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)的作用是給音訊放大器的負載rl(揚聲器)提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出訊號的非線性失真盡可能地小，效率盡可能高。音訊放大器的目的是以要求的音量和功率水平在發聲輸出元件上重新產生真實、高效和低失真的輸入音訊訊號。
音訊頻率範圍約為20 hz～20 khz，因此放大器必須在此頻率範圍內具有良好的頻率響應。本設計中要求設計乙個實用的音訊功率放大器。
功率放大電路的電路形式很多，有雙電源供電的ocl互補對稱功放電路，單電源供電的otl功放電路，btl橋式推挽電路和變壓器耦合功放電路，等等。我選用的是雙電源供電的ocl互補推挽對稱功放電路。此推挽功率放大器的工作狀態為甲乙類。
推挽功率放大器的工作狀態之所以設為甲乙類而不是乙類，其目的是為了減少「交越失真」。若設定為乙類狀態，由於兩管的靜態工作點取在電晶體輸入特性曲線的截止點上，因而沒有基極偏流。這時由於管子輸入特性曲線有一段死區，而且死區附近非線性又比較嚴重，因而在有訊號輸入、引起兩管交替工作時，在交替點的前後便會出現一段兩管電流均為零或非線性嚴重的波形；對應地，在負載上便產生了交越失真。
將工作狀態設定為甲乙類便可大大減少交越失真。這時，由於兩管的工作點稍高於截止點，因而均有一很小的靜態工作電流icq。 這樣，便可克服管子的死區電壓， 使兩管交替工作處的負載中電流能按正弦規律變化，從而克服了交越失真。
ocl互補推挽對稱功放電路一般包括驅動級和功率輸出級，前者為後者提供一定的電壓幅度，後者則向負載提供足夠的訊號頻率，以驅動負載工作。
作為乙個音訊功放而言它有哪些特點了？
1、輸出功率足夠大——為獲得足夠大的輸出功率， 功放管的電壓和電流變化範圍應很大。
2、效率要高——功率放大器的效率是指負載上得到的訊號功率與電源供給的直流功率之比。
3、非線性失真要小——功率放大器是在大訊號狀態下工作，電壓、 電流擺動幅度很大，極易超出管子特性曲線的線性範圍而進入非線性區， 造成輸出波形的非線性失真，因此，功率放大器比小訊號的電壓放大器的非線性失真問題嚴重。
其效能指標又是怎樣了？
音訊功率放大器的主要作用是向負載提供功率，要求輸出功率盡可能大，效率盡可能高。非線性失真盡可能小。功放的效能指標引數如下：
1.靈敏度
對放大器來說，靈敏度一般指達到額定輸出功率或電壓時輸入端所加訊號的電壓大小，因此也稱為輸入靈敏度；對音箱來說，靈敏度是指給音箱施加1w的輸入功率, 在喇叭正前方1公尺遠處能產生多少分貝的聲壓值。
2.阻尼係數
負載阻抗與放大器輸出阻抗之比。使用負反的電晶體放大器輸出阻抗極低，僅零點幾歐姆甚至更小，所以阻尼係數可達數十到數百。
3.反饋
也稱為回授，一種將輸出訊號的一部分或全部回送到放大器的輸入端以改變電路放大倍數的技術。
負反饋導致放大倍數減小的反饋稱為負反饋。負反饋雖然使放大倍數蒙受損失，但能夠有效地拓寬帶響，減小失真，因此應用極為廣泛。
正反饋使放大倍數增大的反饋稱為正反饋。正反饋的作用與負反饋剛好相反，因此使用時應當小心謹慎。
4.動態範圍
訊號最強的部分與最微弱部分之間的電平差.對器材來說,動態範圍表示這件器材對強弱訊號的兼顧處理能力。
5.響應
頻率響應
簡稱頻響，衡量一件器材對高、中、低各頻段訊號均勻再現的能力。對器材頻響的要求有兩方面，一是範圍盡量寬，即能夠重播的頻率下限盡量低，上限盡量高；二是頻率範圍內各點的響應盡量平坦，避免出現過大的波動。
瞬態響應
器材對**中突發訊號的跟隨能力。瞬態響應好的器材應當是訊號一來就立即響應，訊號一停就嘎然而止，決不拖泥帶水
6.訊雜比(s/n)
又稱為訊噪比，訊號的有用成份與雜音的強弱對比，常常用分貝數表示。裝置的訊雜比越高表明它產生的雜音越少。
