OTL功率放大器的实验研究_熊俊俏
第34卷第4期2012年8月电气电子教学学报JOURNAL OF EEE
Vol．34No．4Aug．2012
收稿日期：2012-
01-09；修回日期：2012-06-21基金项目：武汉工程大学教学研究项目（2008037、
X201020）作者简介：熊俊俏（1966-），男，硕士，副教授，主要从事电子技术的教学与研究工作，
E-mail ：xiongjunqiao@sina．com 戴丽萍（1975-），女，硕士，副教授，主要从事电子技术的教学与研究工作，
E-mail ：dlp_y@163．com 秦红波（1968-），女，本科，讲师，主要从事计算机应用的实验教学与管理工作，
E-mail ：qinhb87@yahoo．com．cn OTL 功率放大器的实验研究
熊俊俏，戴丽萍，秦红波
（武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉430205）
摘要：针对OTL 功率放大器实验普遍存在的效率低下问题，本文从器件、电路、测量方法和计算方法等方面分析了该放大电路效率的理论值。通过实验测试和相关数据计算分析，放大器的实际效率可以达到56．1%，接近于估计值60%。为此，本文提出了该实验电路改进的方法，并介绍了正确的测量与计算方法，这对如何引导学生通过实验来提高分析问题和解决问题的能力，具有一定的指导意义。关键词：推挽电路；功率；效率；饱和压降中图分类号：TN108．7
文献标识码：A
文章编号：1008-
0686（2012）04-0066-04Experimental Study of OTL Power Amplifier
XIONG Jun-qiao ，DAI Li-ping ，QIN Hong-bo
（College of Electrical and Electronic Engineering ，Wuhan Institute of Technology ，Wuhan 430205，China ）
Abstract ：For the general inefficiency of OTL power amplifiers ，the theoretical efficiency is analyzed in terms of the devices ，circuits ，methods of measurement ＆calculation ，etc．With the measured data and calculation ，the actual efficiency is equal to 56．1%，and near to the theoretical 60%，and some improvements are put forward including the circuits and the correct measurement ＆calculation methods in this paper．All these are good significance for how to guide students to access to ability to analyze and solve problems in the experimental course Keywords ：push-pull circuit ；power ；efficiency ；saturation voltage
0引言
OTL 功率放大器实验为“模拟电子技术基础”
课程的基本实验项目，实验时有些测试数据与理论
分析相差较远，如输出最大不失真电压、输出功率与效率等。为此，不少同行开展了相关的理论和实验方法研究，提出了一些电路和测量方法的改进方案。文献［1］通过实验分析，认为效率低下的原因是前
级驱动级的电压放大的动态范围小，
导致推挽级输出的最大不失真电压降低，并提出了几种改进电路；
文献［2］提出电流测量方法的改进，采用有效值表代替平均值表，测量脉冲电流的有效值；文献［3］通过实验研究了不同型号三极管电路的波形、功率与
效率，提出了接近理论设计的器件与电路。笔者通
过实验测试证明，
OTL 功率放大器实验电路输出电压幅度与效率低下的原因，并非是前一级驱动电路
的动态范围，而与推挽电路的器件、电源、测量方法和计算方法均有关系。
1实验线路简介与实验现象
OTL 功率放大电路大多由前置电压放大的推动
级和功率放大的推挽级组成，细微差别在于功率管
和克服交越失真的器件选择、以及是否采用自举电路扩展推动级的动态范围等。图1为某公司提供的模拟电子技术实验装置所采用的实验电路。
在图1中，晶体三极管T1组成推动级（也称前
第4期熊俊俏，戴丽萍，秦红波：OTL 功率放大器的实验研究67
置放大级），
T2、T3是一对参数对称的PNP 和NPN 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。电位器RW1控制驱动三极管T1的基极电压，控制输入信号的动态范围；电位器RW2用于控制推挽管的工作状态，可用于消除交越失真。
在学生实验过程中，几乎所有的效率测试低于30%，甚至低于20%，与理论的最大效率78．5%相差甚远。在测试过程中有如下问题出现。（1）三极管的静态工作点电压、电流与是否加载有密切关系；
（2）调整RW1和RW2会有相互影响，导致最
大不失真输出时，
A 点电压并非在中心；（3）调整RW2，消除交越失真，可以改善输出波
形，
但调节过度会导致电流急剧上升；（4）电流的变化会导致放大电路的实际供电电压U CC 变化（电流表的内阻影响），从而引起整个放大电路的工作点变化
