一、 實驗目的：
設計並製作乙個音訊功率放大電路，負載為揚聲器，阻抗8。要求直流穩壓電源供電，多級電壓、功率放大，電路滿足以下基本指標：
（1）頻頻寬度50hz～20khz，輸出波形基本不失真；
（2）電路輸出功率大於8w；
（3）輸入阻抗：≥10kω；
（4）放大倍數：≥40db；
（5）具有音調控制功能：低音100hz處有±12db的調節範圍，高音10khz處有±12db的調節範圍；
（6）具有一定的抗干擾能力；
（7）具有合適頻響寬度、保真度要好、動態特性好。
（9）盡量提高放大器效率；
（10）盡量降低放大器電源電壓；
（11）採用交流220v，50hz電源供電。
二、實驗內容與原理：
音訊功率放大器是一種應用廣泛、實用性強的電輔音響裝置，它主要應用於對弱音訊訊號的放大以及音訊訊號的傳輸增強和處理。按其構成可分為前置放大級、音調控制級和功率放大級三部分，如圖1所示。
圖1 音訊功率放大器的組成框圖
本設計的音訊功率放大器是乙個多級放大系統。因為音訊功率放大器的輸出功率要求pom≥8w。所以音訊功率放大器的輸出幅值（v）。
根據整個放大系統的電壓增益，分配各級單元電路的增益。功率放大器級（採用集成功放）電壓放大倍數取21倍；音調控制器放大器在中頻（1khz）處的電壓放大倍數取1；前置放大器的電壓放大倍數取50（考慮到實際電路中有衰減）。
音訊功率放大器供電電源的選取主要從效率和輸出失真大小方面考慮。如上所述，該系統的輸出訊號幅值為11.3v，從提高效率的角度考慮，電源電壓越接近11.
3v越好，但這樣輸出訊號的失真將增大；從減小失真的角度考慮，可適當的提高電源電壓。綜合考慮，音訊功率放大器整個系統的電源電壓採用±12v供電。
1．前置放大級
音訊功率放大器的作用是將聲音源輸入的訊號進行放大，然後輸出驅動揚聲器。乙個實用的音訊功率放大系統必須設定前置放大器，以便使放大器適應不同的輸入訊號，或放大，或衰減，或進行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。
前置放大器的主要功能：
（1）是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；（2）是使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。
本電路選擇整合前置電路。
電路圖：
工作原理：前置放大電路通過整合運放實現訊號的第一級放大，放大電路的閉環增益g=rp4/r2決定，設定rp4為變阻使放大倍數在0—50左右之間進行調節。電阻r3平衡輸入偏置電流。
電容c5對交流訊號進行耦合。。
2．音調控制電路
音調控制電路的主要功能：
通過對放音訊帶內放大器的頻率響應曲線的形狀進行控制，從而達到控制放音音色的目的，以適應不同聽眾對音色的不同愛好。此外還能補償訊號中所欠缺的頻率分量，使音質得到改善，從而提高放音系統的放音效果。
本電路選擇負反饋型音調控制電路。
電路圖：
工作原理：
電路圖中電位器rph1是低音調節電位器，rpl1是高音調節電位器，電容c15是音訊訊號輸入耦合電容，電容c12、c21是低音提公升和衰減電容，電容c18、c19起到高音提公升和衰減作用。
對於低音訊號來說，由於c18和c19的容抗很大，相當於開路，此時高音調節電位器rpl1在任何位置對低音都不會影響。當低音調節電位器rph1滑動端調到最左端時，c12被短路，此時電路圖可簡化為上圖。由於電容c21對於低音訊號容抗大，所以相對地提高了低音訊號的放大倍數，起到了對低音提公升的作用。
電路的頻率響應分析如下：
電壓放大倍數表示式為：
化簡後得：
所以該電路的轉折頻率為：
。可見當頻率時，；當頻率時，。從定性的角度來說，就是在中、高音域，增益僅取決於r5與r4的比值，即等於1；在低音域，增益可以得到提公升，最大增益為。
低音提公升等效電路的幅頻響應特性的波特圖如上圖所示。
