扩音机电路的综合测试 实验报告

实验报告

课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：张德华成绩：__________________ 实验名称：扩音机电路的综合测试实验类型：模拟电路实验 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1.熟悉集成功放的基本特点；

2.了解放大电路的频率特性及音调控制原理；

3.学习扩音机电路的测试方法，测试各项指标及电路的音调控制特性；

4.学习手工焊接和电路布局、布线、组装方法；

5.提高电子电路的综合调试能力。 二、实验内容和原理 实验内容：

1.测量各级电路的静态工作点；

2.测试前置级、音调控制级、功率放大级的电压增益和整机增益；

3.测量各项指标：

⑴最大不失真输出电压V omax ； ⑵输入灵敏度V imax ； ⑶最大输出功率P o ； 4.整机电路的频率响应； 5.整机高低音控制特性； 6.噪声电压V N ； 7.听音实验。 实验原理：

1.整机电路原理图：

2.前置级电路：

由A1组成的前置放大电路是一个同相输入比例放大器，电路的闭环特性如下：

理想闭环电压增益：

输入电阻R if = R1，输出电阻R of = 0

扩音机电路的增益是很高的，而扩音机的噪声主要取决于前置放大器的性能。为了减小前置级放大器的噪声，第一级要选用低噪声的运放。另外，如输入线的屏蔽情况，地线的安装等等都对噪声有很大影响。

3.音调控制级电路：

常用的音调控制电路有三种形式，一是衰减式RC音调控制电路，其调节范围宽，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，但失真小；第三种是混合式音调控制电路，其电路复杂，多用于高级收录机。为使电路简单而失真又小，本音调控制电路中采用了由阻容网络组成的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，从而达到音调控制的目的。

4.功率输出级电路：

TDA2030A功率集成电路的内部电路包含由恒流源差动放大电路构成的输入级、中间电压放大级，复合互补对称式OCL 电路构成的输出级；启动和偏置电路以及短路、过热保护电路等。

TDA2030A的电源电压为±6V~±22V，静态电流为50mA（典型值）；1脚的输入阻抗为5MΩ（典型值），当电压增益为26dB、R L=4Ω时，输出功率P o=15W。频带宽为100kHz。电源为±14V、负载电阻为4Ω时，输出功率达18W。

为了提高电路稳定性，减小输出波形失真，功放级通过R10，R9，C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F≈1。对于交流信号而言，因为C9足够大，在通频带内可视为短路，因而该电路的电压增益由电阻R9、R10决定。电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿电感性负载，避免自激和过电压。

5.扩音机电路的一些主要技术指标：

⑴额定输出功率P o

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：

U o亦称额定输出电压；

⑵静态功耗P Q

指放大器处于静态情况下所消耗的电源功率；

⑶效率

放大器在达到额定输出功率时，输出功率P o对电源功率P E的百分比，用η表示：

⑷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；

⑸音调控制范围

为了改善放大器的频率响应，常对高、低频增益进行控制，如提升或衰减若干分贝，而对中频增益不产生影响。若未

控制的输出幅度为U o，而控制后的输出幅度为U o1，则音调控制范围为

⑹非线性失真γ

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：

式中：U1为输出电压基波分量有效值；U2、U3…U n分别为二次、三次…n次谐波分量有效值。γ可由失真度测量仪测得；

⑺噪声电压V N

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V N，噪声电压是扩音机机内各种噪声经放大后

的总和；

⑻输入灵敏度U imax

保证扩音机在额定的输出功率时所需的输入信号。

三、主要仪器设备

1.TDS1002C-EDU型数字示波器；

2.DG1022U信号发生器；

3.万用表；

4.直流稳压电源；

5.扩音机电路焊装组件。

四、操作方法和实验步骤

1.测量各级电路的静态工作点：

将电路三级拆开，分别上电测试运放各引脚电压值，注意万用表绝不可同时触碰到多个引脚，否则将造成运放短路，

损坏器件。

2.测试前置级、音调控制级、功率放大级的电压增益和整机增益：

在下列条件下测试：

⑴音量电位器RP3置于最大位置；

⑵音调控制电位器置中心位置；

⑶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；

⑷输入信号频率为1KHz的正弦波。

3.测量各项指标：

⑴最大不失真输出电压V omax(或V opp)；

⑵输入灵敏度V imax；

⑶最大输出功率P o；

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（改用示波器）测

出输入RMS和输出电压。此时的输入电压就是最大输入灵敏度V imax（V imax< 100mV）；输出电压就是最大不失真输出电压V omax。

同时可得最大输出功率：

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R P1和R P2放在中心位置），保持输入信号幅度不变，并且改变输入信号V i 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V o 的0.707倍时，所对应的频率f L 和f H 。一般要求频带不小于50Hz ～20kHz 。