。
图1OTL 功率放大实验电路
2OTL 功率放大器效率低下的原因
2．1
放大器测试条件和状态
多年的实验教学表明，
OTL 功率放大器功率低下的原因可归纳为以下几个方面：①前置级的动态范围不足；②负载引起射极跟随器的放大倍数降低；
③三极管的饱和压降影响；④消除交越失真时导致功耗增大；⑤电源电压过低，
电压利用系数偏小；⑥测量与计算方法不正确。表1为六组实验测试数据，包括实际电源电压、供电电流、三极管静态工作
电压，
以及输出信号有效值。实验时采用的电源电压标称为5．0V ，信号源为1kHz 正弦波，串接电了一个流表，采用双踪示波器监测图1中A 、B 点波形，用交流毫伏表测量A 、B 点的电压有效值。
（1）状态1为空载时，调节RW1和RW2，使输
出信号最大不失真的直流工作点电压、电流和输出信号幅度。此时，驱动级（图1中B 点）输出电压为1．3V ，推挽（图1中A 点）输出为1．22V ；（2）状态2为状态1在空载和输入端短接时的静态电压与电流；
（3）状态3为一般实验教材介绍的方法测试的电压、电流和最大输出电压。调节RW1使A 点电压为电源电压的一半，这里为2．5V ，此时最大输出信号电压为1V ；
（4）状态4为状态3加负载的情形。此时A 点输出信号幅度为0．32V ，驱动级B 点输出为0．38V ；（5）状态5为处于状态4时，增大输入信号幅
度后，获得最大输出不失真信号：A 点为0．84V ，B 点为0．86V ；
（6）状态6为调节RW1和RW2，带负载时，测输出最大不失真时的电压和电流，此时最大输出信号分别为：A 点0．9V ，
B 点1V 。表1
工作点的测试数据（A ，
B 点信号为有效值）状态编号1
2
3
4
5
6
电源：V 5．0275．0285．0275．0234．9424．951电流：mA
2．61
1．79
5．16
15．37
60
38．28T1管
E
0．1270．1270．1540．183B 0．8230．8210．8510．876C 2．3042．2911．8771．705T2管E
2．8572．8572．5032．5322．154B 3．495
3．49
3．18
2．841C 5．0235．0255．0174．95T3管E
2．8562．857
2．5
2．152B 2．3042．2911．8721．703
C
000000B 点信号1．3010．380．861A 点信号
1．22
0．96
0．32
0．84
0．9
2．2
推挽管的参数与电路参数计算
放大器推挽管采用了3DG130B 和3CG130B 硅三极管，其集电极—发射极饱和压降分别为0．6V 和0．5V ，基极—发射极饱和压降为1V 。
OTL 功率放大器通常采用8Ω负载电阻，由于三极管的输入阻抗较大，此时的放大倍数小于1。空载时有较大的输出，而加负载后输出幅度会下降。
推挽电路的电压增益为
［4］
A v2=（1+β2）R L /［r be +（1+β2）R L ］（1）
式中，β2为推挽管的电流放大倍数，
3DG130B 和
68电气电子教学学报第34卷
3CG130B的取值为25 270，这里取β
2=60，R
L
=
8Ω，而输入电阻r
be
与工作电流有关：
r be =200Ω+（1+β
2
）26（mV）/I
EQ
（mA）（2）
显然，空载时电压增益为1，此时的最大输出电压大小取决于前一级输入电压大小，但受制于推挽管的饱和压降和电源电压的限制。
2．3测试数据分析
根据上面的分析，以测试数据为基础，分析各种因素对输出信号幅度、效率的影响程度，从而获得OTL功率放大器效率低下的主要因素。
OTL功率放大器输出信号幅度的大小与前一级的输出电压密切相关。为了判断是否存在动态范围的影响，可以对电路A点和B点的电压波形进行比较。若当输入信号增大时，两点的电压波形同步出现削波失真，则可认为存在动态范围的问题。若增大信号时，B点波形没有失真而A点已经削波失真，则认为不存在动态范围的问题。
实验过程中，不同的线路模块出现不同的现象，部分模块存在动态范围不足的问题，大部分不存在该问题，少数还存在推挽管的对称性问题。以本实验的模块为例，空载时，A、B两点的电压波形几乎相等。从空载和加载后的输出波形看，A点与B点电压波形基本是相同的，即增大输入信号时，两者同时失真。
当三极管集电极—发射极饱和压降为V CE（sat）时，则最大输出信号峰—峰值V OP－P的理论值为
V
OP－P =U
CC
－2V
CE（sat）
（3）
因此，电源电压的利用系数ξ的理论值为
ξ=1－2V CE（sat）/U CC（4）
根据文献［5］，考虑推挽管的饱和压降，推挽电路的最大效率ηmax为
ηmax=（π/4）［U CC－2V CE（sat）］/U CC（5）
本电路在单电源5V工作时，最大效率为60%。显然，电源电压越高，则效率越大，其极限值可达78．5%。
2．4表1中状态4，5，6的参数值讨论
放大器处于表1中状态4，5，6时，其放大倍数和效率等各项参数值列于表2。
（1）状态4为推挽电路中点A的直流工作点设置为2．5V，在无负载时获得最大不失真的条件下，增加负载。这时RW1、RW2均不调整，此时由于输入信号并非最大，因此电压利用系数较小：0．18，效率最低：16．6%；
表2放大倍数与效率
状态编号456
供电电压：U5．0234．9424．951
直流电流：mA15．376038．28
最大输出幅度：V0．320．840．9
实际电压利用系数0．180．480．52
理论电压利用系数0．760．760．75
放大倍数0．840．980．9
效率16．60%29．70%53．40%