同樣當rph1的滑動端調到最右端時，電容c21被短路，其等效電路如上圖所示。由於電容c12對輸入音訊訊號的低音訊號具有較小的電壓放大倍數，所以該電路可實現低音衰減。電路的頻率響應分析如下：
該電路的電壓放大倍數表示式為：
其轉折頻率為：
， 可見當頻率時，；當頻率時，。從定性的角度來說，就是在中、高音域，增益僅取決於r5與r4的比值，即等於1；在低音域，增益可以得到衰減，最小增益為。低音衰減等效電路的幅頻響應特性的波特圖如上圖所示。
電路對於高音訊號來說，電容c12、c21的容抗很小，可以認為短路。調節高音調節電位器rpl1，即可實現對高音訊號的提公升或衰減。右圖就是工作在高音訊號下的簡化電路圖。
為了便於分析，將圖中的r4、r5、r6組成的y型網路轉換成△連線方式，如右圖。其中
，， 在假設條件r4=r5=r6的條件下，ra=rb=rc=3r4=30kω。
如果音調放大器的輸入訊號是採用的內阻極小的電壓源，那麼通過rc支路的反饋電流將被低內阻的訊號源所旁路，rc的反饋作用將忽略不計（rc可看成開路）。當高音調節電位器滑動到最左端時，高音提公升的等效電路如圖(a)所示。此時，該電路的電壓放大倍數表示式為：
其轉折頻率為：
， 當頻率時，；當頻率時，。從定性的角度上看，對於中、低音區域訊號，放大器的增益等於1；對於高音區域的訊號，放大器的增益可以提公升，最大增益為。高音提公升電路的幅頻響應曲線的波特圖如圖(b)所示。
當rp1電位器滑動到最右端時，高音訊訊號可以得到衰減，高音衰減的等效電路如圖上（a）所示。
該電路的電壓放大倍數表示式為：
其轉折頻率為：
， 當頻率時，；當頻率時，。可見該電路對於高音訊訊號起到衰減作用。該電路的幅頻響應曲線的波特圖如圖(b)所示。
3．功率放大電路
功率放大電路的作用是給揚聲器提供所需要的輸出功率。
4．電源電路
輸出vcc=+12v，vee=-12v。
整體電路圖：
三、實驗儀器：
sbl型模擬電路實驗箱、cdm8045數字式萬用表、500ha指標式萬用表、sp1631a函式訊號發生器、cs-4125雙蹤示波器、wt2174a交流毫伏表。
四、實驗步驟：
（1）電路設計，根據設計要求和電路原理設計並使用altium designer畫出電路各級電路圖。
（2）電路**，使用multisim對設計出的電路原理圖進行**，檢驗電路是否符合設計要求，並做出相應調整：
整體電路**（multisim）
1,整體放大倍數：
中頻1khz，輸入幅值5mv：
輸出波形。輸出5.566v，增益60.92db。
2,頻率頻寬：
由5.566v*0.707=3.935得：輸出波形。下限頻率fl=16.1hz。
同理：輸出波形。上限頻率fh=148khz。
**得頻率頻寬：148khz。
（3）硬體製作，使用altium designer畫出電路pcb版圖：
選購元件焊接電路，元器件清單：
（4）電路除錯，根據設計要求對製作出來的電路板適當除錯以達到要求。
五、實驗資料記錄和處理：
（見附頁）
六、實驗結果與分析：
電路基本實現設計要求。測試效果良好。
思考題1、對乙個音訊功率放大器的前置級有什麼要求？對於功率放大級有什麼要求？
對音訊功率放大器的前置級要求輸入阻抗高、輸出阻抗小、頻帶寬、雜訊小。對功率放大級的要求是輸出效率高，輸出功率大。
2、何為d類功率放大器？d類功率放大器有什麼特點？請列舉出目前常用的d類整合音訊功率放大器的晶元型號。
d類功率放大器是一種將輸入模擬音訊訊號或pcm數字資訊變換成pwm(脈衝寬度調製)或pdm(脈衝密度調製)的脈衝訊號,然後用pwm或pdm的脈衝訊號去控制大功率開關器件通/斷音訊功率放大器，也稱為開關放大器。
d類功率放大器的特點：具有很高的效率，通常能夠達到85%以上。體積小，可以比模擬的放大電路節省很大的空間。
無裂雜訊接通。低失真，頻率響應曲線好。外圍元器件少，便於設計除錯。
目前常用的d類整合音訊功率放大器的晶元型號：
新日本無線公司生產的nju8721、nju8725,ti公司的tpa2000d4等.
