功率放大器的设计报告
功率放大器设计与仿真 1、 绪论 功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能地小,效率尽可能高。 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写,意为无输出电容的功率放大器。采用了两组电源供电,使用了正负电源。在输入电压不太高的情况下,也能获得较大的输出频率。省去了输出端的耦合电容,使放大器的频率特性得到扩展。OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器,它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点,因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。 功率放大器可分为三种工作状态:(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点,输出的是一种没有削波失真的完整信号,但效率较低。(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处,放大器只有半波输出,存在严重的失真。 (3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处,克服了乙类互补电路产生交越失真,提高了效率。 因此,本设计可采用甲乙类互补电路。 2
2、内容摘要 本设计中要求用运放作为电压推动级,电流放大器为ocl电路。在输入电压增益为40DB时,负载电阻RL等于8Ω的条件下最大输出不失真功率Po≥2W,并测出输入信号为1kz,200mv正弦波信号。 功率放大电路实质上是能量转换电路,它主要要求输出功率尽可能大,效率尽可能的高,非线性失真尽可能要小,功率器件的散热较好。 本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类,其目的是为了减少“交越失真”。 由于两管的工作点稍高于截止点,因而均有一很小的静态工作电流ICQ。 这样,便可克服管子的死区电压,使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化,从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级,前者为后者提供一定的电压幅度,后者则向负载提供足够的信号频率,以驱动负载工作。 因此,需要设计两部分,即驱动级和功率输出级。
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一、 设计题目及要求 1. 设计题目 功率放大器设计与仿真 2. 设计要求(任务): 用运放作为电压推动级,电流放大级为OCL电路。 (1)输入信号:1kz,有效值Ui≤200mV; (2)最大输出功率:PO≥2W; (3)负载电阻:RL=8Ω; 二、设计思路与步骤 设计一个功率放大电路。电路主要由两大部分组成,即驱动级和输出级,驱动级如果采用分立元件,其内部电路较为复杂,它由输入级、中间级、输出级及偏置电路四部分组成,这样会加大计算的难度且不易在实际工程中使用。因此,本电路采用集成元件实现。 集成运算放大电器是一种直接耦合的多级放大电路,具有放大倍数高、输入电阻高、输出电阻低的特点,为后面的电路提供足够的电压幅度。
设计的一般步骤:首先,根据题目的分析确定目标,设计整个系统是由哪些模块组成,各个模块之间的信号传输,并设计OCL功率放大器的初步电路图。并考虑要用到元器件有哪些?
其次,对系统进行分析,根据系统功能,选择各模块所用的电路形式和其具有的功能。
然后,进行参数的选择和确定,根据系统指标的要求,确定各模块在电路中的元件参数。
最后,得出总电路图,连接各模块的电路,并进行仿真和调试,多次重复得出正确的结果。 4
三、 整体电路框图 OCL互补对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级,前者为后者提供一定的电压幅度,后者则向负载提供足够的信号频率,以驱动负载工作。
3.1.1电路整体结构框图
四、 电路图与电路分析 4.1 基本反向运算放大电路 (驱动级) 从集成运放的符号看,可以把它看作是一个双端输入、单端输出、具有高
差模放大倍数和抑制温度漂移能力的放大电路。运算放大器可用下图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中5、6为两个信号输入端,2、7为正、负电源端,1为输出端。5为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;6为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同.它在电路图中可构成反向比例运算电路。
4.1.1集成运放电路
输入交流信号 驱动级 运算放大器电路 负反馈电路 末级功放电路OCL互补对称功放电路 输 出 保护
输出级 偏置电路 5
如上图4.1.1所示,输入电压通过R1作于运放的反向端,R3跨接在运放的输入端和反向端之间,同相端接地。 由“虚断”、“虚短”、“虚地”的概念可求出其电压增益: v i/R1=_-v0/R3 Av=u0/ui=-R3/R1 由上图中数据计算得其放大倍数 Av=u0/ui=-R3/R1=-600/10=60倍 集成运放的仿真图如下
4.1.2集成运放的仿真电路图 1) 若输入信号Ui=200mv,频率=100HZ的正弦波时 6
可得如下的波形图 4.1.3仿真波形图 由以上波形图可知 通道A的电压有效幅值为200mv,通道B的电压的幅值为100v 放大倍数Av=100/0.2=500倍 通过调节通道B的电压值可得到不同的电压放大倍数。 2) 点击幅频按钮可以在波特图观察窗口显示幅频特性曲线
4.1.4频率特性曲线图 3) 点击相频按钮可以在波特图观察窗口显示相频特性曲线
4.1.5相频特性曲线图 7
4.2 OCL互补对称电路 1) 双电源供电; 2) 输出端不加隔直电容。 C的作用:隔直通交;储存电能,代替一个电源。
