音频功率放大器实验报告_音频功率放大器课程设计报告本科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：电子电路安装与调试信息与电子工程学院电子科学与技术一、实验目的二、实验任务与要求三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……）四、主要仪器设备五、实验步骤与过程六、实验调试、实验数据记录七、实验结果和分析处理八、讨论、心得一、实验目的1、学习并初步掌握音频功率放大器的设计、调试方法。

2、学习并掌握电路布线、元器件安装和焊接。

3、掌握音频功率放大器各项主要性能及指标的调试方法。

二、实验任务与要求 1、设计(1)设计一音频功率放大器，使其达到如下主要技术指标：负载阻抗：R L =4Ω额定功率：P o =10W 带宽：BW ≥(50~15000) Hz 音调控制：低音：100Hz ±12dB 高音：10kHz ±12dB 失真度：γ≤3%输入灵敏度：U " i(2)设计满足以上设计要求的稳压电源。

2、在Altium Designer中画出原理图, 并进行PCB 板的编辑与设计。

3、根据给定的功率放大器的原理图（三），做如下工作：（1）分析计算晶体管前置放大器的直流工作电压、电流、输入电阻、输出电阻、各级放大器的交流增益。

（2）分析音调控制电路的工作原理，计算4个极端情况下的交流增益。

（3）安装实验电路板（4）调试和测试实验电路的增益、频响特性曲线、输入电阻和输出电阻、以及改变某实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_些电路参数后的性能测试（电路图中括号内的数字）。

（5）分析实验数据，并与理论计算值比较，讨论二者之间的误差和产生误差的原因。

三、实验原理和实验方案设计作为音频放大器的音源部分，其输出电平既有高至数百毫伏（如调谐器：50~500mV，线路输出：100~500mV），也有低至1mV （如话筒：1~5mV），相差达几百倍。

音频放大器就是要把这些不同大小的音源放大后驱动喇叭，发出同等强度的声音。

因此，根据不同音源的需要，可以画出音频放大器的原理框图，如图1所示。

P.2装订线图1音频功率放大器框图1、各部分电路电压增益的确定根据额定输出功率P o =10W和负载R L =4Ω，可求得输出电压为：V o ===6.32V所以整机中频电压增益为：A O um =V V =6.32V=63.2 i 100mV通常前置级产生的噪声对整个系统的影响最大，因此前置级的增益不宜太高，一般选取该级增益为：A um 1=5~10对音调控制电路无中频增益要求，一般选为：A um 2=1实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_因此，功放输出级电压增益应满足下式要求：A um 1A um 2A um 3≥A um对于话筒放大器，话筒输出约为5mV ，而音源线路输出约为100mV ，因此，话筒放大器的电压增益应为：A 100mVumic ≥5mV=20。

确定A um 1=10，A um 2=1，A um 3=6.32，A umic =20。

P.32、功放电源电压的确定为保证电路安全可靠工作，通常电路的最大输出功率P oM 比额定输出功率要大一些，一般取P oM =1.5P o 。

最大输出电压V om =≈7.75V ，峰峰值V pp =om =21.9V 。

考虑到功率管的饱和压降和串联电阻，电源电压必须大于输出峰-峰值电压。

使用双电源，则为±12~14V。

3、话筒放大器的设计话筒放大器电路图与给出图三相同，采用共射极放大电路放大，射极跟随器输出。

图2话筒放大电路3.1 I c 1、I c 2的确定电路的噪声系数与晶体管的工作点有关，晶体管I c 的选择应考虑噪声系数，9014型晶体管一般取几百微安。

实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_这里取900微安。

3.2 U C 1、U E 2的选择一般选取U C 1≈E C 1/2，U E 2≈E E 2/2 3.3 R 4、R 6、R 7的选取P.4R E C 1-U C 1I =E C 1，R E C 14=I E 2≈I C 2) 。

C 12I C 16+R 7≈2I C 1R 4=5KΩ，R 6=R 7=2.5KΩ3.4 R 2的确定增益A u 1=R 4/R 2=10, R 2=500Ω 3.5 R 8、C 4的确定R 3~58一般选取几百欧姆至几千欧姆，C 4≥2πf =3uFL R 8取R 8为5.1K ，C 4为3.3uF 。