备注负载负载负载（2）状态5为推挽电路中点A的直流工作点设置为2．5V，增大输入信号幅度，直至输出削顶失真，获得最大输出信号。其中RW1不变，但调整RW2消除交越失真，此时输出信号幅度增大，电源利用率提高到0．48，效率达到29．7%；
（3）状态6为最佳工作状态。调整RW1、RW2，使输出信号幅度最大，并消除交越失真，此时电压利用系数上升到0．52，效率达到53．4%。
从上述分析中可以看出，OTL功率放大器由于三极管的饱和压降达到0．6V，占电压利用系数的比例达到24%，因此效率受到了限制。同时，根据计算结果来看，推挽电路的放大倍数一般小于0．9，状态5的放大倍数较大，这是由于为了消除交越失真，使得静态电流急剧增大到60mA，降低了推挽管的r
be2
，提高了电压放大倍数，但电流的上升反过来导致效率下降。
3提高效率的措施
3．1提高电源电压
提高电源电压，可降低推挽管的饱和压降所占的比例，改善电源电压利用率。但对于OTL实验线路，为了实验线路的安全，大多采用3DG130B和3CG130B中功率管（负载为8Ω），没有采用较高的电源电压。
3．2更换大功率管和负载
若要进一步提高效率，可以考虑采用高压供电的大功率管组成的OTL电路。如大功率管3DD15D 的集电极—发射极饱和压降为1．5V，功耗上限达到50W，对应的输出电阻小，可提高电压放大倍数和输出功率。
3．3关于前一级驱动电路的动态范围
文献［1］将图1的OTL功率放大器的效率低下
第4期熊俊俏，戴丽萍，秦红波：OTL功率放大器的实验研究69
归为前一级驱动电路的动态范围偏小引起的。从表2的电压利用系数来看，的确存在提高动态范围的空间。如增大输入信号幅度，推挽电路的输出信号幅度进一步增大，可提高输出功率。实际上，图1电路已经决定了其驱动级电路的动态范围不可能使推挽级电路的电源利用系数达到理想值。
如表1中的状态1所示，当空载时，集电极（图1中B点）静态电压为2．304V，此时最大输出信号的有效值为1．3V，峰值为1．84V，已经达到驱动电路的输出极限。
当加载时，从表2中状态4变到状态6。由于负载电阻较小，输出信号幅度下降，导致自举电路的作用越来越小，集电极（图1中B点）静态电压也下降到1．705V，对应的最大输出信号的有效值为1V，峰值为1．41V。
显然，输出级的负载导致驱动级电路的集电极（图1中B点）静态电压下降，从而降低了驱动级电路的动态范围。
可见提高驱动级电路的动态范围，可以采用增加隔离电路，减小推挽电路对前一级电路的影响。3．4测量方法与计算方法的改进
1）电源电压的影响
实验平台加上负载以及串接电流表均会引起实际供电电压下降，最大下降可达到0．1V。而计算仍采用5V而不是实际测量值，自然会使效率降低。
2）RW2补偿过度
RW2是用于消除交越失真的电位器。由于是否存在交越失真多为主观观察，若把握不准，使其重叠过大，一方面导致输出信号幅度下降，另一方面导致供电电流急剧增大，这两者均会使效率下降。
3）计算方法的影响
对于驱动级电路的功耗，通常较小而没有考虑。但在该电路中因输出功率和电源供电功率等均较小，驱动电路的功耗影响就不能忽略了。
4结语
OTL功率放大器电路的效率低下是由多种因素决定的，包括器件、电路、测量方法和计算方法等。面对其理论与实验结果的不一致问题，应采用认真的分析来解决问题。在实际工作中，互补对称性和动态范围的影响是少数情况，大部分是由于测量和计算方法的问题导致的功率下降。因此，如何引导学生通过实验来提高分析问题和解决问题的能力，是电子技术实验的重要环节。
参考文献：
［1］葛有根．OTL功放实验效率低下的原因及解决方案［J］．天津：实验室科学，2010，13（3）：63－65
［2］李春树，潘海军．OTL功率放大电路中供电电流的测量［J］．永州：零陵学院学报，2003，24（5）：32－33
［3］陈庭勋．功率放大实验电路分析［J］．舟山：浙江海洋学院学报（自然科学版），2003，22（2）：192－196．
［4］康华光．电子技术基础．模拟部分（第五版）［M］．北京：高等教育出版社，2006．1
［5］Paul R．Gray，Paul J．Hurst，etc．Analysis and design of analog in-tegrated circuits［M］．BeiJing：Higher education press，2005．12
（上接第35页肖萍萍等文）
3结语
为了适应素质教育对工程应用型创新人才培养模式的需求，获得良好的教学效果，我们结合学生认知心理的特点和规律，对“自动控制原理”课程的教学方法和教学环节等方面做了一些改革的尝试。我们将教学内容以图形和声音等现代教育技术手段表现出来，有机地将本课程连接成一个整体，可以充分发挥学生的主观能动性，提高教学质量。
参考文献：
［1］王志坚，认知心理学的学习理论对课堂教学的启示［J］．北京：
中国教育学刊，1997，第02期
［2］刘大年，史旺旺，孙贵根，吴桂峰，“数字信号处理”课程的形象化教学方法探索［J］．南京：电气电子教学学报，2006，28（4），104-111
［3］岳舟，罗良才，曹锋等，“自动控制原理”教学改革的研究与探索［J］．合肥：电脑知识与技术，2010，Vol：6（20），5537-5538［4］张学敏，“数字信号处理”课程教学改革实践［J］．北京：中国电力教育，2009（2），140-141
［5］金鑫，谢昭莉，盛朝强等，“自动控制原理”实验教学改革创新与实践［J］．南京：电气电子教学学报，2009．31
实验三功率放大电路实验报告
实验三功率放大电路实验 报告 The following text is amended on 12 November 2020.
