实验三 高频谐振功率放大器的研究

(一)实验目的

1．观测负载、集电极电源电压及高频激励电压变化时对高频功率放大器工作状态的影响。

2．通过对电流、电压波形观察分析，加深对高频功率放大器基本工作原理的理解。

3．根据给定条件，计算高频功率放大器输出回路的元件值并学习使用有关测量仪器进行调试。

(二)实验电路

实验电路如图实3- 1所示

图实3- 1 高频谐振功率放大器电原理图

T1：（3DK8)高频功率放大管。

T2：（3DK8)构成射极跟随器，起隔离作用以减小仪器输入阻抗对谐振回路的影响。

输出电路：C203、C204、L202组成π型谐振、匹配网络：

W201：(100K电位器)用以调整放大器Q201工作点。

(三)主要仪器

1．YB1052B信号发生器 一台

2．YB4320双踪示波器 一台

3．YB2174超高频毫伏表 一台

4．YB1713直流稳压电源 一台

5．直流毫安表（或指针万用表） 一只

6．DT890数字三用表 一只

7．高频实验箱 一个

(四)高频功率放大器设计

已知；输出功率 PL=0.1W，工作频率 f0=5MHz

负载阻抗 RL=75，电源电压Ec=+12V

集电极电流通角 θ＝90°

Ⅰ、工作状态计算

设集电极输出回路效率ηk=0.8

则集电极输出功率 

设 T1管饱和电压 

则集电极负载电阻

集流基波分量振幅

集流余弦脉冲最大值

集流直流分量 

电源供给功率 

集电极损耗 

集电极效率 

负载阻抗的等效电路见图实3—2。

Ⅱ．输出回路计算

(1) 电路计算

(2)电路计算

设Qe l =10，R为假想电阻

(3)综合考虑

(五)实验任务和步骤

闭合 K201、并置 K203于3处，检查电路正确后再接通电源．调整电位器 W201使放大器刚好有集电极电流出现。此时电流表读数 Ico应小于0．1mA，这时可近似认为集电极电流通角＝90°。

将YB1052B高频信号发生器的输出接到放大器输入端ui(高频信号频率 f0=5MHZ，输出幅度置输出最小位置)。将示波器、超高频电压表接到放大器输出端TP202，逐渐加大高频信号幅度，同时微调谐振回路电感 L202的磁芯．使示波器或高频电压表所读数最大，再微调高频激励信号幅度，使 Ico读数为15mA，此时可认为放大器已调到设计状态。

1．测放大器的负载特性

保持激励信号的频率和幅度不变，保持Ec、Eb不变，仅改变负载电阻RL的大小，但每改变一次均需要调整谐振回路的电感L202磁芯，使回路处于谐振状态。

按下表1记录高频放大器的集电极直流电流Ico，负载上的输出电压有效值U、并换算成输出功率Po、输入功率 Pdc，耗散功率 Pc和集电极效率ηk。

用座标纸绘出 Ico、U、Po、Pdc、Pc、ηk随负载 RL变化的关系曲线。

表1 负载变化对放大器工作状态影响

2，测放大器的放大特性

将放大器调整到设计状态，保持 Ec、Eb、Rl不变，改变 Ub大小。按表2记录当 Ub变化时相应的 IcO和负载上的输出电压值 U并换算出相应的 Po值。绘出 Ico U、 PO随Ub变化的曲线

表2 Ub变化对放大器工作状态影响 RL＝75Ω

3．测集电极调制特性

保持 RL、Ub、Eb不变，改变Ec时按表3测出Ico、U算出相应Po值并绘出Ico、U、Po随 Ec变化的曲线。

表3 Ec变化对放大器工作状态影响

4．定性观察高频功率放大器的电流、电压波形

打开(断)K201，调整电位器 W201使Ico约 lmA，将信号发生器输出幅度由零逐渐增大，用示波器分别在TP201、TP202、TP203观察电流、电压波形。定性绘出欠压、临界、过压状态时电流、电压波形示意图。

(六)实验报告

1．将以上各项实验数据整理后列于表内；

2．按实验要求绘出有关曲线和波形；

3．讨论实验结果，并与理论相比较，若有差异试分析原因；

4．回答思考题。

(七)思考题

1．集电极电流导通角θ＝90°的含义是什么?如何保证使θ＝90°?

2．谐振功率放大器与小信号谐振电压放大器晶体管工作状态有何不同?为什么?

3。如何保证谐振功率放大器有高的效率又有大的输出功率?

4．谐振功率放大器输出回路的作用是什么?

5．在电路实现中如何保证谐振功率放大器工作在临界、欠压和过压状态?

