虑到晶体管饱和压降及发射极限流电阻上的压降,电源电压V cc 要大于U om ,一般为: ===128.011Om CC U V η15 V 取V CC =15 V (四)、功率输出级计算1、选择大功率管最大反压:3015*22==≈CC CEM V U V每管最大电流:85.1815==≈L CC CM R V I A 取I CM >=2.5 A 每管最大集电极功耗:8.19*2.02.0==≈Om CM P P W 取P CM >=2.5W 注意二个功放管参数对称、β接近。

音频功率放大电路设计实验报告

音频功率放大电路设计实验报告

音频功率放大电路设计实验报告
本实验旨在设计并完成一个频率增益为50dB的电路,可在实际应用中将输入音频信号功率放大50dB。

本次实验的计算结果显示:输入信号电压为1Vrms,输出信号电压为53.98V rms。

为了设计这样的电路,本实验采用了放大器电路。

为了有效实现50dB的增益,我们使用了具有放大器的运算放大器电路,以满足50dB的频率增益要求。

为了完成这个电路,我们挑选了一些元件,包括:一个12V的直流电源,一个电容,一个四极管,一个反馈回路,一个放大器,一个电阻,和一个场效应管(FET)。

根据真实电路设计,我们使用12V的直流电源为该电路提供动力,然后将一个电容连接到输入端以稳定输出信号的电平,以及一个四极管连接到放大器的输出端,用于实现放大器的回路控制。

之后,我们将一个反馈回路和一个放大器连接到放大器的输入端,它们可为放大器提供反馈信号,保持一定的放大幅度。

此外,为了实现电路的必要性能,我们也连接了一个电阻到放大器的输入端,以阻止多余输入信号,以及一个场效应管(FET),以减少输入电容的影响,以及改善输出电压的增益性能。

在实验完成后,我们对本实验设计的电路进行了测量和分析。

实验结果表明,在输入电压为1Vrms时,输出信号电压达到53.98Vrms,达到了设计的频率增益要求。

总的来说,本次实验得出结论,我们设计的电路可以有效地进行音频信号功率放大,其频率增益达到了设计要求。

OTL音频功率放大电路(模电课程设计报告2)

OTL音频功率放大电路(模电课程设计报告2)
图1-1电路基本框图
采用集成运算放大器设计基本放大电路如图1-2
图1-2电路结构框图
图1-3电路基本原理图
图1-4电路在multisim中的仿真图
2.3
电路为音频功率放大器原理图1-3,其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,输出功率大于10W,频率响应为10~1400Hz,输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少,一般不需要调试即可成功。
电源的正负、负极性有没有接反,正、负极之间有没有短路现象,电源线、地线是否接触良好。关于电源正、负极问题主要是在本次设计中的单电源供电的导线插在功放电路的插座上,在此应特别注意在测试极性的时候,应注意红、黑表笔不要弄反。红表笔接正极,黑表笔接负极。该设计为了避免次问题在PCB制图的时候将地线稍微加宽。不但满足制图制板的要求,而且使其极性区分明显。
由运放构成的放大单元功耗低、体积小、寿命长,使整机使用的元器件数大大减少,成本降低,工作可靠性大为提高。
第三章
3.1
TDA2030A是德律风根生产的音频功放电路,采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。如图1-5所示,按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备,具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。意大利SGS公司、美国RCA公司、日本日立公司、NEC公司等均有同类产品生产,虽然其内部电路略有差异,但引出脚位置及功能均相同,可以互换。
[6].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率,THD≤0.1%。无疑,用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。如图1-6:

音频放大电路实验报告(共9篇)

音频放大电路实验报告(共9篇)

音频放大电路实验报告(共9篇)音频功率放大器实验报告一、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Altium Designer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频功率放大电路(电路形式不限),负载为扬声器,阻抗8Ω。

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:(1)频带宽度50Hz~20kHz,输出波形基本不失真;(2)电路输出功率大于8W;(3)输入阻抗:≥10kΩ;(4)放大倍数:≥40dB;(5)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;(6)所设计的电路具有一定的抗干扰能力;(7)具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。