集成功率放大电路一. 实验目的 1．掌握功率放大电路的调试及输出功率、效率的测量方法； 2．了解集成功率放大器外围电路元件参数的选择和集成功率放大器的使用方法。 二. 实验仪器设备 1.实验箱 2. 示波器 3. 万用表 4. 电流表 有关试验方法的说明： （1）测量最大不失真功率：max O P 在放大器的输入端接入频率为1kHz的正弦频率信号；Vi置最小 （Vi<20mV）；在放大器的输出端街上示波器和毫伏表，逐渐增大Vi， 使示波器显示出最大不失真波形，用毫伏表测出电压有效值mox O V，则最大不失真输出功率为： (2)测量功率放大器的效率 ： 在保持Vo为最大不失真输出幅度的情况下，由电流表测量直流电源Vcc的输出电流E I，此时电源Vcc提供的直流输出功率为： 注：此处Vcc应为正负电源之差。 功率放大器的效率为：
集成功率放大器的实验电路 三. 实验内容及步骤 1、连接电路： 接入正负电源（+V CC、-V EE） 接入负载电阻R L 串入电流表 2、打开电源开关，记录电流表的读数，即为静态电流I E
3、将电流表换至较高档位，接入输入信号v i，按后面要求进行测量。 负载电阻R L＝时， 按表分别用示波器测量输出电压峰值为2V和4V时的电流I E，计算输出功率P O、电源供给功率P E和效率η； 逐渐增大输入电压，用示波器监视输出波形，记录最大不失真时的输出电压的峰值v omax和电流I E，并计算此时的输出功率P O，电源供给功率P E 和效率η，填表。 实验需要测量的数值有I E和V omax ，P O，P E ，η由实验数据计算得到，计算公式如下： 实验注意事项： 功率放大器输出大电压大电流，工作在极限状态，产热较多，需要谨慎操作防止烧毁功放； I时刻监视电流表防止电流超过电流表在测量最大不失真电压时的E 量程； V时，一定使输入电压Vi置最小，然后逐渐测量最大不失真电压max O 慢慢增大输入Vi 。
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51202032019 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。认真独立的完成课题的设计。 3.按时完成课程设计并提交设计报告。 2：方案设计 要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功
音频功率放大器实验报告
一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。 二、实验要求 1）设计要求 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 2）实物要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 三、实验内容与原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1）前置放大级 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，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，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。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，
音频功率放大电路实验报告分析
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 装 订 线
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。 图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，
6低频功率放大器实验报告1
实验报告 姓名： 学号： 日期： 成绩 ： 课程名称 模拟电子实验 实验室名称 模电实验室 实验 名称 低频功率放大器 同组 同学 指导 老师 一、实验目的 1、进一步理解OTL 功率放大器的工作原理 2、学会OTL 电路的调试及主要性能指标的测试方法 二、实验原理 图7－1所示为OTL 低频功率放大器。其中由晶体三极管T 1组成推动级（也称前置放大级），T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具 图7－1 OTL 功率放大器实验电路 有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T 1管工作于甲类状态，它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管
D ， 给T 2、T 3提供偏压。调节R W2，可以使T 2、T 3得到合适的静态电流而工作于甲、 乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A 的电位CC A U 21 U =，可以 通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A 点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号u i 时，经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极，u i 的负半周使T 2管导通（T 3管截止），有电流通过负载R L ，同时向电容C 0充电，在u i 的正半周，T 3导通（T 2截止），则已充好电的电容器C 0起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。 C 2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。 