雅瑪哈公司的 yda131-e,tripath公司的ta2021、ti公司的tpa2000d2,st微電子公司的tda7480等.路資料表中所推薦使用的mos-fet.最近,日本三洋電機開發出了專門用於功率級的混合積體電路stk210-030.
3、試畫出利用tda2030/2030a實現的otl功率放大器電路？若要輸出8w的功率，對電源電壓有什麼要求？若要求進一步提高輸出功率，tda2030/2030a可接成btl結構，試畫出btl電路圖，並說明其工作原理。
otl電路圖：若要輸出功率8w，則要求電源電壓正負絕對值不低於11.3v。
btl電路圖：工作原理: 用兩塊tda2030 組成如圖1所示的btl功放電路，tda 2030（1）為同相放大器，輸入訊號vin通過交流耦合電容c1進入同相輸入端①腳，交流閉環增益為kvc①＝1＋r3 / r2≈r3 / r2≈30db。
r3 同時又使電路構成直流全閉環組態，確保電路直流工作點穩定。tad 2030（2）為反相放大器，它的輸入訊號是由tda 2030（1）輸出端的u01 經r5、r7分壓器衰減後取得的，並經電容c6反饋給反相輸入端②腳，它的交流閉環增益kvc②＝r9 / r7//r5≈r9/r7≈30db。由r9＝r5，所以tda 2030（1）與tda 2030（2）的兩個輸出訊號u01 和u02 應該是幅度相等相位相反的，即：
u01≈uin·r3/r2，u02≈－u01·r9 / r5，∵r9＝r5，∴u02 ＝－u01因此在揚聲器上得到的交流電壓應為：u01-（-u02）＝2u01＝2u02揚聲器得到的功率 py＝4pmono
4、什麼是自激振盪現象？如果電路一旦出現自激振盪，將如何解決？
自激振盪就是內部等效元件構成正反饋產生的振盪現象，一種是人為的在放大線路中加入移相元件，如l、c，那是想要的產生的交變訊號，還有一種是本來是乙個正常電路，但由於設計引數不當或器件內部有寄生電容等移相元件，結果不希望出現但卻發生了自己振盪使電路不能工作，比如電台伴隨的嘯叫。
音訊功放實驗報告
分立元件功放 除錯報告 2011 年 3 月 10日 一 製作目的 1.理解功放電路的工作原理 2.學習0tl功率放大器的工作點的除錯方法 3.學會功放電路輸出功率 效率的測試方法 4.學習元件焊接與除錯的基本流程 5.培養思考和解決問題的實際能力 二 功放的分類及簡單介紹 功率放大器 簡稱功放 的...
基於TDA2019的音訊功放設計報告
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紅外遙控的音訊功放設計與製作
1.引言 本專案以微控制器為核心，開發設計了具有紅外線遙控功能的功率放大器，整個系統構思巧妙，設計合理，實用性強。2.發射電路原理 要使紅外線接收器能夠接收到的紅外線訊號，我們必須紅外線發射時具有一定的訊號特徵。常用的區分指令訊號的特徵是頻率特徵和碼組特徵，即用不同的頻率或不同編碼的電訊號代表不同的...