5.整机高低音控制特性：

先将R P1、R P2电位器旋至中间位置，减小输入信号幅度（f=1kHz ），使输出电压为最大输出电压的10％左右。并保持V i 不变，测出V o ，算出中频（f=1kHz ）时的A V ；

⑴f =100Hz 时的音调控制特性使电位器R P1旋至二个极端位置A 和B ，依次测出A V A 和A VB （即测出V OA 和V OB ）,并由此计算出V OA /V OB ；

⑵f =10kHz 时的音调控制特性使电位器R P2旋至二个极端位置C 和D ，依次测出A VC 和A VD （即测出V OC 和V OD ）,并由此计算出V OC /V OD 。

6.噪声电压V N ：

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V N 。

7.听音实验：

将信号送入扩音机电路，逐一改变音调电位器R P1和R P2，试听喇叭发音情况。

五、实验数据记录和处理

1.测量各级电路的静态工作点：

引脚

μA741

7 +14.91V +14.91V

0 0 6

引脚

TDA2030

-14.39V

0 A 1仿真电路图：

A1仿真结果：

A2仿真电路图：

A2仿真结果：

A3仿真电路图：

A3仿真结果：

2.测试前置级、音调控制级、功率放大级的电压增益和整机增益：

前置级 音调控制级

功率放大级

整机

624mV V

17.0V V 3.46V V

16.8V

左图为前置级输出电压，右图为音调控制级输出电压；

左图为功率放大级输出电压，右图为整机输出电压；

前置级仿真波形：

数据测量：

音调控制级仿真波形：

数据测量：

功率放大级仿真波形：

数据测量：

整机仿真电路图：

整机仿真波形：

数据测量：

3.测量各项指标：

⑴最大不失真输出电压V omax(或V opp)；

⑵输入灵敏度V imax；

⑴最大不失真输出电压V omax

仿真波形：

数据测量：

⑵输入灵敏度V imax

此时输入电压为50.5mV。

4.整机电路的频率响应：

1kHz参考波形。

仿真波形：

数据测量：

5.整机高低音控制特性：

⑴f=100Hz时的音调控制特性使电位器R P1旋至二个极端位置A和B，依次测出A V A和A VB（即测出V OA和V OB）,并由此计算

出V OA/V OB；

仿真波形：

数据测量：

⑵f=10kHz时的音调控制特性使电位器R P2旋至二个极端位置C和D，依次测出A VC和A VD（即测出V OC和V OD）,并由此计算

出V OC/V OD；

仿真波形：

数据测量：

因波形陷入自激振荡，经调试无法解决，故无法测量数据。

6.噪声电压V N：

V N=39.2mV。

仿真波形：

数据测量：

六、实验结果与分析

1.测量各级电路的静态工作点：

引脚

μA741

实测值

仿真值 实测值 仿真值

4 -14.91V -14.1840V

-14.91V -14.1840V

3 0 0 0

引脚

TDA2030

5 +14.39V +15.00V

2 0 0 4 0 -0.0027V 2.测试前置级、音调控制级、功率放大级的电压增益和整机增益：

A

实测值 仿真值

音调控制级 566.7 0.999 整机

168

200.100

3.测量各项指标：

⑴最大不失真输出电压V omax (或V opp )； 实测值

8.29V ；仿真值9.96V 。 ⑵输入灵敏度V imax ；

实测值50.5mV ；仿真值50mV 。 ⑶最大输出功率P o ；

实测值8.59W ；仿真值12.4002W 。

4.整机电路的频率响应：

实测通频带为47.9765Hz~20kHz ；仿真通频带为10Hz~23.933kHz 。

5.整机高低音控制特性：

实测值 仿真值

V OC /V OD

16.095

N/A

6.噪声电压V N ：

实测值为39.2mV ；仿真值为

2.6925mV 。

7.听音实验：

扩音电路可正常完成功能，依次旋转R P1、R P2、R P3三个电位器可分别听到低音变化、高音变化、音量变化。

七、讨论、心得

初次实验时无法正常测量通频带下限频率，且上限频率不达标，经询问老师得知该项指标受布线影响，再次布线后指标合格；

仿真时对参数扫描分析运用得不熟练，经自学后基本解决。 另附其余仿真结果：

音调控制级频率响应波形

音调控制级低音调试波形

负载功率电流波形