7.遮蔽
在電子裝置或導線的外面覆蓋易於傳導電磁波的材料，以防止外來電磁雜波對有用訊號產生干擾的技術。
8.阻抗匹配
一件器材的輸出阻抗和所連線的負載阻抗之間應滿足的某種關係,以免接上負載後對器材本身的工作狀態產生明顯的影響。對電子裝置互連來說，例如訊號源連放大器，前級連后級，只要後一級的輸入阻抗大於前一級的輸出阻抗5-10倍以上，就可認為阻抗匹配良好；對於放大器連線音箱來說，電子管機應選用與其輸出端標稱阻抗相等或接近的音箱，而電晶體放大器則無此限制，可以接任何阻抗的音箱。
因此對乙個功放而言，我們要在保持最大功率的基礎上還要兼顧不失真，有較好的訊雜比，靈敏度要好，這些是我們要重點解決的。
三．原理分析
1. 直流穩壓電源的工作原理
電源是構成乙個完整功放的重要組成部分，其穩定的向外電路提供能量，保證外電路能正常的進行工作。但一般地都是從市電經變壓器降壓而實現的，那麼如何降壓，如何把交流經某些元件變成直流，並保證其能穩定的輸出是必須考慮的問題。
做為穩壓電源它是由電源變壓器、整流、濾波和穩壓電路等四部分組成。電源變壓器是將交流電網220v的電壓變為所需要的電壓值，然後通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。而脈動的直流電壓含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以消除，從而得到平滑的直流電壓。
a .變壓器
變壓器的種類有許多，單輸出的雙輸出的，體型有大有小，輸出電壓、功率等依型號而定。外電路所需電壓值、流過電源的電流、外電路的功率都將影響到電源輸出電壓的穩定性，因此輸出電壓、本身功率等都是必須考慮的，在本電路中我們選擇雙12v輸出電壓的變壓器。
b .整流電路
要使交流電壓變成直流電壓，整流電路就是必須的。常見的整流電路有單相半波整流、單相全波整流、單相橋式整流和倍壓整流電路。由於橋式整流電路輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正、負半周內都有電流供給負載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。
因此我們在此採用最大電流2a的整流橋。
c. 濾波電路
濾波電路用於濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。其工作機理是，點抗性元件在電路中有儲能作用，併聯的電容器c在電源供給的電壓公升高時，能把部分能量儲有平波的作用。電感也有平波的作用，使負載電壓比較平滑。
電容濾波一般針對小功率電源，而電感濾波多用於大功率電源中。此電路中我們採用電容濾波方式。電容濾波時輸出電壓為 u2=√2u1, ，其中u1為變壓器輸出電壓，u2為電容兩端輸出電壓。
由於該電路採用雙電源形式，我們將採取上下併聯兩組電容的形式來作為濾波電路。並且電容由大到小依次排列。第二級電容採用鉭電解電容有效地防止了低頻干擾成分對電路的干擾 , 第三極電容採用獨石電容防止了高頻成分的干擾,同時也提高了電源的穩定性.
2. 功放電路的工作原理
該電路採用甲乙類互補對稱結構，有效的偏置電路減小了交越失真，同時採用差分輸入方式抑制了共模訊號的輸入，提高了輸入訊號的質量。電路分為差分輸入級、中間放大級、互
補輸出級。
電路輸入部分採用了電容耦合,這樣前級的輸入訊號就可以幾乎沒有衰減地傳遞到后級的輸入端.電路中c1就起了這個作用.差分輸入級由q1、q8、r3、r13及r4組成,這裡屬於長尾式差分放大器,r3和r13分別是q8和q1的偏置電阻,r4的作用是抑制零漂 , r2為基極提供了有效地偏置 , q3的作用是激勵放大,對前級輸出的訊號進行再次的放大,提高增益.