4.2.1消除交越失真的多级OCL电路 其仿真电路图如下
4.2.2多级放大的OCL仿真电路图 8
调节RP2=50%时,其波形图如下: 4.2.3仿真波形图 将上图两二极管短路,其仿真电路图如下:
4.2.4二极管短路仿真电路图 其波形图为
4.2.5二极管短路仿真波形图 9
观察波形图可知当二极管被短路时,电路将出现较为严重的失真现象。
由此可以看出利用二极管进行偏置的互补对称电路可以克服电路的失真现象。
3) 静态分析 工作原理 三极管Q1和Q2为NPN型管和PNP型管,Q1、Q2组成互补输出级。 静态时,在D3、D4上产生的压降为Q1、Q2提供了一个适当的偏压,使之处于微导通状态。由于电路对称,静态时ic1=ic2,iL=0,v0=0。而当有信号时,由于电路工作在甲乙类,即使vi很小,基本上可线性地进行放大。 动态时,当信号处于正半周时,Q2截止,Q1承担放大任务,有电流通过负载RL。而当信号处于负半周时,Q1截止,Q2承担放大任务,仍有电流流过负载RL。这样就能实现静态时两管不导电,而有信号时Q1、Q2轮流导电。 静态时支路的电流0I可由下式计算: I0=(VCC+VSS-2VD)/(R4+RB+R6) 式中,DV为二极管的正向导通压降。 为了减少静态功耗和克服交越失真,静态时Q1、Q3应工作在微导通状态,即满足下列关系: VD1+VD2=VB1+VBE2 称此状态为甲乙类状态。二极管1D、2D与三极管Q1、Q2应为同类型的半导体材料,如1D、2D为硅二极管2N3094和2N3096,则Q1、Q3应为硅三极管。RP2用于调整复合管的微导通状态,其调整范围不能太大,一般采用几百欧姆或1K电位器,安装电路时首先应使RB的阻值为0,在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因为RP2的阻值较大而使复合管损坏。 4) 静态工作点设置 为防止输出端与负载RL直接耦合,造成直流电流对负载的影响,输出端的静态电位必须为零。若输出端电位不为零,可能会造成负载的发热等一系列的问题,解决方法是在输出端加电容。 假设参数完全对称,静态时功放的输出端UO对地的电位应为0,Uo=0,输出点称为“交流零点”。 10
Q1、Q2工作在乙类状态,输出信号会出现失真,0I过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑,对于数瓦的功放,一般取0I=1mA~3mA,以使Q1、Q2工作在甲乙类状态。 5) 参数的计算 电源电压的确定
(1)交流电源200mV由示波器提供。 (2)直流电源电压的计算: 电源电压的高低,决定着输出电压的大小,而输出电压又由输出功率决定,所以指标给定了输出功率,即可求出电源电压:
因为LomLooRVRVP22)21( 所以输出电压最大值VOM=2*PO*RL取绝对值,本次试验选取VCC=+12V,VSS=-12V。
(3) 若取静态电流0I=1mA,由下式: I0=(VCC+VSS-2VD)/(R4+R6+RB) 得R4+R6+RB=(24-1.4)/1mA=22.6k R4=(VCC-VBE1)/I0=(12-0.7)/1mA=11.3K 由电路的对称性取R4=R6=11K,RB为1K的电位器,用于调节电路的失真波形。 由工程经验知: R8和R12用于减少复合管的穿透电流,提高电路的稳定性,一般为几十欧姆到几百欧姆。R13、R14为负反馈电路,可以改善功放的性能,一般为几欧姆。R7、R9称为平衡电阻,使1T、3T的输出对称,一般为几十欧姆至几百欧姆。 (4)本设计电路的总体设计图如下 这是由集成运放与晶体管组成的OCL功放电路如下图所示。其中运放为驱动级,晶体管Q1-Q4组成复合式晶体互补对称电路。
OCL功率放大器
带三段均衡的OCL功率放大器(C题)设计报告功率放大器摘要:本设计主要是音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,输出的功率尽可能大(功放管的电压和电流变化范围很大),输出信号的非线性失真尽可能的小(在大信号状态下,电压、电流摆动幅度很大,极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区),效率尽可能高(负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比),实现了对功率的放大作用。
功率放大电路的电路形式很多,有双电源供电的OCL互补对称功放电路,单电源供电的OTL功放电路,BTL桥式推挽电路和变压器耦合功放电路,等等。
我选用的是双电源供电的OCL互补对称功放电路。
本次设计选用了双运放LM358、二端接口若干、三极管9013、9012、BD237、BD238、TIP41、TIP42、L7812、L7912、电阻若干、电容若干、构成了三段均衡电路和功率放大电路。
经测试成功的使功率放大,达到了对声音的放大效果。
关键字:LM358 功率放大1 方案比较与论证方案一:采用LM358双运放设计电路和四个三极管组成,运放为电路的驱动级电路。
差分电压±30V,输入电压±16.5V。
四个三极管构成功率输出级由双电源供电的OCL互补功放电路构成。
为了克服交越失真,由二极管和电阻构成输出级的偏置电路。
为了稳定工作状态和功率增益并减小失真,电路中引入电压串联负反馈。
功率放大器的作用是给音响放大器的负载(一般是扬声器)提供所需要的输出功率。
方案二:采用LM324通用四运算放大器,双列直插8脚封装,其内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“V o”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放,输出端V o的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。
OTL功率放大器实验报告(DOC)
