简单音响电路的设计与实验

简单音响电路的设计与实验

一．设计任务

1.音响放大器设计

1）输出小信号进行放大扩音。

2.主要指标要求：

1.最大输出功率

02

P W

2.负载R L=8Ω。

3.频率变化范围f=20HZ-20KHZ

二. 实验目的

1.掌握模拟电路系统设计的基本方法。

2.掌握功率放大器的特性和质量参数的测试方法。

3.通过实验加深互补对称功率放大电路的理解。

4.学习电压放大倍数及最大不失真输出电压幅度的测试方法

三、实验说明

1、音响系统的组成框图

2、音响系统简介

1）功率放大器

功率放大器可采用分立元器件组成，也可以使用集成功率放大器，前者常用于大功率或要求较高的音响系统中，后者常用于小功率或要求不太高的音响系统中，使用集成功率放大器应注意：在任何情况下，集成功率放大器都不能工作在超过极限参数或绝对额定值所规定的工作条件下。

2）前置放大器

前置放大器属于小信号低噪声放大器。可采用分离元件电路，也可采用低

噪声运算放大器。采用分离元件电路时，为了减少噪声，一般静态工作点选取较低。

四、实验仪器

1、实验箱（TPE-A2）

2、.示波器（V212）

3、函数信号发生器（DF1642A ）

4、双通道交流毫伏表（AS2294D ）

5、台式数字万用表（VC8045）

6、扬声器 五、实验原理

1）前置放大器的设计

前置放大器实际就是对一个小信号进行放大的作用。因为功率放大器对输入信号有一定的要求，太弱的功率放大器“不理睬”，所以功率放大器之前需要增加一至数级的放大器。将小信号逐步放大到功率放大器需要的信号幅度。而反相比例放大电路使用比较方便，所以本实验采用了反相比例放大电路。如下图

1

R R U U A f i

O uf -

==

2）功率放大器的设计

功率放大器任务是将音频放大到足够推动扬声器，不同于前置放大器，功率放大器不仅对信号进行放大，而且放大了电流信号，以满足外接负载的功率要求。功率放大器还应具有频率特性平坦、高信噪比和优良的动态特性等功能。经过对比

采用互补对称功率放大电如上图

3）互补电路的基本工作原理

当有一个正弦信号Ｖi 输入时，在信号的负半周，信号经1V 管反向放大后加到 2V 管和 3V 管的基极，使 2V 管导通、3V 管截止。电源Ｖcc 通过 2V 管和ＲL 给电容2C 充电，从而在负载电阻 ＲL 上形成输出电压波形Ｖo 的正半周。

在输入信号Ｖi 的正半周， Ｖi 经 T 1管反向放大后，使 3V 管导通、2V 管截止。电容2C 通过3V 和ＲL 放电，在负载电阻ＲL 上形成输出电压波形Ｖo 的负半周。当输入电压连续变化时23,V V 交替工作，在负载上得到完整的正弦波。

4）几项主要指标及其测量方法

(1) 最大输出功率 Ｐom

在理想情况下，互补对称功率放大器的最大输出功率为

L

CC R U p 2

081∙≈

（1）

测量方法：给放大器输入频率 1kHz 的正弦信号，用示波器观察输出电压波形并用毫伏表测量输出电压的有效值。逐渐增大输入电压幅值，用示波器观察输出波形。直至输出波形达到临界削波时，读出此时毫伏表的读数ＶO ，即为该电路最大不失真输出电压的有效值。根据式（1）可求出最大输出功率ＰOM 。

(2) 电源供给的功率ＰV

互补对称功率放大器电源供给的功率ＰV 为：

V C C P V I = （2） 测量方法：在测量最大不失真输出电压ＶO 的同时， 在电源回路即在三极管

2V 和电容3C 之间的线路处串入电流表，读出此时的电流值就是电源输出的平均电流 Ｉ 。根据式 （2）可计算出电源供给的功率 ＰV 。

(3) 效率η

互补对称功率放大器的效率 η 为：

om V

P P η=

（3）

根据上面已求出的 Ｐom 和ＰV 值，可计算出放大器最大不失真输出时的效率。

(4) 晶体管的管耗ＰC

互补对称功率放大器的管耗ＰC 为：

C V om P P P =- （

根据上面已求出的ＰV 和 Ｐom 值，可求出功放管的管耗ＰC 。 五、实验步骤

1.前置放大电路的调试

（1）信号发生器为1KH Z ，示波显示输入信号幅值为10mV 的正弦波，接到放大器输入端，观察出波形是否失真，测量填入下表。

（2）保持信号发生器频率不变，幅值为5mV 的正弦波，接到放大器输入端，观察输出波形是否失真，测量填入下表。

实测 0199.4

9.9210.02V i

U A U =

=

=

0249.59.9

5

V i

U A U =

=

= 估算 01

1

10F

i

F V i

i

R U U R R A U U R =

=

=

=

相对误差

V V -A 9.92-10100%=

100%=0.8%

A 10V A ⨯⨯测估

估

V V -A 9.9-10100%=100%1%

A 10

V A ⨯⨯=测估

测

（3）、观察输入和输出波形相位

将示波器调节到双通道，同时观察输入信号10mv 和输出信号，说明两个波形的相位关系。

结论：0U 和i U 成反相的关系。

2.功率放大电路的调试

（1）调整电路的静态工作点，使M 点的电压为5.7V 。测出各点的电压。

实测 实测计算 估算 相对误差 V i (mV) V O (V) A V A V 10.02 99.4 9.92 10 0.8%

5 49.5 9.9 10 1% ()1V V 2V (V) 3V (V) V c V B V C

V B

V E V C V B V E 4.996

0.907

11.264 6.403

5.751

4.996

5.635