功率放大器與調(diào)試

1、電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計 -功率放大電路與調(diào)試功率放大電路與調(diào)試第三部分第三部分電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計1 1、功率放大電路、功率放大電路 外部音源信號經(jīng)過前置放大、均衡放大后，輸入最后的外部音源信號經(jīng)過前置放大、均衡放大后，輸入最后的功率放大級，然后就可以輸出去驅(qū)動揚聲器，發(fā)出聲音。功率放大級，然后就可以輸出去驅(qū)動揚聲器，發(fā)出聲音。 圖圖1 功率放大電路功率放大電路電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計 本實驗中的功率放大器采用本實驗中的功率放大器采用TDA2030集成塊，其本質(zhì)集成塊，其本質(zhì)就是一個運算放大器，和其它小信號放大用的運放相比，就是一個運算放大器，和其它小信號放大用的

2、運放相比，有較大有較大電流輸出能力電流輸出能力，可以輸出較大的功率。，可以輸出較大的功率。圖圖2 2 TDA2030外觀外觀 該集成功率放大器有該集成功率放大器有5 5個外個外部引腳，分別的定義是：部引腳，分別的定義是：1: Non inverting input （同相輸入端）（同相輸入端） 2: Inverting input （反相輸入端）（反相輸入端） 3: VS（負電源）（負電源） 4: Output（輸出）（輸出） 5: +VS（正電源）（正電源）TDA2030系列集成功率放大器采用系列集成功率放大器采用TO220封裝，使用時必須在封裝，使用時必須在外部加裝散熱器。外部加裝散熱器。

3、 1.1 TDA2030集成塊集成塊電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計 TDA2030功率集成放大器的使用十分靈活，可以構(gòu)成多功率集成放大器的使用十分靈活，可以構(gòu)成多種輸出結(jié)構(gòu)：即可以在正負對稱電源下工作構(gòu)成種輸出結(jié)構(gòu)：即可以在正負對稱電源下工作構(gòu)成OCL電路，電路，也可以在單電源下工作，構(gòu)成也可以在單電源下工作，構(gòu)成OTL電路，還可以用兩只放大電路，還可以用兩只放大器一起工作，構(gòu)成器一起工作，構(gòu)成BTL電路等，本實驗電路中采用的是電路等，本實驗電路中采用的是雙電雙電源下工作的源下工作的OCL電路。電路。 圖圖3 TDA2030典型應用電路典型應用電路 TDA2030極限參數(shù)參數(shù)名稱極限值單位電

4、源電壓(Vs)18V輸入電壓(Vin)VsV差分輸入電壓(Vdi)15V峰值輸出電流(Io) 3.5A耗散功率(Ptot)(Vdi)20W工作結(jié)溫(Tj)-40-+150存儲結(jié)溫(Tstg)-40-+150 集成塊內(nèi)部已經(jīng)集成了過集成塊內(nèi)部已經(jīng)集成了過溫保護，過流保護等電路，因溫保護，過流保護等電路，因此使用十分簡單。此使用十分簡單。 電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計1.2 本實驗中的功率放大器電路說明本實驗中的功率放大器電路說明圖圖1 功率放大電路功率放大電路 RP3是一只電位器，是一只電位器，作用是進行音量作用是進行音量（Volume）調(diào)節(jié)。輸）調(diào)節(jié)。輸入信號（均衡電路的輸入信號（均衡電路

5、的輸出信號）通過耦合電容出信號）通過耦合電容C1后，再由后，再由RP3進行分進行分壓調(diào)節(jié)，連接到壓調(diào)節(jié)，連接到TDA2030的同相端。的同相端。 電阻電阻R1 、R2組成反饋回路，和組成反饋回路，和TDA2030構(gòu)成了一個同相比構(gòu)成了一個同相比例放大電路，這一部分就是整個功率放大電路的核心，本質(zhì)和例放大電路，這一部分就是整個功率放大電路的核心，本質(zhì)和普通運放完全一致。普通運放完全一致。 C2同樣是一只耦合電容，作用同樣是同樣是一只耦合電容，作用同樣是“隔直通交隔直通交 ” ”，使功，使功率放大器僅僅對交流信號產(chǎn)生放大作用，而對直流信號不產(chǎn)生率放大器僅僅對交流信號產(chǎn)生放大作用，而對直流信號不產(chǎn)生