课程设计课程名称模拟电子技术题目名称功率放大器专业班级12网络工程本2学生姓名郭能学号***********指导教师孙艳孙长伟二○一三年十二月二十三日目录引言 (2)一、设计任务与要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)二、方案设计 (3)三、总原理图及元器件清单 (4)四、电路仿真与调试 (6)五、性能测试与分析 (7)六、总结 (8)七、参考文献 (8)OTL功率放大器引言:OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。
过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式,以解决阻抗变换问题,使电路得到最佳负载值。
但是,这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点,目前已较少使用。
OTL电路不再用输出变压器,而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路,使电路轻便、适于电路的集成化,只要输出电容的容量足够大,电路的频率特性也能保证,是目前常见的一种功率放大电路。
它的特点是:采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出),有输出电容,单电源供电,电路轻便可靠。
两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致,互补对称,均为射随组态,串联,中间两管子的射极作为输出)。
1:设计任务与要求1.1设计任务: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.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
3.掌握OTL音频功率放大器的设计方法,基本工作原理和性能指标测试方法。
4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试,进一步加深对互补对称功率放大电路的理解,增强实际动手能力。
1.2 设计要求:1.设计时要综合考虑实用,经济并满足性能指标的要求,合理选用元器件。
2.广泛查阅相关的资料,不懂的地方积极向老师同学请教,讨论。
OCL功率放大器设计
OCL功率放大器设计一.主要技术指标:1.最大不失真输出功率:Pom≥8W;2.负载阻抗(扬声器):RL=10Ω;3.频率响应:f=50Hz~20KHz(±3dB);4.非线性失真系数:r≤功率放大器1%;5.输入灵敏度:Vi≤300mV;6.稳定性:电源升高和降低±20%时输出零点漂移≤100mV;7.躁声电压:Vn≤15mV;二.实验仪器:直流稳压电源低频信号发生器一台一台低频毫伏表示波器万用表一台一台一块一台一台晶体管图示仪失真度测量仪三.实验要求:1.认真阅读指导书中OCL电路的设计和调试方法,体会和掌握工程估算方法。
2.对各级电路进行估算,确定具体电路形式,选定元件参数,对主要指标校核验算。
3.元件测试挑选,组装焊接,调试和测量电路性能指标。
经过实验,修改预设计方案,直到达到指标要求为止。
4.按规范写出设计报告。
四、电路设计:(一)选择电路形式:说明:输出级是由T6、T8和T7、T9组成的复合互补对称电路,可以得到较大的功率输出,电阻R12、R14用来减小复合管的穿透电流,增加电路的稳定性。
偏置电路用三极管T5组成恒压电路。
激励采用T4组成的共射放大电路。
输入级是由T1、T2、T3组成的带恒流源的差分放大电路,减小直流漂移,并且引入深度负反馈,进一步稳定输出点的静态零电平。
(二)确定电源电压电源电压的高低决定着输出电压的大小,而输出电压又由输出功率来决定。
当输出功率达到最大是,管子已接近饱和,此时输出电压接近电源电压,所以为保证功放的最大不失真功率Pom达到指标,电源电压必须大于最大输出电压。
考虑到管子的饱和压降以及发射级电阻的降压作用,我们用下式表示电源电压与最大输出电压的关系:Vom=η2PomRL所以Ec=15v其中η称为电源利用效率。
一般取0.6-0.81.电源电压设Pom=8wRL=10欧电源利用效率取0.8Ec=15v(三)估算功率输出级电路2.选择大功率管T8,T9Vcema某≈2Ec=30v忽略管压降,则Ic8ma某≈Ec/RL=1.5AIc9ma某≈Ec/RL=1.5A单管最大集电极功耗:Pc8ma某=Pc9ma某=0.2Poma某+IoEc=1.8w其中Io为功率管的静态电流,一般取Io=20~30mA根据功率管极限参数选择T8和T9:选择合适的大功率管,其极限参数应满足:R920Ohmw1T4Key=A50100pFW2R25kOhm2N3906Q1V116V某SC1GTR8Key=A2.23kOhm500kOhmT5R61.56kOhmR72N2222A2N4401T8ZT某851ABC110uF-POLT1T2R1280Ohm2N2222A2N2222A30kOhmR5449OhmC547uF-POL2N2222AD1R43.32kOhm1N4003GPC447uF-POLR101.6kOhmR138.8OhmT3某FG1RL10OhmC2R10.01uF30kOhm2N4403T7T9ZT某851R30.35kOhmD21N4003GPR11R14600Ohm80Ohm某MM1图2.1整机电路︳V(BR)CEO︳≥Vcema某ICM≥Ic8ma某PCM≥Pc8ma某因为互补对称电路要求两管参数尽量对称,故应使两管的放大倍数相等。
OCL功率放大器报告
1 绪论功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能地小,效率尽可能高。
音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
音频频率范围约为20 Hz~20 kHz,因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。
本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。