发挥部分:(1)增加电路输出短路保护功能;(2)尽量提高放大器效率;(3)尽量降低放大器电源电压;(4)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:(1)画出电路原理图;(2)确定元器件及元件参数;(3)进行电路模拟仿真;(4)SCH文件生成与打印输出;(5)PCB文件生成与打印输出;(6)PCB版图制作与焊接;(7)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。

音频功率放大电路课程设计报告

音频功率放大电路课程设计报告

一、设计题目:音频功率放大电路二、设计的任务和要求1、主要要求:设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路,负载为扬声器,阻抗8Ω。

2、性能指标:频带宽50HZ ~20kHZ,输出波形基本不失真;电路输出功率大于8W;输入灵敏度为100mV,输入阻抗不低于47KΩ。

三、原理电路和程序设计3.1、方案的确定及论证1、OTA互补对称功率放大器OTL 电路通常由两个对称的异型管构成,因此又称为互补对称电路,图 3-1 为单电源 OTL 互补对称功率放大电路。

电路中 T1 是推动级(电压放大,也叫激励级),其中Rb1、Rb2是 T1 的基极偏置电阻,Re为 T1发射极电阻,Rb为 T1集电极负载电阻,它们共同构成 T1 的稳定静态工作点;T2、T3 组成互补对称功率放大电路的输出级,且 T2、T3工作在乙类状态;C2 为输出耦合电容。

功率放大器采用射极输出器,提高了输入电阻和带负载的能力。

性能分析:乙类互补推挽功放(OTL)的输出功率的计算公式如下:输出功率:Po =UoIo=Uo2/RL输出最大功率:Pom =UoIo=Uo2/RL=Uom2/2RL=VCC2/8RL显然P与电源电压及负载有关om2/8R当输入功率为8w,阻抗8w时,有Pom=VCCV=8*8*8≈22.6v 则电路所需的电源为22.6v。

CC2、用集成器件实现Tda2030简介:TDA2030是德律风根生产的音频功放电路,采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。

该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备,具有体积小、输出功率大、失真小等特点。

并具有内部保护电路。

电路特点:[1].外接元件非常少。

(基本应用电路图3-2)[2].输出功率大,Po=18W(RL=4Ω)。

[3].采用超小型封装(TO-220),可提高组装密度。

[4].开机冲击极小。

[5].内含各种保护电路,因此工作安全可靠。

主要保护电路有:短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等。

音频功率放大器设计报告

音频功率放大器设计报告

杭州电子科技大学音频功率放大器设计报告一.设计要求☐设计并制作一个音频功率放大电路(电路形式不限),负载为扬声器,阻抗8Ω。

要求直流稳压电源供电,多级电压、功率放大。

输入音频线自备。

☐基本指标:☐频带宽度50Hz~20kHz,输出波形基本不失真;☐电路输出功率大于8W;☐输入阻抗:≥10kΩ;☐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。

二.实验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,组成框图如图1-1所示。

图1-1v i三. 设计思路及方案论证 设计思路:首先根据输出功率的确定电源大小和整个系统的增益。

∵音频功率放大器的输出功率P OM ≥8W 。

∴音频功率放大器的输出幅值若输入信号为5mV 时,整个放大系统的电压增益为:,即67dB 。

根据整个放大系统的电压增益,合理分配各级单元电路的增益。

功率放大器级(采用集成功放)电压放大倍数取30倍; 音调控制器放大器在中频(1KHz )处的电压放倍数取1; 前置放大器的电压放大倍数取80(考虑到实际电路中有衰减)。

方案选择: 1. 前置放大器:实验室可为我们提供NE5532运放,所以前置放大器将使用NE5532搭建电路。

为了保证输入电阻足够大,我们选择同相组态,由于同相组态中Av=1+R2/R1,根据设计要求,取R1=910Ω, R2=22K Ω。

具体电路图参见4-12. 音调控制电路:11.3OM V V≥=22601053.113=⨯==-iO M V V V ARp1:高音调节电位器Rp2:低音调节电位器电容C:音频信号输入耦合电容电容C1、C2:低音提升和衰减电容,一般选择C1=C2电容C3:高音提升和衰减作用,要求C3的值远远小于C1。

