模电设计性实验方案.docx

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模电设计性实验方案

模拟与电子技术设计性实验

实验报告

实验题目：

简单音响电路的设计与制作

班级：

10物本

（2）班

姓名:

龙仲鸿

学号：

2010405351

指导老师:

潘南红

简单音响电路的设计与制作

一.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参数的测试方法。

3.进一步掌握集成运算放大器的工作原理。

4.学会音频放大电路的安装和调试。

二.实验说明:

1.音响系统的组成：

信号输入==>前置放大器==>功率放大器==>扬声器

2.前置放大器“

前置放大级属于小信号低噪音放大器，也可采用低噪音运算放大器。

采用分离元件电路时，一般静态工作点选举较低。

3.功率放大器：

功率放大器可采用分离元件组成，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。

三.实验设计要求

1.输入信号的幅度大小为0～5mv.

2.最大输出功率为5W.负载阻抗R=15欧姆。

3.频带宽度BW=80～6OOOHZ.

4.非线性失真系数≤3％（在BW内满足功率条件下）

5.要求具有音调控制功能。

四．实验设计电路图

1.前置放大器电路图

2.功率放大器电路图

五．实验设计电路的基本工作原理和分析

1.前置放大器

由于信号源提供的信号源非常微弱，故一般在音调控制器前面加一级前置放大器。

该前置放大器的下限频率要小于音调控制器的低音转折频率，前置放大器的上限频率要大于音调控制器的高音转折频率。

前置放大器采用集成运算放大器电

路，具体电路如图。

考虑到对噪音，频率响应的要求，运算放大器选用LF353双运放。

该运放是场效应管输入型高速低噪音集成器件，其输入阻抗极高，输入偏置电流仅有50×10-12A。

噪音电压为16UV/HZ,单位增益频率为4MHZ,转换速率为13V/US,用做音频前置电路放大器十分理想。

2.功率放大器

TDA2030是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。

它接法简单，价格实惠。

额定功率为14W。

电源电压为±6～±18V。

输出电流大，谐波失真和交越失真小（±14V/4欧姆，THD=0.5%）。

具有优良的短路和过热保护电路。

（1）、电路工作原理

如图所示电路为音频功率放大器原理图，其中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。

TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。

RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。

R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。

该电路闭环增益为（R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。

静态工作点稳定性好。

C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。

R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。

VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。

（2）元器件的选择

集成功率放大器TDA2030。

RP为碳膜电位器。

C1、C2为电解电容器，耐压为16V，C3、C4、C5为瓷介电容。

R1、R2、R3为碳膜电阻，额定功率为1/8W。

R4为碳膜电阻，额定功率为1/4W。

VD1、VD2为IN4007小功率整流二极管。

B为4Ω或8Ω、15W全频扬声器。

（3）电路制作

图2是本电路印制电路板图及TDA2030管脚图。

由于TDA2030输出功率较大，因此需加散热器。

而TDA2030的负电源引脚（3脚）与散热器相连，所以在装散热器时，要注意散热器不能与其他元器件相接触。

六．实验调试

调试前，首先将所选用的电子元器件测试一遍，确保元件完好，在进行元件安装时，元器件布局要合理，连线尽可能短而直，所用的测试仪器要准备好。

1.前置级调试

输入信号，看波形是否失真。

2.功率放大器调试

输入信号，查看波形，测试音乐输入看扬声器的效果。

计算功率与效率。

七．实验数据记录

Vcc=12V

RL=14.5欧姆

I总=45A

UR=1.15V

输出功率：

Po=（UR×UR）/RL=（1.15×1.15）/14.5=0.091w

输入功率：

Pe=I总×Ucc=0.045×12=0.54w

效率：

ƞ=Po/pe=0.091/0.54=16.9％

在实验当中，我们用手机音乐当输入信号，扬声器能发出正常的声音，当我们调节电位器时而且有明显放大的效果。

八．实验分析

1.实验时我们观看了波形，波形没有明显的失真。

说明我们的静态工作点调好了。

2.实验时我们计算了输入功率，输出功率，效率。

在计算中我们发现我们这个实验的效率很低，只有16.9％。

我们在想效率这样低的原因是为什么？

我们该怎样改进呢？

其实在这个实验中，由于材料的原因本来负载是4欧姆到8欧姆的扬声器，但是我们实验的负载是14.5欧姆，这样我们的效率肯定低了很多。

这是原因之一，还有就是由于实验电路本身的原因，本来实验电路效率就是很低，所以我们测量时效率肯定是很低了。

3.要想解决效率低的问题，我们只有从新去设计电路，查看资料了。

九．实验心得体会

通过这次设计性实验，使我们不光对理论要有很好的理解，更重要的体会到动手能力的重要性了，我们作为学物理的本科大学生，如果只是学好课本上的理论，我们将不能适应现在社会的需要，我们将会被社会淘汰。

我们只有努力把课本上的理论运用到实际生活中，我们的学习才是有效了，才是成功的。

在这次实验当中，我们看电路图上面得元器件没有几个，但是到我们自己把它弄到电路板上面去时，我们才真正体会到难度有多大，有多么的艰难。

在实验当中，我们开始时接错线了，怎么样弄都没有出声音，

在我们反复的检查过中，我们终于把故障找出来了，我们真正意义上的体会到了成功的喜悦，我们自己的成功。

总之这次设计性实验我们收获真的很大。

十．实验作品