在输入正弦波幅度=200mV,负载电阻等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W,功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz,在最大输出功率下非线性失真系数r≤3%。
驱动级应用运算放大器μA741来驱动互补输出级功放电路,功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。
为了克服交越失真,由二极管和电阻构成输出级的偏置电路,以使输出级工作于甲乙类状态。
为了稳定工作状态和功率增益并减小失真,电路中引入电压串联负反馈。
本课程设计是一个OCL功率放大器,该放大器采用复合管无输出耦合电容,并采用正负两组双电源供电。
综合了模拟电路中的许多理论知识,巩固了用运放和三级管组成电路的应用,负反馈放大电路基本运算电路的性能与作用。
本设计报告首先对音频功率放大器进行了简单的介绍,选择放大电路的设计方案。
选择好合理的方案后对电路的基本构成进行了分析,设计出电路图并且分析该电路,按照课程设计任务书对参数进行分析计算使电路的参数满足设计要求。
并且通过ORCAD软件设计出电路图,并对所设计电路工作原理进行分析。
利用ORCAD软件对所设计的电路进行模拟与仿真分析分别对静态工作点,瞬态波形分析,频率分析等,对ORCAD进行了一定的简介。
然后利用PROTEL软件绘制该电路的PCB印制电路板图,并且对PROTEEL软件进行了一定的简介。
最后对电路在面包板上进行连接和到实验室进行调试。
写出相关总结和心得体会。
2 音频功率放大器音频功放的性能指标音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,效率尽可能高。
电子技术课程设计----OTL功率放大器
电子技术课程设计----OTL功率放大器课程设计报告课程名称:电子技术课程设计设计题目:OTL功率放大器课程设计摘要功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出的信号的非线形失真尽可能的小,效率尽可能的高。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器,也有专集成电路功率放大器。
本文设计的是一个OTL 功率放大器,该放大器采用TDA2030音频放大器芯片,TDA2030音频放大器电路是最常用到的音频功率放大电路,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。
采用正输出单电源供电。
文中介绍了该放大器和运用LM317三端可调正稳压器集成电路组成的可调稳压电源的具体设计。
其次本次实物产品采用PCB印制电路板制作(单面板)使其性能良好满足1课程设计设计要求和外表美观。
关键词:LM317三端可调正稳压器集成单电源供电电路;OTL功率放大电路;TDA2030音频放大器;交越失真;无输出耦合电容;输出功率;反馈网络;三端可调集成稳压电路;PCB单面板。
2课程设计目录设计要求........................................................................................................................ (1)1、方案论证与对比 (1)1.1、总体方案设计........................................................................................................................ . (1)1.2方案一........................................................................................................................ . (2)1.2 方案二........................................................................................................................ (3)1.3 两种方案的对比........................................................................................................................ .. 42、电源部分的设计 (5)2.1总体方案设计........................................................................................................................ . (5)2.2方案论证与对比........................................................................................................................ (5)2.2.1方案一........................................................................................................................ . (5)2.2.2方案二........................................................................................................................ . (6)2.2.3两种方案的对比........................................................................................................................ (7)3.