学期低频模拟电子技术实习功率放大器优秀教学导案稿.docx
《学期低频模拟电子技术实习功率放大器优秀教学导案稿.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学期低频模拟电子技术实习功率放大器优秀教学导案稿.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学期低频模拟电子技术实习功率放大器优秀教学导案稿
模拟\低频电子技术实习（安装功率放大器）
（课时：
30学时）
一、实习内容：
1、画扩音机整机框图；
2、分析各部分电路的工作原理；
3、学习元件参数的选取方法；
4、认识线路板基本知识；
5、测试直流工作点，关键点的波形；
6、进行简易故障的判定及排除；
二、目的要求：
1、学习整机的安装技术与工艺；
2、了解扩音机的主要参数及掌握其测试方法；
3、提高读整机电路图、电路板图的能力；
4、提高手工焊接水平与装配工艺水平；
5、学习使用运算放大器，了解运算放大器的主要参数；
6、认识元件的封装。
会测试元件的好坏。
7、安装并调试扩音机，会排除可能出现的故障。
8、能测试扩音机的主要参数。
9、列举改进本扩音机的音质几个措施。
三、功率放大器的组成
功率放大器的组成由前级放大、音调电路、低频放大级、功率放大级及电源。
四、电路结构：
1、前置放大（分立元件、集成运放）
2、音调电路（衰减式、反馈式）
3、功放电路（OTL、OCL、BTL）
4、电源电路（常见的整流电路，开关电源电路）
五、各部分作用
1、前置放大：
将微弱的信号进行放大，给后级提供一定的信号电压。
增益的大小由电路设计参数决定。
2、音调电路：
进行高、低音的调节，以达到高、低音补偿。
频响的好坏由电路设计参数决定。
3、功放电路：
将前置放大器送来的信号进行放大，并且具有一定的功率（电压增益（功率）的大小由电路设计参数决定）输出，来推动扬声器发声。
4、电源电路：
给电路提供电能。
即给电路提供工作电压。
六、电路分析
（一）TDA2030A功率放大器电路原理分析（如图（C）BTL功放）
（A）双电源应用电路（B）单电源应用电路
（C）BTL功率放电路
1、BTL功率放大器（称桥式推挽电路）。
功率放大器的输出级与扬声器间采用电桥式的联接方式，主要解决OCL、OTL功放效率虽高，但电源利用率不高的问题。
与ocL和oTL功放相比，在相同的工作电压和相同的负载条件下，BTL是它们输出功率的3至4倍．在单电源的情况下，BTL可以不用输出电容，电源的利用率为一般单端推挽电路的两倍，适用于电源电压低而需要获得较大输出功率的场合。
2、BTL电路是由两个完全独立的功放模块搭建组成,IC1放大输出的信号一部分通过IC2反相输入端,经IC2反相放大输出,负载（扬声器）则接在两放大器输出之间,这样扬声器就获得由IC1和IC2放大相位相差180度。
3、TDA2030A是目前性价比最高的功放集成块之一，内部有完善的过载及过热保护，是初学者功放制作的绝佳选择。
TDA2030A的工作电压范围较广，从±6～±22V都可以正常工作。
4、BTL电路的特点：
在相同的供电电压下，可以得到较普通功放两倍以上的输出功率。
上图为TDA2030ABTL功放的电路图，在±16V供电的时候可输出34W的功率，想获得更大的输出功率可提高供电电压，最高不可超过±22V。
5、R2、R3、R9、R7是决定电路的放大倍数。
其中：
R3=R9=22K，R2=R7=680。
此电路的交流增益为：
Au=2×〔R3/R2+1〕=66（单级为：
33倍）
6、D1、D2、D3、D4是保护二极管。
C2=C6=22uF~47uF，是隔直流电容器，确保电路直流增益为1，不产生零点漂移。
有的电路在C2、C6两端分别并一只0.1uF的电容，两者并联可以使之在整个交流频段内都呈现较低的阻抗，从而保证放大器有平坦的频响。
C5=C11=0.1~0.47uF、R8=R11=1~10
是补偿网络，防止放大器产生高频振荡。
7、TDA2030集成电路好坏的判断
将500型（MF47型）万用表打在欧姆档，集成电路未接上电路时，分别测量各脚之间的电阻值。
TDA2030集成电路各引脚之间的电阻值（500型：
R×10K）
引脚
引脚表笔
1脚
2脚
3脚
4脚
5脚
1脚
正极（黑表笔）
0
无穷大
无穷大
无穷大
无穷大
负极（红表笔）
0
无穷大
4K
18k
12k
2脚
正极（黑表笔）
无穷大