OTL 电路的主要性能指标 1、最大不失真输出功率P 0m 理想情况下，L 2CC om R U 81P =，在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值，来 求得实际的L 2 O om R U P =。 2、 效率η 100%P P ηE om = P E —直流电源供给的平均功率 理想情况下，ηmax ＝ 78.5％ 。在实验中，可测量电源供给的平均电流I dC ， 从而求得P E ＝U CC ·I dC ，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。 3、 频率响应 详见实验二有关部分内容 4、 输入灵敏度 输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号U i 之值。 三、实验设备与器件 1、 ＋5V 直流电源 5、 直流电压表 2、 函数信号发生器 6、 直流毫安表
实验三功率放大电路实验报告
集成功率放大电路 一. 实验目的 1．掌握功率放大电路的调试及输出功率、效率的测量方法； 2．了解集成功率放大器外围电路元件参数的选择和集成功 率放大器的使用方法。 二. 实验仪器设备 1.实验箱 2. 示波器 3. 万用表 4. 电流表 有关试验方法的说明： （1） 测量最大不失真功率：max O P 在放大器的输入端接入频率为1kHz 的正弦频率信号；Vi 置最小（Vi<20mV ）；在放大器的输出端街上示波器和毫伏表，逐渐增大Vi ，使示波器显示出最大不失真波形，用毫伏表测出电压有效值 mox O V ，则最大不失真输出功率为： 2max max O O L V P R = (2)测量功率放大器的效率 η： 在保持Vo 为最大不失真输出幅度的情况下，由电流表测量直流电源Vcc 的输出电流E I ，此时电源Vcc 提供的直流输出功率为： ×E E CC P I V = 注：此处Vcc 应为正负电源之差。
功率放大器的效率为： max = O E P P 集成功率放大器的实验电路 三. 实验内容及步骤 1、连接电路： 接入正负电源（+V CC 、-V EE ） 接入负载电阻R L 串入电流表 2、打开电源开关，记录电流表的读数，即为静态电流I E 3、将电流表换至较高档位，接入输入信号v i ，按后面要求进行测量。 负载电阻R L ＝ 时， 按表分别用示波器测量输出电压峰值为2V 和4V 时的电流I E ，计算输出功率P O 、电源供给功率P E 和效率η； 逐渐增大输入电压，用示波器监视输出波形，记录最大不失真时的输出电压的峰值v omax 和电流I E ，并计算此时的输出功率P O ，电源供给功率P E 和效率η，填表。 峰值 I E P O P E η
音频功率放大电路实验报告
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 桌号 装 订 线 点名册上的序号 前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端；5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2
音频功率放大电路实验报告
. . . . 实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 桌号 装 订 线 点名册上的序号 前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端；5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把
非线性丙类功率放大器实验报告讲解
非线性丙类功率放大器实验报告 姓名: 学号: 班级: 日期: 37 38 非线性丙类功率放大器实验 一、实验目的 1. 了解丙类功率放大器的基本工作原理, 掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性。 2. 了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化对功率放大器工作状态的影响。 3. 比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的功率、效率与特点。 二、实验基本原理 非线性丙类功率放大器的电流导通角 o 90<θ, 效率可达到 80%,通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。特点:非线性丙类功率放大器通常用来放大窄带高频信号 (信号的通带宽度只有其中心频率的 1%或更小 ,基极偏置为负值,电流导通角o 90<θ,为了不失真地放大信号,它的负载必须是 LC 谐振回路。 丙类功率放大器
丙类功率放大器的基极偏置电压 V BE 是利用发射极电流的直流分量 I EO (≈ I CO 在射极电阻上产生的压降来提供的,故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号 ' i v 为正弦波时,集电极的输出电流 i C 为余弦脉冲波。利用谐振回路 LC 的选频作用可输出基波谐振电压 v c1, 电流 i c1。图 8-3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式: 011R I V m c m c = 式中, m c V 1为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅; m c I 1为集电极基波电流振幅; 0R 为集电极回路的谐振阻抗。 2102111212121R V R I I V P m c m c m c m c C === 39 式中, P C 为集电极输出功率 CO CC D I V P = 式中, P D 为电源 V CC 供给的直流功率; I CO 为集电极电流脉冲 i C 的直流分量。 放大器的效率η为 CO m c CC m c I I V V 1121? ?