 

第二篇：音频功率放大器设计实验报告_需要的进啦!!!!

第一节  实训目的

实训是通过对培训对象比较集中、系统的专业技能培训，使其具有一定的专业操作技能。对于电子信息工程专业的学生，实训的目的在于通过集中、系统的培训使学生了解和掌握电子元件的认外形、特征及一些常用电子元件的运用，了解和掌握常用操作工具（如电烙铁、万用表、吸锡器、斜口钳等）和常用实验仪器设备（如函数发生器、示波器等）的原理和使用。与此同时掌握电子元件检测、焊接技术和调试技术，使理论与实践相结合，进一步提升自己的专业知识，最后真正的掌握一门技术。

第二节   TDA2030简介

TDA 2030A：

TDA 20## 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 20## 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。   

TDA 20## 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。   

TDA 20## 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压 ±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。

TDA2030A主要参数：
 工作电压：±6～22V
    静态电流：<50mA
    输出功率：18W，当V=±16V，RL=4Ω时
    谐波失真：0.05%，当f=15kHz，RL=8Ω时
    闭环增益：26dB，当f=1kHz时
    开环增益：80dB，当f=1kHz时
    频响范围：40～14000Hz

TDA2030电路特点：

 [1].外接元件非常少。

 [2].输出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。

[3].采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。

 [4].开机冲击极小。

[5].内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。

注意事项：

 TDA2030具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值电压40V的话，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。
    热保护：限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载（甚至是长时间的），或者环境温度超过时均起保护作用。与普通电路相比较，散热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所损害，如果发生这种情况，Po=（当然还有Ptot）和Io就被减少。印刷电路板设计时必须较好的考虑地线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流通过。装配时散热片与之间不需要绝缘，引线长度应尽可能短，焊接温度不得超过260℃，12秒。虽然TDA2030所需的元件很少，但所选的元件必须是品质有保障的元件。TDA2030是许多电脑有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成块。它接法简单，价格实惠。额定功率为14W。电源电压为±6～±18V。输出电流大，谐波失真和交越失真小（±14V/4欧姆，THD=0.5%）。具有优良的短路和过热保护电路。其接法分单电源和双电源两种：1.单电源接法 2.双电源接法

TDA2030管脚功能：

1脚是正相输入端

2脚是反向输入端

3脚是负电源输入端

4脚是功率输出端

5脚是正电源输入端。

第三节 恒兴牌 2030型立体声功率放大器教学套件介绍

及电路原理分析

电路电子元件：

安装说明：

本套件是以集成电路TDA 2030A为中心组成的功率放大器，它具有失真小、外围元件少、装配简单、功率大、保真度极高等特点，很适合无线电爱好者和音响发烧友自制。从图中可以看出，本电路由三部分组成，即电源部分；左（L）声道功能放大器和右（R）声道功能放大器。LED和R19为电源指示电路，以指示电源是否正常，开关K为电源开关。这里特别要提出来的是TDA 2030A的选择，不带A的是小功率。另外一定要配备散热面积比较大的散热器，以免烧坏TDA 2030A。整流二极管对电阻电容等元件都没有特殊要求。安装时先安装卧式元件，如电阻、二极管，再安装瓷片电容，电解电容，在安装电位器、开关，最后安装集成电路。先将散热器用自攻螺丝拧在电路板上，再将TDA 2030A用螺丝拧在散热器上。动手调试之前先将两个喇叭接好（注意千万别短路），再将输入信号接好，若没有立体声信号源也可以将两个输入端短接，并联之后再接一个输入信号，接好电源变压器的双交流电源，在通电之前将音量调至最小；通电后测量TDA 2030A的第四脚电压为0或接近0。否则应检查元件是否接错，有无虚假、错焊等现象。排除故障后，一台高保真的功率放大器大功告成。根据电源电压的高低可以本功率放大器的功率从20W提高到50W。

电路原理图：

电路原理分析：

通过变压器将220V交流电变为成12V交流电，然后将12V交流电与桥式整流连接，输出15V直流电供电路使用。桥式输出电压通过C17、C18滤波之后作用于两个功率放大器IC1、IC2。输入信号通过L IN、R IN输入，信号经过放大后通过L OUT、R OUT输出。通过三个电位器的调节（高、低音和音量调节）就可以输出高保真的立体声音乐。

第四节  电路元件测试

电阻测试：

我在对于有色环的电阻主要是用万用表检测其阻值是否与其上的色环读数相匹配及其好坏，对于没有色环的电阻检测的目的是测量其阻值及好坏，便于使用。要色环读数与万用表一治或者相差不大的才能用，否则就不能用。在安电阻的时候我们要细致的，认真的安好，不能出错。

