项目三音频功率放大器制作与调试课件.ppt

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1、项目三、音频功率放大器制作 与调试,任务一、音频功率放大器制作与调试,学习重点:1、反馈的定义、分类。2、能够识读OTL、OCL功率放大器的电路图。3、典型功放集成电路的引脚功能。4、使用低频信号发生器。学习难点:1、按工艺要求装接典型电路。2、使用示波器与低频信号发生器。3、安装与调试音频功放电路，并检修音频功放电路的简单故障。,任务一、音频功率放大器制作与调试,明确目标：1、掌握反馈的定义及分类。2、熟悉低频功率放大电路的基本要求和分类。3、掌握识读OTL、OCL功率放大器电路图的方法。4、熟悉功放器件的安全使用知识。5、熟悉典型功放集成电路的引脚功能。操作示范：1、反馈的定义及分类。2、

2、识读OTL、OCL功率放大器的电路图的方法。3、4100系列功能集成电路及其功能框图。4、使用示波器，会使用低频信号发生器。5、识读功放集成电路的引脚功能。,目录,（一）、反馈的识别（二）、负反馈的类型识别（三）、负反馈对放大电路性能的测试（四）、功率放大电路的制作（五）、集成功率放大电路的制作（六）、音频功率放大器的制作与调试,（一）、反馈的识别,1、反馈的分类负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。正反馈：反馈增强净输入信号， 使放大倍数提高。直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。 引入直流负反馈的目的是

3、稳定静态工作点，引入交流负反馈的目的是改善放大电路的性能。,（一）、反馈的识别,2、判断正负反馈的瞬时极性法（1）设接“地”参考点的电位为零，在某点对“地”电压（即电位）的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；在负半周则为负。,（一）、反馈的识别,（2）设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电容时)瞬时极性与基极相同的原则，标出相关各点的瞬时极性。（3）若反馈信号与输入信号加在同一电极上，两者极性相反为负反馈；极性相同为正反馈。（4）若反馈信号与输入信号加在两个电极上，两者极性相同为负反馈；极性相反为正反馈。,（一）、反馈的识别,3、判断直流反馈和交流反

4、馈 如果反馈量只有直流量，则为直流反馈；如果反馈量只有交流量，则为交流反馈。直流反馈可以稳定静态工作点，交流反馈可以改善放大器的动态性能。,（一）、反馈的识别,4、判断串、并联反馈 输入、反馈、净输入在同一节点上为并联反馈；输入、反馈、净输入在同一回路中为串联反馈。,（一）、反馈的识别,5、判断电压反馈和电流反馈 反馈、输出从晶体管同一极上引出为电压反馈；反馈、输出从晶体管不同极上引出为电流反馈。,（一）、反馈的识别,6、运算放大器电路反馈类型的判别方法（1）反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈；（2）输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相

5、和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；（3）对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；（4）对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。,（二）、负反馈的类型识别,1、负反馈的类型,（二）、负反馈的类型识别,2、负反馈类型的判别步骤找出反馈网络（一般是电阻、电容）；判别是交流反馈还是直流反馈；判别是否负反馈；是负反馈，判断是何种类型的负反馈。,（三）、负反馈对放大电路性能的测试,1、降低放大倍数 |1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放

6、大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。,（三）、负反馈对放大电路性能的测试,2、提高放大倍数的稳定性,（三）、负反馈对放大电路性能的测试,3、改善波形失真 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。,（三）、负反馈对放大电路性能的测试,4、展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加。,5、对输入电阻的影响（1）串联负反馈:使电路的输入电阻提高。,（三）、负反馈对放大电路性能的测试,（三）、负反馈对放大电路性能的测试,（2）并联负反馈:使电路的输入电阻降低,（四）、功率放大电路的制作,1、功率放大电路概述（1）性能指标：输出功率和效率。 功率放大

7、电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。若已知Uom，则可得Pom。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。,（四）、功率放大电路的制作,（2）特点:要求输出功率尽可能大，是大信号工作状态，应采用图解法；由于处于大信号工作状态，易产生非线性失真；要考虑电路的功率转换效率，并使其尽可能的高；需要解决功放管的散热问题。,（四）、功率放大电路的制作,（3）分析方法:因大信号作用，故应采用图解法。（4）晶体管的选用根据极限参数选择晶体管，在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压，消耗的

8、最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。,（四）、功率放大电路的制作,（5）对功率放大电路的要求在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为0。,（四）、功率放大电路的制作,（6）晶体管的工作方式甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态。乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态。甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态。,（四）、功率放大电路的制作,2、变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路:,（四）、功率放大电路的制作,乙类推挽电路：,信号的正半周T1导通、T2