模电实验报告 四 OTL功率放大电路
模电实验报告 实验四 OTL功率放大电路 姓名： 学号： 班级： 院系： 指导老师： 2016年
目录 实验目的： (2) 实验器件与仪器： (2) 实验原理： (3) 实验内容： (4) 实验总结： (7) 实验：OTL功率放大电路 实验目的： 1.进一步理解OTL功率放大器的工作原理。 2.学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。 实验器件与仪器： 1．＋5v直流电源 5. 直流电压表 2．函数信号发生器 6. 直流毫安表 3．双踪示波器7. 频率计 8．晶体三级管9013×1、9012×1、8欧喇叭×1，电阻器、电容器若干
实验原理： 如图所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级，T2 ,T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，他们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极 电流I c1的一部分流经电位器R W2及二极管D，给T2.T3提供偏压。调节R W2，可以使T2.T3得到适合的静态电流而工作于甲.乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位U A=1/2U CC，可以 通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A点，因此在电路中引入脚.直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号U i时,经T1放大.倒相后同时作用于T2.T3的基极,U i的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载R L,同时向电容
C0充电,在U i的正半周,T3导通(T2截止),则已充好的电容器C0起着电源的作用,通过负载R L放电,这样在R L上就得到完整的正弦波. C2和R构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围. OTL电路的主要性能指标 1.最大不失真输出功率P om 理想情况下,P om=U CC2/8R L,在实验中可通过测量RL两端的电压有效值,来求得实际的P OM=U O2/R L。 2.效率=P OM/P E 100% P E－直流电源供给的平均功率 理想情况下,功率M ax=78.5%.在实验中,可测量电源供给的平均电流I dc,从而求得P E=U CC I dc,负载上的交流功率已用上述方法求出,因而也就可以计算实际效率了。 1.频率响应 祥见实验二有关部分内容 2.输入灵敏度 输入灵敏度是指输出最大不失真功率时,输入信号U i之值 实验内容： 在整个测试过程中，电路不应有自激现象。 1. 按图7－1连接实验电路，电源进入中串人直流毫安表，电位器R W2置为最小值，R W1置中间位置。接通+5V电源，观察毫安表指示，同
集成功率放大电路实验报告
集成功率放大电路实验报告班级： 学号： 姓名： 日期：
一、实训目的 1）熟悉万用表、示波器等仪器的使用。 2）了解功率放大电路的构成，加深对功率放大电路的感性认识。 3）掌握电路元器件的选择及检测方法。 4）熟悉了解TDA2030A集成功率放大器的型号、参数及其应用。 5）熟悉功率放大电路的主要特点、性能指标、主要类型及电路特征。6）制作音量可调，具有高音、低音提升电路，双声道输入、输出， 整个系统采用双12V变压器供电的音频功率放大器。 二、实训器材 双踪示波器；万用表；电烙铁；电路板制作工具、电路板及其元件等。 三、实训任务 ①了解电路图绘制软件的相关常识及其特点； ②熟悉电路图绘制软件的使用方法； ③会用Protel99SE软件绘制电路原理图； ④会在Protel99SE软件环境中自定义库元件； ⑤掌握电路板布局布线规则的设置方法； ⑥会使用Protel99SE软件生成实用的电路板图； ⑦制作出电子产品，并学会调试、检修； ⑧作好实训笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决； ⑨联系自己专业知识，体会本次实训的具体过程，总结自己的心 得体会；
○10参考相关的书籍、资料，认真完成实训报告。 这次实训为两大部分:第一部分是画电路图、制造PCB板。第二部分是在印制版上焊接安装电路。 四、实训过程 1、电路原理图 图01 2、分析电路工作原理 集成功率放大电路如上图所示。三极管C1815组成前置放大级，主要是补偿其后音调电路的信号衰减，两个100kΩ的电位器及其附属元件组成衰减式高低音调节电路（均衡电路），经调节后的音频信号送入集成功率放大电路TDA2030A，进行功率放大，推动多媒体音箱发声。电路由50W,次级电压20V的变压器经整流滤波后提供。如果采用集成功率放大电路LM1872，其输出功率将更大。 3、实验电路原理分析 本实验的内容是设计和制备一个可以供多媒体音箱使用的音频功 率放大电路，整体功能框图如图 1 所示，可以分为音频放大和直流电
功率放大电路的仿真测试实验报告
电子与信息工程系模电实验 实验日期： 2016.4.15 班级：2015级应用物理学实验名称：功率放大电路的仿真测试姓名： 实验成绩：学号： 一、实验目的 （1）了解OTL、OCL功率放大器的基本工作原理和参数测试。 （2）对比分析OTL功率放大器和OCL功率放大器的性能差异。 二、原理与说明 功率放大器根据功放管平均导通时间的长短（或集电极电流流通时间的长短或导通角的大小），分为以下4种工作状态。 （1）甲类工作状态：甲类工作状态下，在整个周期内晶体管的发射结都处于正向运用，集电极电流始终是流通的，即导通角A等于180°。 （2）乙类工作状态：乙类工作状态下，晶体管的发射结在输入信号的半周期内正向运用，在另外半个周期内反向运用，晶体管半周期导电半周期截止。集电极电流只在半周期内随信号变化，而在另半个周期截止，即导通角A等于90°。 （3）甲乙类工作状态：它是介于甲类和乙类之间的工作状态，即发射结处于正向运用的时间超过半个周期，但小于一个周期。即导通角A大于90°小于180°。 （4）丙类工作状态：丙类工作状态:丙类工作状态下，晶体管发射结处于正向运用的时间小于半个周期，集电极电流的时间不到半个周期，即导通角A小于90°。