电容测试：

电容检测需要用专用的检测设备检测，对于要求不高的电路一般不测试电容。

电位器测试：

对于电位器，一般先把万用表调到欧姆档，将万用表两表笔连接电位器两端脚，测其两端脚的阻值是否与标称值匹配；再将万用表的一只表笔接电位器的中间端脚，另一只表笔分别接电位器的其他两端脚，转动转轴，观察电阻值的变化，如果是随着转轴的缓慢转动电阻值均匀变化，那就证明电位器是正常的，否则为不正常。认真细致才是我们的态度。

发光二极管测试：

发光二极管通过接通电源检测其是否正常工作，即发光二极管是否发光，并判断其引脚的阴阳极。

集成电路TDA 2030的测试：

查阅相关资料，了解TDA 2030的性质，具体介绍请参照 《第二节 TDA 20## 简介》。

第五节  焊接要求及经验技巧

焊接要求及技巧：

焊接是通过一定的方式或者技巧将电子元件和电路有机结合的一种方式，是电子专业最基本的操作技术之一，所以电子专业的学员必须掌握。

焊接最基本的工具有：电烙铁、锡丝、烙铁架、松香等。

焊接前需要将电子元件的引线砂光，便于焊接，全新的电子元件可以不进行砂光。之后，需对砂光后电子元件的引脚进行上锡，使引脚上覆盖一层薄薄的锡焊，其功能也是便于焊接。焊接的时候一般是先焊接大功率的电子元件，后焊接小功率的电子元件，这样可有效的避免焊接大功率电子元件的时候将小功率的电子元件烧坏。焊接的时候右手拿电烙铁（最好让电烙铁加热足够，一般2～3分钟即可），左手拿锡丝，电烙铁与水平面呈45°角，先用电烙铁对引脚进行预热（预热时间不可太长），预热结束后，将锡丝接触电烙铁使其溶化，待锡汁包围引脚，同时铜箔上的锡饱满就可先移开锡丝，随后把电烙铁沿着引脚向上提，以移开引脚，焊接即完成。当焊接不足或者虚焊的时候需按照以上方法进行补焊或者用电烙铁把已经焊好的锡溶化用吸锡器吸掉后再进行焊接。焊接完之后需要把长的引脚用斜口钳或者其他利器剪掉，留1～2mm。

第六节  安装调试

电子元件的安装：

安装电子元件之前需要对电子元件的引脚进行加工，即需要把电子元件的引脚弯曲，使之适合电路板上的孔距。具体做法是：用大拇指顶住引脚与电子元件连接端，用力使引脚弯曲，弯曲处呈弧形（避免引脚折断）。

将加工好的电子元件安装在电路板上的指定位置，以便焊接。安装的时候应注意，大功率的电子元件应与电路板相隔一定距离（电解质电容等），便于散热，也就是说有的电子元件需要悬空，悬空高度一般为1cm，不超过2cm。小电阻可直接贴于电路板安装。有的电子元件需要与散热器相连接，如TDA 2030等。

成品的调试：

对成品进行调试之前须对成品进行检查，检查无误后方可进行调试。

恒兴牌 2030型立体声功率放大器的调试：

将电源、输入和输出接到恒兴牌 2030型立体声功率放大器的相应位置上，开启开关前各电位器应调到最小值处。开启开关，输入信号，调节电位器观察结果并做好记录。如遇到问题应在关掉电源后再进行问题解决。

第七节  总结

在这次试验中，通过这次对立体声功率放大器的设计与制作，让我知道了电路设计及制作的，了解了一些电子元器件的使用程序和规格。每个电子集成版的的策划基本上都是一样，这就是万变不离其宗的规律。我在挑选的时候也出了一些错的，在我焊接的时候总是没有去掉氧化物而将电路虚焊了。后来通过和同学们的交流才让我慢慢的懂了。但是都是这样慢慢的观察，识别，探索，最后能找到一个满意的意见与集成集成板想对应的位置，这才是圆满的一个试验。

通过这个实训课，让我们学习怎么安装电阻，电容，电位器。让我们受益匪浅，让我们学习了互相团结，合作的精神，成功不是一个人的，是我们大家的一直齐心协力的结果。在试验中我们也有很多不足的地方，慢慢来就会改进了。

这次实训课让也让我知道了凡是都是要自己懂手做才能懂得其中的奥妙，老师只是将知识教给我们，但下来具体怎么做还是要靠我们自己的。只有通过自己不断的练习才能更好的掌握好老师教的知识。才能让老师的心血没白费。

最后，谢谢老师的教导。