Abfzjvg音频功率放大器(课程设计报告)2

Abfzjvg音频功率放大器(课程设计报告)2

生命是永恒不断的创造, 因为在它内部蕴含着过剩的精力, 它不断流溢, 越出时间和空间的界限, 它不停地追求, 以形形色色的自我表现的形式表现出来。

--泰戈尔1 概述在介绍音频功率放大器的文章中, 有时会看到“THD+N”, THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写, 译成中文是“总谐波失真加噪声”。

它是音频功率放大器的一个主要性能指标, 也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。

THD+N性能指标THD+N表示失真+噪声, 因此THD+N自然越小越好。

但这个指标是在一定条件下测试的。

同一个音频功率放大器, 若改变其条件, 其THD+N的值会有很大的变动。

这里指的条件是, 一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN(一般常用1KHZ)、一定的输出功率Po下进行测试。

若改变了其中的条件, 其THD+N值是不同的。

例如, 某一音频功率放大器, 在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试, 其TDH+N=0.003%, 若将RL改成16欧, 使Po增加到50mW, VDD 及FIN不变, 所测的TDH+N=0.005%。

一般说, 输出功率小(如几十mW)的高质量音频功率放大器(如用于MP3播放机), 它的THD+N指标可达10-5, 具有较高的保真度。

输出几百mW的音频功率放大器, 要用扬声器放音, 其THD+N一般为10-4;输出功率在1~2W, 其THD+N更大些, 一般为0.1~0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关(如A类功放、D类功放), 例如D类功放的噪声较大, 则THD+N的值也较A类大。

这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的, 在实际上音频范围是20Hz~20kHz, 则在20Hz~20kHz范围测试时, 其THD+N要大得多。

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分立元件低频功放制作实验报告实验目的通过亲自实践,用分立元件搭接焊接成一个低频功放,在使其正常工作的基础上通过调试以达到优化的目的;通过此次试验验证模拟电子技术的有关理论,进一步巩固自身的基本知识和基础理论。

通过实验过程培养综合运用所学知识解决实际问题的工作能力;同时提高提高团队意识,加强协作精神。

实验原理由功放原理图可以看到,输入端的10UF的电解电容和220欧姆的电阻为滤波退耦电路,10UF 的电解电容有隔直流的作用。

能避免自激保证电路的稳定工作。

220欧姆的电阻可以用滑动电阻器代替改变输入信号的大小。

它的输入级是由三极管组成的差分式放大电路,利用它的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能。

在差分式电路中,无论温度变化还是电源电压的波动都会引起两管集电极电流以及相应的集电极电压相同的变化,效果相当于在两个输入端加入了共模信号,很好的抑制了零点漂移(就是当放大电路的输入端短路时,输出端还有缓慢变化的电压产生,即输出电压偏移原来的起始点而上下漂动。

当漂移电压的大小和有效信号电压相比时,就无法分辨是有效信号电压还是漂移电压,严重时漂移电压甚至把有效信号电压淹没了,使放大电路无法正常工作。

)可以看到在差分级是单入单出的。

T2基极上连的470欧姆电阻和过来的33K电位器构成一个T2与T5之间的级间电压串联负反馈,电压负反馈使输出电压基本维持恒定,总的来说维持了放大电路的增益稳定性。

由于输入信号在驱动级的幅度较大,所以动态过程中,放大器件可能工作到它的传输特性的非线性部分,因而使输出波形产生非线性失真,引入负反馈后可使这种非线性失真减少。

T3,两个稳压二极管,4.7K电阻,和T4,T5共同构成了利用二极管进行偏置的互补对称电路,其中T3为前置放大级,T4,T5组成互补输出级,T4,T5各发射极上的偏置电阻起到稳定三极管静态工作点的作用,而T3和T5各自基极和集电极间的15PF的电容对三极管而言起到消振的作用。

静态时,在D1,D2上产生的压降为T4,T5提供了一个适当的偏压,使之处于微导通状态,有信号时,电路工作在甲乙类,即使输入很小,基本上可以线性的进行放大。

此偏置电路很好的克服了叫越失真,但缺点是其偏执电压不易调整,这部分单元电路就构成了整个电路的驱动级。

T6,T7互补对称输出构成电路的功率放大级。

在信号输出端的10欧,100NF是用来消除相移的。

这是一个双电源电路,采用的是直流稳压电源,输出电压应为17V。

在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。

小功率稳压电源由电源变压器,整流,滤波,和稳压电路等四部分组成。

由图所示,电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值,然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。