图4.4.2 OCL功率放大器原理图 4.4.3为单电源供电互补推挽功率放大器。 三、实验内容 1.OCL功率放大器测量
1)按照图4.4.2所示输入自 己的OCL实验电路。并测量晶体管的静态工作，判断器件工作状态。 表格1.1.1 开关闭合开关断开 Q1 Q2 Q1 Q2 I B12.012pa 12.012pa 55.511na 1.691na I C1201ma 1.201ma 1.201ma 1.201mna U CE12v 12v 12v 12v 2)调节信号源输出为3V(峰 值)，在开关J1闭合和断开条件下，用双踪示波器观察输入输出波形。 J1断开时： J1闭合时：
音频功率放大器实验报告
本科实验报告 课程名称：电子电路安装与调试姓名： 学院：信息与电子工程学院系： 专业：电子科学与技术 学号： 指导教师：
一、实验目的二、实验任务与要求 三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……） 四、主要仪器设备五、实验步骤与过程 六、实验调试、实验数据记录七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得 一、实验目的 1、学习并初步掌握音频功率放大器的设计、调试方法。 2、学习并掌握电路布线、元器件安装和焊接。 3、掌握音频功率放大器各项主要性能及指标的调试方法。
二、实验任务与要求 1、设计 (1)设计一音频功率放大器，使其达到如下主要技术指标： 负载阻抗：4L R =Ω 额定功率：10o P W = 带 宽：(50~15000)BW Hz ≥ 音调控制： 低音：10012Hz dB ± 高音：1012kHz dB ± 失真度：3%γ≤ 输入灵敏度：' 100,5i i U mV U mV << 噪声功率：10N P mW ≤ (2)设计满足以上设计要求的稳压电源。 2、在Altium Designer 中画出原理图,并进行PCB 板的编辑与设计。 3、根据给定的功率放大器的原理图（三），做如下工作： （1）分析计算晶体管前置放大器的直流工作电压、电流、输入电阻、输出电阻、各级放大器的交流增益。 （2）分析音调控制电路的工作原理，计算4个极端情况下的交流增益。 （3）安装实验电路板 （4）调试和测试实验电路的增益、频响特性曲线、输入电阻和输出电阻、以及改变某 实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试 姓名：陈肖苇 学号：3140104580_ 些电路参数后的性能测试（电路图中括号内的数字）。 （5）分析实验数据，并与理论计算值比较，讨论二者之间的误差和产生误差的原因。 三、实验原理和实验方案设计 作为音频放大器的音源部分，其输出电平既有高至数百毫伏（如调谐器：50~500mV ，线路输出：100~500mV ），也有低至1mV （如话筒：1~5mV ），相差达几百倍。音频放大器就是要把这些不同大小的音源放大后驱动喇叭，发出同等强度的声音。因此，根据不同音源 的需要，可以画出音频放大器的原理框图，如图1所示。 P.2
功率放大实验报告
一、实验题目 集成运放音频功率放大电路分析 二、设计要求 音频功率放大电路的设计不仅要求对音频信号进行功率放大以有足够的功率驱动扬声器发声，同时要求音质效果良好。 要实现功率放大，不仅要求对电流进行放大，而且要求有足够的电压放大倍数。 利用集成运放对电压信号进行放大，不仅可减小元器件的数量，而且会使电路更加稳定。 三、设计原理 根据设计要求，在输入电压幅度为（5~10）mV 、等效负载电阻RL 为8Ω时，放大通道应满足额定输出功率Po ≥2W 。 设输出电压有效值为Ursm ，输出功率为Po ，则 所以，总体电路要求的电压放大倍数为预期的输出电压有效值除以输出电压有效值再加上一定的设计余量，电压放大倍数约为400~1000倍。 单级电路不易实现如此大的放大倍数同时保持电路性能，所以需要采用多级放大电路。考虑到多级放大电路虽然可以提高电路的增益，但级数太多也会使通频带变窄，所以，下面采用三级放大设计。 四、基本思路 一级、二级电路组合以实现电压放大（各提供约20倍的放大倍数），同时加入改善音质的设计（滤波器）；第三级功放放大电流，同时对电压倍数进行调节。 为了保证电路安全可靠，通常使电路最大输出功率POM 比额定输出功率Po 要大一些，则一般取 所以，最大输出电压VOM 应根据最大输出功率POM 来计算： 考虑晶体管饱和压降等因素，放大器VOM 总是小于电源电压。令电源电压利用率： 一般为：0.6 ~ 0.8 考虑功放的供电电源大小，最后选择电源VCC 为15V 。 一、设计步骤 （1）前置放大电路设计 前置放大电路的作用是对微弱输入信号进行放大，如图所示电路，为一个反相比例放大器，其电压放大倍数为20。 电路的输入信号约为10mV 、20Hz~30kHz 的交流信号。 V R P U L o rsm 4≥=()O OM P P 2~5.1=L OM OM R P V 2=CC OM V V =η3 .1382226 .01211=???===L OM OM CC R P V V ηη
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。 第二部分：实验原理图如下所示
高频实验报告_高频谐振功率放大器
实验2高频谐振功率放大器 、实验目的: i进一步理解谐振功率放大器的工作原理及负载阻抗，激励电压和集电极电源电压变化对 其工作状态的影响。 2、掌握丙类功率放大器的调谐特性和负载特性。 二、实验原理（实验原理、设计思想、系统结构、实验电路）（重点） （1）谐振功率放大器 1实验原理： 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器。根据放大器电流导通角 0的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角B愈小，放 大器的效率n愈高。如甲类功放的0 =180°,效率n最高也只能达到50%而丙类功放的0 < 90o，效率n可达到80%甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。 高频功率放大器