0
无穷大
无穷大
无穷大
负极（红表笔）
无穷大
0
4K
12k
6k
3脚
正极（黑表笔）
4K
4K
0
3k
3k
负极（红表笔）
无穷大
无穷大
0
12k
6k
4脚
正极（黑表笔）
18K
18K
12K
0
3.8k
负极（红表笔）
无穷大
无穷大
2.2k
0
6.2k
5脚
正极（黑表笔）
12K
6K
6k
6.2k
0
负极（红表笔）
无穷大
无穷大
2.2k
3.8k
0
TDA2030集成电路各引脚之间的电阻值（MF47型：
R×10K）
引脚
引脚表笔
1脚
2脚
3脚
4脚
5脚
1脚
正极（黑表笔）
0
无穷大
无穷大
无穷大
无穷大
负极（红表笔）
0
无穷大
10K左右
31k左右
22k左右
2脚
正极（黑表笔）
无穷大
0
无穷大
无穷大
无穷大
负极（红表笔）
无穷大
0
10K左右
31k左右
22k左右
3脚
正极（黑表笔）
9.5K左右
9.5K左右
0
7.5k左右
7k左右
负极（红表笔）
无穷大
无穷大
0
22k左右
12k左右
4脚
正极（黑表笔）
20K~31K
20K~31K
15K~20K
0
7k~10K
负极（红表笔）
无穷大
无穷大
8k左右
0
15k
5脚
正极（黑表笔）
20K~30K
20K~30K
10K~15K
10K~15K
0
负极（红表笔）
无穷大
无穷大
6k左右
8k左右
0
（二）晶体管复合互补对称功放电路原理分析
复合互补对称功放电路原理如图所示，T2、T4和T3、T5四管组成复合互补对称电路。
（OTL功放电路实例）
工作原理：
当输入信号ui为负半周时，T2导通，T3截止，信号经T2、T4放大后，通过CL加到负载RL上，并对CL进行充电；当输入信号ui为正半周时，T2截止，T3导通，信号经过T3、T5放大后，通过CL加到负载RL上，CL放电。
结果在负载RL上就得到被放大了的全波信号。
图中Re4、Re5为发射极稳定电阻，Re2、Re3是穿透电流的分流电阻，也是T4、T5的偏置电阻，R2是T2、T3的偏置元件，C2对交流短路；推动管T1的静态电流IC14流过电阻R2，在其两端产生直流压降，供给T2、T3基极与发射极之间合适的正向偏压，以消除输出波形的交越失真。
Rc1既是推动管T1的集电极负载电阻，也是复合管T2的偏置电阻。
Rb1是T1的偏置电阻，又是直流负反馈电阻，用以稳定工作点，同时对输出信号形成电压并联负反馈，使放大电路稳定，改善输出波形。
C3、R1组成自举电路，使UD＞Ec，保证有足够的基极电流来推动T2、T4，使其充分导电，以便得到最大峰值输出电压Uom≈Ec/2。
静态时，UD=Ec-Ic1R1，而UA=Ec/2子，因此，电容C3充电到两端电压 UC3=UD-Ec/2=Ec/2-UR3≈Ec/2
当时间常数τ＝C3R1足够大时，UC3基本上保持常量，不随Ui而变化。
输入电压为负时，T2、T4导通，UA将由Ec／2向更正的方向变化，由于UD=UC3+UA，显然，随着UA的升高D点电位也自动提高。
当UA变到Ec时，UD可达到Ec／2＋Ec＝3Ec／2，这时，相当于D点用了一个3Ec／2的电源供电。
这种利用C3、R1将D点电位自动提高的电路称为自举电路。
电阻R1的作用是把D点和电源Ec隔开，为D点电位的升高创造条件。
互补对称电路具有结构简单，效率高、频率响应好，易于集成化、小型化等优点，因而获得了广泛的应用。
但是在这种电路中，负载电阻的阻值需限制在一定的范围内，当负载电阻较大或较小时管子定额很难满足要求。
为妥善地解决上述矛盾，可利用变压器进行阻抗变换，从而构成变压器耦合功率放大电路。
功率放大电路补充知识
一、功率放大器分类：
用观察工作状态的波形图来加深对功率放大器分类的理解。
四种功率放大电路的工作状态
变压器耦合
推挽功率放大电路工作状态乙类互补电路的交越失真
二、复合互补对称电路
在大功率输出级中，工作电流较大，而一般大功率管的电流放大系数都较小，因此要求有较大的基极电流，此外，大功率异型管配对较为困难。
解决上述矛盾的方法通常是采用复合管。
（1）复合管
复合管是由两只或两只以上的三极管组成一只等效的三极管。
具体接法如下图所示，从中我们可以看到如下规律：
①基极电流ib向管内流的等效为NPN管，如上图中（a）和（d）；ib向管外流的等效为PNP管，如上图中（b）和（c）。
ib的流向由T1管的基极电流决定，即导电极性取决于第一只管子。