3.6 补偿电容C 1的选择C 1为防止高频自激之用，一般取几十至几百pF 。

取C 1为270pF 。

3.7 耦合电容C 2C ~52≥32πf ，这里C 0取2.2uF 。

L R i 13.8 R 1的选择R 1的取值应与话筒的输出阻抗相当。

由图知为18K 。

3.9 R 3、R 5为反馈电路，这里R 3=R 5=20K。

C 6隔直，为2.2uF 。

实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_4、音调控制部分的设计4.1选择电路形式及其工作原理常用的音调控制电路有三种：一是衰减式RC 音调控制电路，其调节范围较宽，但容易产生失真；另一种是反馈型音调控制电路，其调节范围小一些，失真也小；第三种为图示式频率均衡电路，其电路复杂，多用于高级收录机和音响设备中。

为使电路简单，信号失真小，本实验采用反馈型音调控制电路。

电路形式为一反相放大器，输入阻抗为Z i ，反馈阻抗为Z f ，P.5其增益为A =-Z f Z 。

i当信号频率不同时，Z i ，Z f 也不同，从而增益随信号频率的改变而改变。

电路图如图所示。

图3音调控制电路其中C28、C29较大，当低频时起作用，高频时可看作短路。

C13、C14较小，低频时刻看作开路。

所以在低频时，C13、C14看作开路，又因为，运放的开环增益很大，输入阻抗很高，因此R17的影响可忽略不计。

运放增益A R 15-2P 1/j ωC 29+R 18uL =R P 1/j ωC 。

15-128+R 14实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_分析极端情况，滑动变阻器滑到左端，A 29+R 18uL =R 15P 1/j ωC R ，增益最大，滑动14变阻器滑到右端，A R 18uL =R ，增益最小，可以看出滑动变阻器从左滑到15P 1/j ωC 28+R 14右，增益由大变小，在中间时为1，因此R15在低频时实现了低音的提升和衰减。

P.6在高频时C28、C29看作短路，分析电路可得到与低频时相同的规律，高音的最大衰减量为A 28+R 30u 2min=R 30R ，最大提升量为A u 2max=R 28+R 30R 。

304.2设计①确定转折频率，电路的带宽在50~15KHz之间f L =f L 1=50Hz , f H =f H 1=15000kHz②确定滑动变阻器数值。

因为运放的输入阻抗很高，一般R id >500k Ω，所以R15，R28选用100k Ω的线性电位器。

③C 28=C 29=12πR =32nF15f L 1R R 2814=R 17=R 18=f /f 1=11.1K ΩL 2L 1-④R 3R16=f H 2/f =3.7KH 1-1C 113=C 14=2πf nFH 2R =1.416⑤C30为综合电容，与运放增益有关，会影响到音调控制的高频截止频率，这里C30为10pF 。

⑥C31与R19共同组成同相输入的阻抗，平衡偏置电流，C31为1nF ，R19为39K 。

⑦R29，R30与高音提升的增益有关，设高音增益最高为10，最低为1/10，则R 29=R 30=11.1K5、集成功放级设计5.1根据额定功率Po 和负载RL 的要求来选择集成块。

这里Po=10W，RL=4Ω，集成功实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_放选择TDA2030。

5.2参数确定功放电路如图所示P.7图4集成功放电路增益为A 1/j ωC 17P R 23up =1+1/j ωC 。

18+R 24中频段，C17可以视为开路，C18可以视为短路。

低频段，C17可以视为开路。

高频段，C18可以视为短路。

①R 24的取值范围一般在几十欧姆至几千欧姆均可。

取R 24为1K Ω。

②根据中频增益确定R 23。

A um 3≤A R 23up =R +1，R 23≥(A um 3-1) R 24=5.32K 24取R 23为6K Ω。

③C 17的选取C 117≤2πR =1.7nF23f H实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_取C 17为300pF 。

P.8④根据低频响应f L 来确定C 18。

C 18≥12πR =3.2u24f L取C 18为4.7u 。

⑤R21的选取考虑到差分放大器的平衡性，R21为功放的直流反馈电阻，因此R21=R23=6K。

⑥D1、D2的作用是为防止输出脉冲电压损坏集成电路，一般选用开关二极管。

⑦C19、R25为了使负载喇叭在高频段仍为纯电阻，需要加补偿电阻R25和补偿电容C19，一般选取R25≈RL=4Ω，C 119=2πf =1.3uFH (R L +R 8)⑧R20，C36R20为音量控制电阻，控制输入功放的电压，从而控制输出功率，这里取20K 的滑动变阻器。

C36为耦合电容，取10uF 。

6、前置放大电路设计前置放大电路为运算放大器电路，为一同相放大电路，电路如图所示。

实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_P.9。