兩個二極體為q9和q4提供了較穩定的電壓,適量管在靜態時微導通,有效地消除了交越失真; r11是q4的偏執電阻,給q4提供乙個導通的條件,r7和r9的作用是減小了對q6和q7的穿透電流增加了q6和q7的擊穿電壓, 同時q4、q6、q7和q9組成了準互補放大形式, r10和c4是為模匹配而加的,做為輸出級驅動的揚聲器,它本身是由線圈組成的,具有感性成分,而電容又具有容性成分,這樣就可以達到最大輸出的模匹配,是放大達到了最大.做為r2和c5它們構成了交流電壓負反饋.能有效的減小非線性失真.
電容c3和c5為防止自激而加的補償電容。
靜態時沒有輸出，在輸出訊號處電壓是零。但由於實際的電路原因輸出可能不是零，我們可以通過調節r3來實現輸出基本為零的狀態。當有訊號輸入時，訊號通過電容c1的耦合而流入電路，進入差分放大電路，訊號經放大後從q8的集電極送出，此時訊號成反向的流入q3進行激勵放大，之後訊號從其集電極流出又變為正向的。
由於二極體的作用，當訊號在負半軸時q4導通，訊號的負半軸被放大，當訊號在正半軸時q9導通，訊號正半軸被放大。放大的訊號進入q6和q7最終被輸出來，進而驅動喇叭線圈，膜片振動而發出聲音。
3 .靜態引數的測量
靜態時各管處於導通或微導通狀態，等著對前面輸過來的訊號進行放大。下面是測量值：
我們可以看到：該電路基本上處於正常狀態；各管的偏置正常。
下面是各管子的引數值：
四 .功放的除錯
1 . 電路的排版及焊接
做完上述工作後就得採購元件開始焊接了,焊接前先做排版,怎樣把元件安排好,有彼此之間不會產生影響.
(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布引數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。
(2)某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在除錯時手不易觸及的地方。
(3)輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發生反饋藕合。
在焊接時把握好焊接時間,既不能太長,也不能太短,特別是對於三極體、二極體等元件要注意，防止燙壞。電路中的接地線最好用同乙個節點，電源引線處用電容接地防止低頻干擾，走線之間不能有平行線，應相互錯開些。輸入端和電源之間要有一定的距離，謹防發生干擾。
輸出端與輸入端也應有相應的間隔，確保沒有輸入輸出之間的干擾。
2 . 電路的除錯
做好焊接後不要急於先上電，仔細檢查電路，是不是有短路焊接錯的地方，元件有沒有擺放錯的地方，好好檢查幾遍。完全沒有錯誤後上電進行測試，包括對電源輸出電壓，三極體的各腳電壓，調整靜態工作點。直到電路中各級電壓基本上正常，電路中沒有其他的異常現象為止，此時再進行交流電路的相關專案測試。
音訊功放設計報告
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 10k 4 放大倍數 40db 5 具有音調控制功能 低音100hz處有 ...
音訊放大器實驗報告
目錄一 實驗目的2 二 原理圖2 三 實物圖2 四 除錯與總結5 五 材料詳單5 一 實驗目的 做這個實驗是為了更加了解tda2030的原理和放大效果，也間接的鍛鍊了自己的動手能力，提公升自己的焊接技術。二 原理圖 三 實物圖 四 除錯與總結 當電位器調到最小時，電流波動較大，在0.1 0.25a之...
前置音訊放大器實驗報告
院系名稱資訊工程學院電子系 班級 07普本電信 2 班 學號 070102080 姓名楊磊 指導教師王照平肜瑤 一 實驗電路 前置音訊放大器實驗電路原理圖和pcb版圖 圖1 前置音訊放大器實驗電路原理圖 圖2 前置音訊放大器電路pcb版圖 二 實驗分析 本次前置音訊放大器實驗採用的電路比較典型，是音...