由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤除,从而得到平滑的直流电压。

但这样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。

因而在整流滤波之后,还需接稳压电路。

稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压稳定。

如图采用了电容滤波。

桥式整流电路的优点是:输出电压高,纹波电压小,管子所承受的最大反向电压较低,同时因电源变压器在正,负半轴内都有电流供给负载,电源变压器得到了充分的利用,效率较高。

实验过程以上原理图都是经过MULTSIM10软件仿真以后,测试结果基本符合后确立的。

仿真无误后,就要着手动手实践,焊接电路板,进行调试。

在此之前,通过网络查清所需原件的一些参数以及封装。

元件清单。

(1)所需原件,原材料都购买好准备后,先检测一下原价的好坏,三极管相当于两个二极管,对NPN三极管而言,基极为“二极管”正极,发射极和集电极都为“二极管”负极,PNP则正好相反,根据二极管检测方法正想到同,反向截止即可判别三极管的好坏。

将三极管插入万用表的测试HEF的插座,可很容易判别出三极管类型和B,C,E极,并可读出三极管的放大倍数。

焊接三极管时尽量快速精准,以防烧坏三极管。

(2)进行焊接。

焊接前,先在电路板上进行合理的布局,进行焊接,焊接工艺尽量追求完美,电路布线尽量合理,避免平行布线,以防对电路引起干扰..(3)接地点也要安排合理,在多级放大电路中如果接地点安排不当,就会造成严重的干扰,若功率级输出电流比较大的时候,此电流通过导线产生的压降,与电源电压一起,作用于前置级,引起骚动,甚至产生震荡。

将各级的共同端都直接接到直流电源的共地点,实现一点接地方式则可克服上述弊端。

(4)焊接完成后,认真检查焊好的电路板,通过对照原理图,连线无误,原件放置也无误再一次检测各元件的好坏,尤其是三极管,有可能在焊时被烧坏。

通过用万用表检测各元件,都完好。

(5)此时将电源部分与功放电路部分不连接,首先通电测一下,直流稳压电源部分的输出电压是否正常。

通电后,将万用表打到直流挡,测得输出电压为+14.8V,—15.2V,偏小。

并且电源中有一个2.2MF的电解电容通电后迅速发烫。

但与它相对称的另一个2.2MF的电解电容和后面连接的另外两个4.7MF的电解电容正常,长时间也并不发烫。

并且由于电源部分被通电几次,发烫的那个2.2MF的电解电容顶部有明显的鼓起。

虽然电源输出电压相对所需电压较低,但用它给功放电路供电,功放似乎还是可以正常工作。

我们组的另一个人与我的情况相同,也是电源部分那个2.2MF的电解电容迅速发烫,当在长时间插了一段时间后,这个电解电容,“砰”一声爆了,它并没有从顶部爆破,而是从下部穿通了一个圆孔。

所以显然此直流稳压电源急需进一步改进。

后来我们将电源部分两个2.2MF的电解电容去了,其他部分不变。

将进一步改进的电源通电后用万用表测得稳定的输出的输出电压:+16.9V和—17.0V。

刚好符合我们理论所需要的电源电压值,并且长时间通电后,任何一个电容都没有发烫的情况,其他的部分也很正常。

(6)功放电路部分的四个偏置电阻是用电位器替代的,便于调节静态工作点(所谓静态工作点就是输入信号为零时,电路处于直流工作状态,这些直流电流、电压的数值在三极管特性曲线上表示为一个确定的点,设置静态工作点的目的就是要保证在被被放大的交流信号加入电路时,不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置,集电结反向偏置的三极管放大状态。

可以通过改变电路参数来改变静态工作点,这就可以设置静态工作点。

)(7)先把电位器按照原理图调节到相应阻值大小。

现在把电源部分和功放电路部分连接起来(此时空载),用手触摸每个元件,无异常,尤其三极管也没有发热的现象。

开始测静态工作点。

测得空载时,输出电压几乎为零,符合零输入另输出,正常;测得V CC,V EE正常;当测一个三极管极间电压时,不小心表笔短路了一下,而损坏了三极管,竟测出V BE=16V。