6、任何放大作用。任何放大作用。 電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計圖圖1 功率放大電路功率放大電路2 2、對于交流信號，電容對于交流信號，電容C2相當于相當于“短路短路”，此時電阻，此時電阻R1和和R2組成同相組成同相比例放大器反饋回路，功率放大器的比例放大器反饋回路，功率放大器的交流電壓放大倍數(shù)為：交流電壓放大倍數(shù)為：121 uRAR 1 1、對于直流信號，電容對于直流信號，電容C2相當于相當于“開路開路”，此，此時電阻時電阻R2不起作用，功不起作用，功率放大器和電阻率放大器和電阻R1構(gòu)成構(gòu)成的是一個電壓跟隨器。的是一個電壓跟隨器。由于電位器由于電位器RP3是通過是通過電容電容C1和前級電路耦合

7、，和前級電路耦合，因此因此RP3上的直流電位上的直流電位一定為零，同時一定為零，同時 可以?？梢员ＷC功率放大器的輸出也證功率放大器的輸出也一定為零，即有一定為零，即有“零輸零輸入，零輸出入，零輸出”的性質(zhì)。的性質(zhì)。電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計 D1、D2是兩只起保是兩只起保護作用的二極管，反向護作用的二極管，反向并聯(lián)在功率放大器的輸并聯(lián)在功率放大器的輸出端和電源之間，在實出端和電源之間，在實際電路中必不可少。際電路中必不可少。 原因在于揚聲器的原因在于揚聲器的線圈振動時，切割磁力線圈振動時，切割磁力線會產(chǎn)生感生電動勢線會產(chǎn)生感生電動勢。 圖圖1 功率放大電路功率放大電路 這種感生電動勢反過

8、來加在功率放大器的輸出端口，如果超這種感生電動勢反過來加在功率放大器的輸出端口，如果超過了電源電壓的范圍，二極管開始導通，將輸出端的感生電動勢過了電源電壓的范圍，二極管開始導通，將輸出端的感生電動勢進行鉗位。這兩只二極管采用進行鉗位。這兩只二極管采用1A1A的普通整流二極管的普通整流二極管1N40011N4001。電阻電阻R3和電容和電容C3串接在電路的輸出端，和揚聲器一起可以串接在電路的輸出端，和揚聲器一起可以看成功率放大器的負載，其作用是對揚聲器的頻響特性進行補看成功率放大器的負載，其作用是對揚聲器的頻響特性進行補償，使功率放大器輸出端的總負載趨近于純阻性。償，使功率放大器輸出端的總負載趨

9、近于純阻性。 電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計2 實驗中的功率放大器性能測試實驗中的功率放大器性能測試 式中，式中，RL為額定負載阻抗；為額定負載阻抗；Uo( (有效值有效值) )為為RL兩端的最大不失兩端的最大不失真電壓。真電壓。Uo常用來選定電源電壓常用來選定電源電壓VCC 音頻放大器輸出失真度小于某一數(shù)值音頻放大器輸出失真度小于某一數(shù)值(如如5%)時的最大功時的最大功率稱為額定功率。其表達式為率稱為額定功率。其表達式為測量測量Po的條件如下：的條件如下：音頻放大器的輸入信號的頻率音頻放大器的輸入信號的頻率fi=1kHz，電壓，電壓Vi=100mV起起，音調(diào)控制器的兩個電位器音調(diào)控制器的兩