单元电路设计及元器件选择和电路参数计算 (8)3.1 单元电路设计与原理说明 (8)3.2 电路参数计算........................................................................................................................ (9)3.3功率的计算........................................................................................................................ .. (9)3.4电源部分........................................................................................................................ . (10)4.2 绘制电路原理图.........................................................................................................................114.3 对实物电路进行调试并记录数据 (11)4.3.1电路调整与测试........................................................................................................................ . (11)4.3.2通电观察........................................................................................................................ . (14)4.3.3 OTL功放部分的检测.........................................................................................................................154.4 数据分析及误差分析 (15)5. 设计体会与总结 (15)6、元器件及仪器设备明细表 (16)7、参考文献........................................................................................................................ . (17)8 致谢........................................................................................................................ (18)9 附录........................................................................................................................ .. (18)附录A 相关电路图.........................................................................................................................18附录B:相关芯片资料 (20)3OTL功率放大器设计设计要求1. 额定输出功率P0>=10W2. 负载阻抗RL=8欧3. 采用全部或部分分立元件电路设计一种OTL音频功率放大器。
OCL低频功率放大器设计报告
--.可修编. 任务书一、设计任务1.已知条件输入电压幅值U im〈0.1V,负载电阻R L=82.指标要求输出功率> 4W,输出电阻>40K ,工作频率20Hz -20KHz。
二、设计要求1.根据设计指标要求进行预设计,确定电路形式,估算元件参数并选择元器件。
2.根据设计的电路利用理论公式,核算有关指标能否达到设计要求。
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,另画出设计电路图(A3 图纸),完成相应答辩。
三、参考资料1.立主编. 电工学实验指导. :高等教育,20052.高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. :电子工业,20043.云,等编著.现代电子技术实践课程指导.:机械工业,20034.万臣主编.模拟电子技术基础实验与课程设计. :电子工业,20015.高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.:电子工业,2002目录一、设计题目以及要求 (3)二、设计思路 (4)三、OCL电路原理图设计 (6)四、OCL功率放大电路参数确定 (8)五、OCL电路的仿真 (9)六、总结与体会 (15)七、附录 (17)八.参考资料 (18)一、设计题目以及要求1、设计任务1)负载阻抗Ω=8L R ,输入电压幅值U IM <0.1V ;2)指标要求输出功率> 4W ,输出电阻>40K , 工作频率 20Hz -20KHz 2、设计要求1)根据设计指标要求进行预设计,确定电路形式,估算元件参数并选择元器件。
2)根据设计的电路利用理论公式,核算有关指标能否达到设计要求。
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,另画出设计电路图(A3 图纸),完成相应答辩。
二、设计思路1.三类OCL互补对称电路特点甲类优点:无交越失真和开关失真,而且谐波分量中主要是偶次谐波,在听感上低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、层次感好缺点:效率低,容易发热和对散热要求高而未能在大功率的放大器中得到广泛应用。
功率放大器 实验报告