2、实验电路: 1 1 1 1P0 JC1 —1 1 1 1 1C1 1R0 1 1R0 1BG0 1W 02 1W 01 1L0 3 1K0 3 A 1TP0 1R0 3 A 1TP0 严 口 1L0 2 IF 1C0 1L0 4 I t 3 3 U01 1 +5\ GND Vin 信 输 岀 1 严 'IP c0 p0 ? 4 A 1 1 2 ± T l r 音 频 1C0 1L0 1 1K0 JK0 6 1TP0 3 1K0 B 号 信 输 入 1 1C0 4 1 1TP0 1 1R0 1 + 12 V1 D0 1
(2)丙类功率放大器 1、丙类功放的基极、集电极电流和电压波形 根据调谐功率放大器在工作时是否进入饱和区，可将放大器分为欠压、过压和临界三种 工作状态。 若在整个周期内，晶体管工作不进入饱和区，也即在任何时刻都工作在放大区，称放大器工作在欠压状态；若刚刚进入饱和区的边缘，称放大器工作在临界状态；若晶体管工作时有部分时间进入饱和区，则称放大器工作在过压状态。放大器的这三种工作状态取决于电源电压、偏置电压、激励电压幅值以及集电极等效负载电阻。 2、负载特性 谐振功放的负载特性
音频功率放大电路实验报告
. 实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 桌号 装 订 线 点名册上的序号 前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端；5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把
OTL功率放大器实验报告
七OTL功率放大电路 一、实验目的 1．进一步理解OTL功率放大器的工作原理。 2．学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。 图7－1 OTL功率放大器实验电路 二、试验原理 图7－1所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级，T2 ,T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，他们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极 电流I c1的一部分流经电位器R W2及二极管D，给T2.T3提供偏压。调节R W2，可以使T2.T3得到适合的静态电流而工作于甲.乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位U A=1/2U CC，可以 通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A点，因此在电路中引入脚.直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号U i时,经T1放大.倒相后同时作用于T2.T3的基极,U i的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载R L,同时向电容C0充电,在U i的正半周,T3导通(T2截止),则已充好的电容器C0起着电源的作用,通过负载R L放电,这样在R L上就得到完整的正弦波. C2和R构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围. OTL电路的主要性能指标
1.最大不失真输出功率P om 理想情况下,P om=U CC2/8R L,在实验中可通过测量RL两端的电压有效值,来求得实际的P OM=U O2/R L。 2.效率=P OM/P E 100% P E－直流电源供给的平均功率 理想情况下,功率M ax=78.5%.在实验中,可测量电源供给的平均电流I dc,从而求得P E=U CC I dc,负载上的交流功率已用上述方法求出,因而也就可以计算实际效率了。 3.频率响应 祥见实验二有关部分内容 4.输入灵敏度 输入灵敏度是指输出最大不失真功率时,输入信号U i之值。 三、实验设备与器件 1．＋5v直流电源5。直流电压表 2．函数信号发生器6、直流毫安表 3．双踪示波器7、频率计 8．晶体三级管3DG6×1（9100×1）3DG12×1（9031×1） 3CG12×1（9012×1）晶体二极管2CP×1 8欧喇叭×1，电阻器、电容器若干 四，实验内容 在整个测试过程中，电路不应有自激现象。 1。按图7－1连接实验电路，电源进入中串人直流毫安表，电位器R W2置为最小值，R W1置中间位置。接通+5V电源，观察毫安表指示，同时要手触摸输出级管子，若电流过大，或管子温升显著，应立即断开电源检查原因（如R W2开路，电路自激，或管子性能不好等）。如无异常现象，可开始调试。 1.静态工作点的调试 1）调节输出端中点电位U A 调节电位器R W1，用直流电压表测量A点电位，使R A＝1/2U CC。 2）调整输出极静态电流用测试各级静态工作点 调节R W2，使T2、T2管的I C2＝I C3＝5－10mA。从减小义越失真角度而言，应适当加大输出极静态电流，但该电流过大，会使效率降低，所以一般以5－10mA左右为宜。由于毫安表是串在电源进线中，因此测量得的是整个放大器的电流。但一般T1的集电极电流I C1较小，从而可以把测得的总电流近似当作示末级的静态电流。如要准确得到末级静态电流，则可以从总晾中减去I C1之值。 调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法。先使R W2＝0，在输入端接入F=1KHZ 的正弦信号U i。逐渐加大输入信号的幅值，此时，输出波形应出现较严重的交越失真（注意：没有饱和和载止失真），然后缓慢增大R W2，当交越失真刚好消失时，停止调节R W2，恢复U i＝0，此时直流毫安表计数即为输出级静态电流。一般数值也应在5－10mA左右，如过大，则要检查电路。 输出级电流调好以后，测量各级静态工作点，记入表7－1。 表7－1I C2＝I C3＝mA U A＝2.5V