10、個電位器RP1、RP2置于中間位置，音量控制置于中間位置，音量控制電位器置于最大值，用雙蹤示波器觀測電位器置于最大值，用雙蹤示波器觀測Ui及及Uo的波形，波形失的波形，波形失真盡量小。用毫伏表側(cè)輸出真盡量小。用毫伏表側(cè)輸出Uo 注意：在最大輸出電壓測量完成后應迅速減小注意：在最大輸出電壓測量完成后應迅速減小Ui i，或減小音量，或減小音量，否則會因測量時間太久而損壞功率放大器。否則會因測量時間太久而損壞功率放大器。 2.1 額定功率額定功率2ooLUPRcco2 2VU電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計2.2 頻率響應頻率響應 放大器的電壓增益相對于中音頻放大器的電壓增益相對于中音頻fo(1kH

11、z)的電壓增益下降的電壓增益下降3dB時對應低音頻截止頻率時對應低音頻截止頻率fL和高音頻截止頻率和高音頻截止頻率fH，稱，稱fL fH為放大器的頻率響應。為放大器的頻率響應。 測量條件同上，調(diào)節(jié)音量控制測量條件同上，調(diào)節(jié)音量控制RP3使輸出電壓約為最大輸出使輸出電壓約為最大輸出電壓的電壓的50%。 測量步驟是：測量步驟是： 音響放大器的輸入端接音響放大器的輸入端接v vi i ( (等于等于100mV100mV) )，RP1和和RP2置于中間，置于中間，使信號發(fā)生器的輸出頻率使信號發(fā)生器的輸出頻率fi從從20Hz至至50kHz變化變化( (保持保持vi=100mV不變不變) )，測出負載電阻

12、，測出負載電阻RL上對應的輸出電壓上對應的輸出電壓Vo，用半對數(shù)坐標，用半對數(shù)坐標紙繪出頻率響應曲線，并在曲線上標注紙繪出頻率響應曲線，并在曲線上標注fL與與fH值。值。 電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計2.3 輸入阻抗輸入阻抗 將從音頻放大器輸入端將從音頻放大器輸入端( (前置放大器輸入端前置放大器輸入端) )看進去的阻抗看進去的阻抗稱為輸入阻抗稱為輸入阻抗Ri。（測法同前）。（測法同前）2.4 輸入靈敏度輸入靈敏度 使音頻放大器輸出額定功率時所需的輸入電壓使音頻放大器輸出額定功率時所需的輸入電壓( (有效值有效值) )稱稱為輸入靈敏度為輸入靈敏度V Vs s。 測量條件與額定功率的測量相同

13、，測量方法是，使測量條件與額定功率的測量相同，測量方法是，使V Vi i從零從零開始逐漸增大，直到開始逐漸增大，直到V Vo o達到額定功率（達到額定功率（最大輸出、不是真最大輸出、不是真）值）值時所對應的電壓值，此時對應的時所對應的電壓值，此時對應的V Vi i值即為輸入靈敏度。值即為輸入靈敏度。 2.5 噪聲電壓噪聲電壓 音頻放大器的輸入為零時，輸出負載音頻放大器的輸入為零時，輸出負載RL上的電壓稱為噪聲上的電壓稱為噪聲電壓電壓VN。 測量方法是，使輸入端對地短路，音量電位器為最大值，用測量方法是，使輸入端對地短路，音量電位器為最大值，用示波器觀測輸出負載示波器觀測輸出負載RL兩端的電壓波

14、形，用交流毫伏表測量其兩端的電壓波形，用交流毫伏表測量其有效值。有效值。 電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計2.6 整機效率整機效率oC/100%PP 式中，式中，P Po o為輸出的額定功率；為輸出的額定功率；P PC C為輸出額定功率時所消為輸出額定功率時所消耗的電源功率。耗的電源功率。 電源電源VCC及及VEE提提供的電流供的電流: :CsinOLUitR 電源在負載獲得最大交流功率時所消耗的電源在負載獲得最大交流功率時所消耗的平均功率等于其平均功率等于其平均電流與電源電壓之積。平均電流與電源電壓之積。01sin();OCCCEELUPt VVd tR2()OCCCEELUPVVR另外：電

15、源另外：電源VCC及及VEE提供的電流通過測量得到。提供的電流通過測量得到。電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜合設計電子技術(shù)綜