功率放大器的组装与设计实验目的:培养综合能力,动手能力,分析能力,提高和巩固模电知识,熟悉常见的元器件,和基本焊接方法。
实验仪器:函数发生器,收音机(其他能发出声音的声音源均可),音响,焊接常用的器材如电烙铁,焊锡丝,吸锡泵,镊子等。
实验原理第一部分:1.作用与组成声频放大器又称音频放大器,低频放大器或扩音机,顾名思义,它是放大电信号的装置。
由于各种信号源(声源)输入的信号很弱(几毫伏到1-2伏),不足以推定扬声器放声,因此必须将这些微弱的信号进行放大。
从高保真意义上讲,要求放大器如实地放大原信号,即原汁原味,但从广义上讲,为了使声明更动听,又常常对信号进行必要而适当的修饰与加工。
按声频放大器中各部分的功能不同,可将其分成两部分:其一为前置放大器(还可细分为信号源前置放大和主控放大器)其二称为功率放大器(也称后级放大器)按类又可分为合并式(前置后级一体式)、与分体式(前置与后级分开),分体式一般为高档机。
2.前置放大电路前置放大的作用是对调谐器、点唱机、录音机、传声器,激光唱机以及其它声源送来的信号进行各种处理与放大,以便为功率放大器准备适宜的电信号,使后者顺利工作。
确切的说,前置的作用是对输入的某些信号进行频率均衡或阻抗变换,并对各种信号进行不同量的放大,使各种信号输出电压基本相同,以利于其后主控放大器进行工作。
前置放大器中的主控放大器也称放大器或线路放大器,主要作用是将前面送来的信号进行各种处理,修饰与放大,使之满足功率放大器对输入信号电平的要求,并达到人们对音响效果的某些主观要求,比如,音量调节、响度控制、音调调节、噪声抑制、声道平衡、宽度展宽等功能都在此环节完成。
3.功率放大器其本质是将交流的电能“转中换”为音频信号能。
其构成成分为输入级、前置激励级、功率输出级、保护电路和功率指示、电源。
由于电子技术的飞速发展,现代高保真立体声放大器广泛采用晶体管集成电路,随着人们对电声指标的更高要求,在民用放大器中甲类、超甲类、电流负反馈等其他类型的超低失真放大器逐渐增多,为了改善音质,人们对场效应管也产生了极大的兴趣。
音频功率放大电路的设计 实验报告
课程名称:电路与电子技术实验Ⅱ指导老师:成绩:__________________实验名称:音频功率放大电路的设计类型:___________________同组学生姓名:__________ 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.了解复杂电子电路的设计方法。
2了解集成功率放大器的基本特点。
3了解放大电路的频率特性及音调控制原理。
4.学习复杂电子电路的分模块调试方法。
5. 学习扩音机电路的特性参数的测试方法。
二、实验内容和原理1. 整机电路设计整机电路主要分为:前置电路、音调电路、功放电路、音量调节、退耦电路、电路负载、电源保护电路几部分。
其中主要部分为前置放大电路、音量调节电路、功率放大电路。
2.前置放大电路前置放大级的主要功能是:进行功率放大,同时消除自激震荡。
为了减小噪声,前置级通常选用低噪声的运放。
由A1组成的前置放大级是一个同相比例放大器,具有较高的输入电阻。
前置放大级的放大倍数:输入电阻Rif=R1,输出电阻Rof=03.音调控制级电路音调控制级的主要功能是:分别对高音和低音的信号进行调节,来满足不同声音的要求。
音调控制级通过不同的负反馈网络和输入网络,使得放大器的Af随信号频率的不同而改变,从而达到音调控制的目的。
音调控制级由音调控制网络和运算放大器A2组成,为电压并联型负反馈电路。
调节RP1和RP2可以改变放大器的Af,达到音调控制的效果。
(1)低音部分在低频区,C6、R7支路可视为开路,反馈网络主要由上半部分电路起作用,R5的影响可忽略;低音时上半部分电路实质上是一个一阶有源低通滤波器。
①RP1活动端移至A点转折频率为:②RP1活动端移至B点时转折频率为:(2)高音部分高音时,下半部分电路实质上是一个一阶有源高通滤波器。
①RP2活动端移至C点转折频率为:②RP2活动端移至D点转折频率为:4.功率放大级功率放大级的主要功能:主要进行功率放大。
音频功率放大器(课程设计报告)
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。
例如,某音频功率放大器在1kHz时测试,其TDH+N=0.08%。
若FIN改成20Hz-20kHz,,其他条件不变,其THD+N变为小于0.5%。
输出额定功率的条件过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。
模电课程设计:低频功率放大器实验报告
课程设计课程设计名称:模拟电路课程设计专业班级:学生姓名:学号:指导教师:课程设计时间: 2015年6月电子信息科学与技术专业课程设计任务书说明:本表由指导教师填写,由教研室主任审核后下达给选题学生,装订在设计(论文)首页1、设计任务及要求这次的模拟电路课程设计题目为音频功率放大器,简称音频功放,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。
音频功率放大器主要用于推动扬声器发声,凡发声的电子产品中都要用到音频功放,比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。
2、设计方案整体电路的设计与工作原理是通过前置放大器的处理,使输入的音频信号与放大器的输入灵敏度相匹配,从而使放大器适应不同的输入信号,再通过音量控制,输入功率放大电路进行处理。
同时设计电源电路,为前置电路和功率放大电路提供电源,最后得到较为理想的信号。
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。
其原理如图1所示,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。
3、模块设计与参数计算低频功率放大器原理图(1)前置放大器: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。
声音源的种类有多种,如话筒、录音机、线路传输等,这些声音源的输出信号的电压差别很大,从零点几毫伏到几百毫伏。