9、截止；负半周T2导通、T1截止。两只管子交替工作，称为“推挽”。设 为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。,（四）、功率放大电路的制作,3、OTL电路因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。,输入电压的正半周：VCCT1CRL地,C充电。输入电压的负半周：C 的“”T2地RLC“”,C放电。,C足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。,（四）、功率放大电路的制作,4、OCL电路,（四）、功率放大电路的制作,5、BTL电路,（五）、集成功率放大电路的制作,1、集成运算放大器组成及其特点集成运放具有体积小、重量轻、价格低、使用可靠、灵活

10、方便、通用性强等优点，它的种类型号众多，但基本结构归纳起来通常由四部分组成。,（五）、集成功率放大电路的制作,（1）输入级：是提高运算放大器质量的关键部分, 采用具有恒流源的差动放大电路,也称差动输入级。（2）中间级：主要作用是提供足够大的电压放大倍数,故而也称电压放大级。（3）输出级：主要作用是输出足够的电流以满足负载的需要，同时还需要有较低的输出电阻和较高的输入电阻，以起到将放大级和负载隔离的作用。（4）偏置电路：偏置电路的作用是为各级提供合适的工作电流,确定各级静态工作点。一般由各种恒流源电路组成。,（五）、集成功率放大电路的制作,2、集成运算放大器的图形符号和引脚功能集成运放的外形有双

11、列直插式、扁平式和圆壳式3种。,（五）、集成功率放大电路的制作,集成运放其第一级都是采用差动放大电路。所以，集成运放有两个输入端。分别由两个输入端加入信号，在电路的输出端得到的信号相位是不同的，一个为反相关系，一个为同相关系，所以把这两个输入端分别称为同相输入端(用+表示)和反相输入端(用表示)，其符号如图所示。,（五）、集成功率放大电路的制作,3、集成运算放大电器的主要参数 集成运算放大器的性能可用一些参数来表示，为了合理地选用和正确地使用运放，必须了解各主要参数的意义。 （1）开环差模电压放大倍数Aod：Aod指集成运放在无外加反馈的情况下的差模电压放大倍数，即对于集成运放而言，希望Aod

12、大且稳定。（2）最大输出电压UOPP：UOPP是指在额定电源电压下，集成运放最大不失真输出电压的峰峰值。（3）差模输入电阻rid：rid的大小反映了集成运放的输入端向信号源索取电流的大小。一般要求rid愈大愈好，普通型集成运放的rid为几百千欧至几兆欧。,（五）、集成功率放大电路的制作,（4）输出电阻ro： ro的大小反映了集成运放在输出信号时带负载能力。ro愈小愈好，理想运放ro为零。（5）共模抑制比KCMRR：共模抑制比反映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，KCMRR愈大愈好，理想集成运放KCMRR为无穷大。,（五）、集成功率放大电路的制作,4、集成运放工作的两个区域在分析运放时，为了使

13、问题分析简化，通常把实际运放看成是一个理想元件。所谓理想运放就是将集成运放的各项技术指标理想化，即：开环电压放大倍数Aod=；开环输入电阻Rid=；开环输出电阻Rod=0；共模抑制比KCMRR=；有无限宽的频带。,（五）、集成功率放大电路的制作,在各种应用电路中，集成运算放大器的工作范围可能有由两种情况：工作在线性区或非线性区，集成运放电压传输特性如图所示。,（五）、集成功率放大电路的制作,（1）理想运放工作在线性区的特点集成运放工作在线性区域时，其输出电压与两个输出端的电压之间存在着线性放大关系，即：理想运放Aud=，而输出uo是一个有限值，所以有 u+u-。这种现象称为“虚短”。由于理想运

14、放Rid=，因此在其两个输入端均可以认为没有电流输入，即：i+=i=0，这种现象称为“虚断”。,（五）、集成功率放大电路的制作,理想运放工作在线性区的特点： u+u，存在“虚短”现象； i+=i=0，存在“虚断”现象。,（五）、集成功率放大电路的制作,（2）理想运放工作在非线性区的特点理想运放工作在非线性区输出电压uo具有两值性：或等于运放的正向最大输出电压+UOPP，或等于运放的负向最大输出电压UOPP 。 当u+u-时：uo=+UOPP ；当u+u-时：uo= -UOPP在非线性区内，运放的差模输入电压可能很大，即u+u-，此时，电路的“虚短”现象将不复存在。在非线性区内，虽然集成运放两个