②若把两只管（或多只管）正确联结成复合管，必须保证每只管各电极的电流，都能顺着各个管的正常工作电流方向流动，否则将是错误的。
（2）复合管的电流放大系数和输入电阻
由上图（a）所示，复合管的总电流为：
IC=Ic1+Ic2=β1Ib1+β2Ib2=β1Ib1+β2Ie1
=β2Ib1+β2（1+β1）Ib1=（β1+β2+β1β2）Ib1≈β1β2Ib1=β1β2Ib所以：
可见复合管的电流放大系数近似等于每管电流放大系数的乘积。
此结论也适合于其它形式的复合管。
在上图（a）、（c）两种接法中，T2管的输入电阻rbe2接于T1管射极上。
因此复合管的等效输入电阻为：
对于（b）、（d）两种接法，复合管的输入电阻，就是T1管的输入电阻即rbe=rbe1。
七、装配
按照“电子产品的装配工艺”、“焊接工艺”的有关要求分别进行产品机芯（电路板）装配和机壳面板及调节控制件等装配。
装配原则：
先检查元器件的好坏，再进行安装。
安装步骤：
先安装低矮及耐热的元件（如电阻、电容）；然后再装大一点的元件（如变压器）；最后装怕热元件（如晶体管、集成块）。
八、调试
调试的内容：
①外观检查。
②静态调试（各级静态工作点）。
③动态调试（最大输出功率、额定功率、失真度的调试）。
九、故障查找
㈠无声的情况
㈡放大电路关键点的特征
㈢用仪器仪表查找故障的方法（信号寻迹法）
将信号加入被测设备输入端，用示波器从被测设备的前端或后端逐一检查，便于发现问题。
十、功率放大器的指标测试
（一）输出额定功率时的失真度测试
测试时先计算出额定输出电压U0。
U0等于根号PO×RL。
假设UO＝0.98V，则失真度的测试方法是：
信号发生器输出频率为1KHZ，调节其信号幅度使功率放大器输出端的输出电压UO为0.98V。
保持UO不变，用失真度测试仪测出输出端的失真度，即为额定功率时的失真度。
功
率
放
大
器
（二）最大输出功率的测试
将音频信号发生器输出端接到功率放大器输入端，音量调节到最大，调节音频信号发生器的输出频率为1KHZ，信号幅度逐渐由小到大，同时观察接在输出端的音频毫伏表和示波器，当示波器显示的电压波形即将出现饱和失真时，这时，将对应的音频毫伏表指示的电压值UO换算成功率，即为最大输出功率。
如：
音频毫伏表指示的电压值UOmax为1.2V,RL为8欧姆,则最大输出功率为：
POmax＝（Uomax）2/RL＝（1.2）2/8＝0.18W＝180mw
（三）额定输出功率情况下电压增益的测试
先测出额定输出电压U0。
（U0等于根号PO×RL）。
设UO＝0.98V，测试方法是：
信号发生器输出频率为1KHZ，调节其信号幅度使功率放大器输出端的输出电压UO为0.98V。
保持UO不变，用毫伏表测出此时被测电路输入端输入的信号电压Ui，则电压增益：
Avo＝Uo/Ui
Y1
Y2
CH1
CH2
（四）频率特性（幅频特性）测试
方法：
用点频法测试。
点频法:
用一般的信号源（正弦波）,向被测电路提供所需的输入电压信号,用毫伏表监测被测电路的输入电压和输出电压.测试方法说明:
测试时,保持输入信号幅度不变（用毫伏表监测输入电压的大小）,按一定的频率间隔,将信号源的频率由低到高逐点调节,同时通过毫伏表将每一点的输出电压值记录下来,并在频率（横坐标）-电压（纵坐标）上逐点标出测量值,最后用一条光滑的曲线连接各点.这条曲线就是被测电路的频率特性（幅频特性）曲线.
●仪器使用示意图
●扫频测试法接线图
●方波响应测试接线图
●信号源—电压表测试法
●直接电流测量法
●间接电流测量法（电压测量法）
注：
IcQ≈IeQ＝Ue／ReUceQ≈Uc－Ue
思考题
（1）电子线路中测量信号电压为什么要用毫伏表而不能用万用表？
为什么用毫伏表
测量电压时必须先调零？
如何进行调零？
（2）用示波器观察波形时，荧光屏上分别出现上图所示（待矫正）的波形，应怎样
矫正？
简述应当调节哪些旋钮？
怎样调节？
答辩题
1、请说出功率放大器的组成和基本维修方法？
2、发现TL084的工作电压不正常，负12V为0V，请问会出现什么现象？
应重点查哪些电路？
3、请画出功率放大器的测试框图？
并简述功率放大器的电压增益的测试步骤？
4、本次实习的功率放大器是OCL电路还是OTL电路？
中点电压是多少？
用TDA2030A能否连接成BTL电路？
连接成BTL电路后最大输出功率可达到多少？
5、本次实习的功率放大器，要提高前置放大器的放大倍数应改变哪个元件？
哪个元件会影响电路的低频响应？
2011、2、16
升级会员 