输入端10UF电解电容负极由于零输入电压值应很小几乎为零,但测得4.2V;再一次测空载输出电压,也不正常,为16V左右。

所以由于三极管的损坏,导致整个电路处于瘫痪状态。

(8)所以将那个由于短路而损坏的三击管2N3904坏了个好的。

再一次接通电路,测相关数据是否正常。

很遗憾的是,即便换了好的三极管,测得的电压值还是不正常,空载输出电压值依然很大,16V左右;此,断电,测元件是否还有坏的。

(9)经万用表检测其他元件都正常,但上图中的2N3906三极管已被击穿,后面的2N3904三极管检测基本正常。

因此我变将2N3906三极管换了一只好的。

替换焊好后,再一次用万用表测三极管,竟然刚焊好的三极管检测CE间还是导通的。

我将之前那个拆除下的2N3906三击管测了一下,却是正常的。

所以我推测,前面的2N3906三极管是好的,是由于后面的2N3904三极管BC之间击穿导致2N3906的CE间是导通的。

虽然2N3904好坏并没有明显的测出来。

之后我又将电路通过两次电,在测后面那个2N3904时,明显已被穿。

所以又坏了只好的2N3904三极管。

换好后,通电,再检测2N3906,CE间并无导通现象。

测了一下空载输出电压,—9.1MV,其他节点电压也基本正常,图中有标出。

空载(空载)VCC=17.16VVEE=-17.14输出电压:—9.1MV三极管T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7V BQ(v) —0.04 —0.01 16.4 0.67 —0.65 0.15 —16.93 V EQ(v) —0.66 —0.66 17.1 0.13 —0.03 0 —17.16 V CQ(v) 16.42 15.43 0.86 17.04 —17.68 17.13 0.02以上是每个三极管极点电压的测量值。

当接上负载喇叭时,静态的输出电压为—0.6MF,VCC=16.8V,VEE=—16.9V;(10)动态测量用函数信号发生器给电路输入f=1k的信号,输入振幅为0.22V,用示波器同时测量输入输出波形。

此时电路输出端接一个8欧姆的电阻,从输出波形读出:Vom=7.5V所以此时Av=V o/Vi=7.5V/0.22V=34Po=Uom^2/2RL=7.5*7.5/2*8W=3.516WPv=Po+Pt=(2VccV om)/(3.14*RL)=2*17.16*7.5/3.14*8=10.247W效率=Po/Pv=3.516/10.247*100%=34.3%或(V om/Vcc)*(3.14/4)*100%=34.3% 当输入电压波形再增大时,输出波形出现失真,先是正弦波的正半轴出现削顶失真,即饱和失真,随着输入波形逐渐增大,负半轴也开始失真。

若静态工作点Q较高时,输出易进入饱和区,输出波形将出现下削波;Q点设置较低时,输出又易进截止区,输出波形则出现上削顶。

显然无论是上削顶还是下削顶,都造成了输出波形的失真,为消除这些失真,应将Q点下移或上移。

上、下削波同时出现时,说明静态工作点设置的比较合理,只是输入信号太强不能完全通过,应减小输入信号。

而所测得输出波形的上,下削波并没有同时出项,说明静态工作点的设置还是不太合理。

实验总结与心得体会通过此次试验,最大的感受就是要想把这个看似简单的功放做好并不简单。

因为它不仅需要夯实的基础知识,还需要一定的动手能力,和遇到问题分析问题,解决问题的能力,还有很重要的是一定要坚持不懈。

总的来说这次功放做的并不成功,实验过程中总会发生一些由于粗心大意而犯得低级错误,如焊接工艺太粗(精湛的焊接工艺也是至关重要的一环),导线布局太乱,导致自激等一系列的不良问题,在测三极管时将管脚短路等。

在以后的实验过程中切记要仔细认真,杜绝低级错误的发生而导致实验的不顺利进行。

此次试验中,效率太低,至今还未得到良好的解决方法,虽调节了偏置电阻,但效果并不明显。

我觉得主要原因还是对于理论知识理解的不够透彻。

还有体会很深的一点是,团队协作很重要,俗话说“三个臭皮匠也顶一个诸葛亮”。

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