15、输入端的电位不等，但因为理想运放的输入电阻rid=，故“虚断”现象仍存在。,（五）、集成功率放大电路的制作,理想运放工作在非线性区的特点： 输出电压uo具有两值性，不存在“虚短”现象； i+=i=0，存在“虚断”现象。,（五）、集成功率放大电路的制作,5、集成运放的静态调试通常，在使用集成运放前要粗测集成运放的好坏。可以用万用表的电阻中档(“100”或“1k”档，避免电压或电流过大)对照管脚图测试有无短路和断路现象，然后将其接入电路。对于单电源供电的集成运放，应加偏置电路，设置合适的静态输出电压。通常，在集成运放两个输入端静态电位为二分之一电源电压时，输出电压等于二分之一电源电压，以便能放大正

16、、负两个方向的变化信号，且使两个方向的最大输出电压基本相同。,（五）、集成功率放大电路的制作,6、集成运放的保护电路 集成运放在使用中常因输入信号过大、电源电压极性接反或过高、输出端直接接“地”或接电源等原因而损坏。为使运放安全工作，可从三个方面进行保护。（1）输入保护：一般情况下，运放工作在开环(即未引反馈)状态时，易因差模输入电压过大而损坏：在闭环(即引入反馈)状态时，易因共模输入电压过大而损坏。,（五）、集成功率放大电路的制作,图(a)所示是防止差模电压过大的保护电路，由于二极管的作用，集成运放的最大差模输入电压幅值被限制在二极管的导通电压UD。图(b)所示是防止共模电压过大的保护电路，

17、通过V和二极管的作用，集成运放的最大共模输入电压被限制在(V+UD)。,（五）、集成功率放大电路的制作,（2）输出保护,当集成运放输出端对地或对电源短路时，如果没有保护措施，集成运放内部输出级的管子将会因电流过大而损坏。,图所示为输出端保护电路，限流电阻R与稳压管DZ构成的限幅电路一方面将负载与集成运放输出端隔离开来，限制了运放的输出电流；另一方面也限制了输出电压的幅值，稳压管为双向稳压管，故输出电压最大幅值等于稳压管的稳定电压Uz。,（五）、集成功率放大电路的制作,（3）电源端保护为了防止因电源极性接反而损坏集成运放，可利用二极管单向导电性，将其串联在电源端实现保护。,（五）、集成功率放大电

18、路的制作,7、集成功率放大电路方制作的一般步骤（1）确定所制作功放功率的大小；（2）确定对音质的要求；（3）确定制作时所选用的集成电路功放电源是单电源还是双电源；（4）确定所制作的功放是单声道还是立体声；（5）最后再确定所选择集成电路功放的型号。,（六）、音频功率放大器的制作与调试,1、总电路的设计 总电路主要由前置放大电路和功率放大电路两部分组成。,根据图中所示，V1组成激励级，它的基极偏压取自于中点电位1/2VCC。Rp引入交直流电压并联负反馈。V2、V4复合成NPN管，V3、V5复合成PNP管，V6给两只复合管提供偏压，以消除交越失真。V6还具有温度补偿作用。R3为V1集电极负载电阻。R

19、7用于减小复合管穿透电流。R9、R10为负反馈电阻，用于稳定工作点和减小失真。C7为输出耦合电容，充当另一组电源。,（六）、音频功率放大器的制作与调试,2、系统调试在音频功率放大器中主要是通过调节滑动变阻器的阻值，输出不同频率的正弦波来满足设计要求。前级电路的调试较为简单，只要测量一下输出电压是否符合驱动要求；功率放大电路的测量较为复杂，含有较多的三极管，对整个电路的影响较大，需要多次测量来获得较为正确的数据。,（六）、音频功率放大器的制作与调试,电路板焊接完成后，先进行全面的检查。检查无误后，开始进行电路板的有源调试。调试步骤如下：（1）输出波形的调试：先利用函数信号发生器，将信号设置成电压

20、有效值为5mv正弦波信号，然后连接到i，将信号送入音频功率放大器。在喇叭的两端通过测试线连接到数字双踪示波器，接通电源后，观察示波器的波形，并记录输出功率的大小，画出波形图。 完成数据的记录后，与设计中要求的数据进行比较，确定硬件电路是否符合设计要求。（2）通频带的调试：测量放大器通频带，测的是放大器增益随频率变化的情况。在改变输入信号频率时，保持输入信号幅值不变，输出信号幅值的变化正比于增益的变化。,任务小结,思考与提高,（1）反馈的分类：（ ）。（2）在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与（ ）有关。（3）功率放大器的性能指标包括：（ ）。（4）集成运算放大器的基本结构为：（ ）； 列举集成运算放大器的主要参数（ ）。（5）简述负反馈的类型。 （6）简述功率放大电路中晶体管的工作方式。,谢谢,