本科实验报告课程名称：电子电路安装与调试*名：***学院：信息与电子工程学院系：专业：电子科学与技术学号：**********指导教师：***2016 年7 月15 日实验报告课程名称：电子电路安装与调试 指导老师：王子立 成绩：__________________ 实验名称：音频功率放大器的设计、安装与调试 实验类型：设计型 同组学生姓名：_________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：4L R =Ω额定功率：10o P W =带 宽：(50~15000)BW Hz ≥ 音调控制：低音：10012Hz dB ± 高音：1012kHz dB ± 失真度：3%γ≤输入灵敏度：'100,5i i U mV U mV <<噪声功率：10N P mW ≤(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。

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o =10W P 和负载L =4R Ω，可求得输出电压为：o 6.32V V ===所以整机中频电压增益为：O i 6.32V 63.2100mVum V A V === 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：15~10um A =对音调控制电路无中频增益要求，一般选为：21um A =装订线实验名称：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：123um um um um A A A A ≥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：100205umic mVA mV≥=。

确定110um A =，21um A =，3 6.32um A =，20umic A =。

2、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oM P 比额定输出功率要大一些，一般取 1.5oM o P P =。

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

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

这里取900微安。

3.2 1C U 、2E U 的选择一般选取11/2C C U E ≈，22/2E E U E ≈ 3.3 4R 、6R 、7R 的选取1114112C C C C C E U E R I I -==，122671+)2C E C C E R R I I I ≈≈（。

4R =5K Ω，6R =7R =2.5K Ω3.4 2R 的确定增益1422/10,500u A R R R ===Ω 3.5 8R 、4C 的确定8R 一般选取几百欧姆至几千欧姆，483~532L C uF f R π≥=取8R 为5.1K ，4C 为3.3uF 。

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

取1C 为270pF 。

3.7 耦合电容2C213~52L i C f R π≥，这里0C 取2.2uF 。

3.8 1R 的选择1R 的取值应与话筒的输出阻抗相当。

由图知为18K 。

3.9 3R 、5R 为反馈电路，这里3R =5R =20K 。

6C 隔直，为2.2uF 。

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i Z ，反馈阻抗为f Z ，其增益为f iZ A Z =-。

当信号频率不同时，i Z ，f Z 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152291815128141/1/uL R j C R A R j C R ωω--+=+。

分析极端情况，滑动变阻器滑到左端，152918141/uL R j C R A R ω+=，增益最大，滑动变阻器滑到右端，181528141/uL R A R j C R ω=+，增益最小，可以看出滑动变阻器从左滑到右，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。

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302min2830u R A R R =+，最大提升量为28302max30u R R A R +=。

4.2设计①确定转折频率，电路的带宽在50~15KHz 之间1150,15000L L H H f f Hz f f kHz ====②确定滑动变阻器数值。

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

③28291511322L C C nF R f π===281417182111.1/1L L R R R R K f f ====Ω-④16213 3.7/1H H RR K f f ==-13142161 1.42H C C nF f R π===⑤C30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293011.1R R K ==5、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，集成功放选择TDA2030。

5.2参数确定功放电路如图所示图 4 集成功放电路增益为172318241/11/up j C R A j C R ωω=++。

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。

①24R 的取值范围一般在几十欧姆至几千欧姆均可。

取24R 为1K Ω。

②根据中频增益确定23R 。

233241um up R A A R ≤=+，23324(1) 5.32um R A R K ≥-= 取23R 为6K Ω。

③17C 的选取172311.72HC nF R f π≤=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17C 为300pF 。

④根据低频响应L f 来确定18C 。

182413.22LC u R f π≥=取18C 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，19811.32()H L C uF f R R π==+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_图 5 前置放大电路增益13101121/1um R j C A R ω=+10C 会影响其输出的高频截止频率，低频时不影响，可视为开路。

开关拨至上时与话筒放大器相连，拨至下时直接与输入相连，方便调试时测量各个模块和整体电路。

①12R 取值一般为几千欧姆，这里取5K 。

②计算13R 、10C13112(1)45um R A R K =-=101312402HC pF R f π≤=，取10C 为10pF 。

③R11为偏置电阻，其值过小会影响放大器的输入阻抗，一般选取几十至几千欧姆，这里选取5k 。

④耦合电容C991(3~10)(2~6.4)2L C uF uF f R π≥=取C9为10uF 。

7、电源电路图 6 电源电路电源电路如图所示，输入电源±14V ，四个二极管整流，得到直流电压，VDD ，VSS ，经过R24、R27压降后得到±5V 的电源，DZ1，DZ2稳压滤波，电容作用为滤波。