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(中职)电子技术基础与技能实训第5章 晶体管放大电路的仿真及应用教学课件(工信版)晶体管放大电路的仿真及应用第 5 章任务1单管放大电路的仿真2多级放大电路的仿真3音频功率放大器安装及调试任务概述 本章主要通过晶体管放大电路的仿真,理解主要元件的作用、放大电路的工作过程,识读单管放大及多级放大电路,以及会用示波器观察静态工作点设置对波形失真的影响。另外,通过音频功率放大器的安装、调试等,了解它的工作原理,认识相关器件,熟悉电路的安装方法和手工焊接。单元目标01 晶体管单管级放大电路的仿真。放大电路静态工作点的设置,波形。音频功率放大器的、等。能 02 解单管级放大电路工作。晶体管放大电路直流路交流路的制。解音频功率放大器的工作。PARTONE1单管放大电路的仿真01/任务目标晶体管单管放大电路的仿真。01放大电路静态工作点的、以参数量。0202/所需设备类别 名称 数量设备 计算机 1台软件 Multisim仿真软件 1套03/原理图仿真器件的放置04/任务步骤1仿真电路的2电路仿真3步骤1:仿真器件的放置放置晶体管Q1(器件“Ctrl+W”)01类型项目步骤1:仿真器件的放置放置极性电容C1(注意极电容的正、负)0 2类型项目步骤1:仿真器件的放置放置极性电容C2、C3。重复步骤(2),完成C2、C3电容的放置。如图所示。0 3类型项目步骤1:仿真器件的放置放置固定电阻-容差值修改0 4类型项目 同上述方法选择相应阻值的电阻并放置,然后双击电阻进入参数设置界面,在【值】选项设置它的容差为1%,如图所示。步骤1:仿真器件的放置重复步骤(4)依次完成全部电阻的放置及参数设置。电阻显示标号在参数设置界面【标签】选项中修改。如图所示。05类型项目步骤1:仿真器件的放置放置电位器RP06类型项目 在器件选择界面系列列表中选择【POTENTIOMETER】,然后在元器件窗口任选一个电位器放置在设计窗口中,并双击电位器进入参数设置界面,在【值】选项设置电阻值为120k。另外,可根据实际需求设置增量和改变阻值的快捷键。如图所示。步骤1:仿真器件的放置放置电源和地07类型项目 通过快捷键【Ctrl+W】打开元器件的选择窗口,依次选择AC_POWER(V12)、DC_POWER(V1)和GROUND。根据原理图修改它们的参数和方向,如图所示。步骤1:仿真器件的放置-注意事项类型项目 同系列器件放置。例如有X1X5五个不同参数的器件,它们可以通过上述步骤依次完成放置。也可以在完成X1放置后,单击选中X1并进行复制粘贴,然后根据具体需求,将粘贴后的器件进行参数修改(包括标号、值、容差等)和方向调整,依次完成X2X5的放置。器件、显示标号等位置可以通过鼠标拖拽进行调整。注意晶体管、极性电容等极性元器件的极性方向。该电路使用的晶体管为NPN管,如果使用PNP管,其最大区别在于直流供电电源极性相反。步骤2:仿真电路的搭建 按单管放大电路原理图,搭建好仿真电路,如图所示。搭建时注意晶体管和极性电容的极性不能接错。容序号步骤3:电路仿真分析静态工作点调试与测量0 1容序号项目类型 1)将输入信号源V2参数设置为0,即无输入信号;并将电位器RP调至100%(最大值),如图所示。步骤3:电路仿真分析静态工作点调试与测量0 1容序号项目类型 2)如图所示,断开晶体管Q1的集电极C和电阻RC连线,串入万用表XMM1(双击设置为直流电流档);然后分别在Q1的基极B和发射极E、集电极C和发射极E之间并上万用表XMM2、XMM3(双击设置为直流电压档)。步骤3:电路仿真分析静态工作点调试与测量0 1容序号项目类型 3)确认线路无误后,点击仿真按钮开始静态工作点的测量。通过调节RP使万用表XMM1读数为2mA,记作IC(集电极电流),并记录此时电位器RP值于表5-2中。观察万用表XMM2、XMM3的读数,并记录于表中,它们分别记作UBE、UCE。集电极电流IC电位器RP阻值 基-射极电压UBE集-射极电压UCE步骤3:电路仿真分析电压放大倍数的计算0 2容序号项目类型 1)将输入信号源V2的参数设置为10mV/1kHz。2)确认线路无误后,点击仿真按钮测量输出电压UO(XMM3的读数),并记录于表中。3)通过修改RC和RL阻值,分别测得不同输出电压,并记录于表中。4)根据记录的数据,计算出放大电路的放大倍数(等于输出电压与输入电压的比值)记录于表中。并观察放大倍数随电阻如何变化。输入电压Ui集电极电阻RC负载电阻RL输出电压UO放大倍数AV2.4k 2.4k 2.4k1.2k 1.2k步骤3:电路仿真分析观察静态工作点对输出波形失真的影响0 3项目类型 1)将电阻RC和RL分别设置为2.4k,并去掉输入信号源V2。然后调节RP使集电极电流为2mA(万用表XMM1读数),并测出集-射极电压UCE(万用表XMM3读数)。2)如图所示,在输入端接入函数发生器,双击函数发生器设置振幅为10mV,频率1kHz。然后接入示波器XSC1,示波器A口接输入端测量输入波形,B口接输出端测量输出波形。步骤3:电路仿真分析观察静态工作点对输出波形失真的影响0 3项目类型 3)确认电路连接无误后,点击仿真按钮开始仿真。然后逐步加大函数发生器振幅,同时双击示波器进入工作界面观察输出电压波形,使得输出电压足够大但不失真,在表中记录此时输出电压波形和IC、UCE值。4)保持输入信号不变,分别增大和减小电位器RP的阻值,使波形出现失真,在表中绘制出相应的输出电压波形,并记录失真时的IC和UCE值。不失真 增大RP值 减小RP值ICUCE输出电压波形工作点设置测量项目Ouot Ouot Ouot05/必备知识-放大电路 放大电路 也 称 放 大 器,它将输入的微弱电信号(指变化的电压、电流等)放大到所需的幅度值且不失真的信号,输出给负载(如扬声器、显像管等)。放大电路应用广泛,比如扩音机、手机是将话筒声音微小电信号放大成能听到的声音;电视是将视频信号放大后送到屏幕上显示、声音放大则送给喇叭;还可以应用在各种声控、光控电路等。本任务主要介绍的是由分立元器件组成且晶体管类型为NPN的常用基本放大电路。05/必备知识-晶体管基本放大电路(一)共发射极基本放大电路(1)构成。如图所示为共发射极基本放大电路,其对交流信号而言,发射极作为输入、输出回路的公共点。电路中各构成元器件的功能如右表所示。符号元器件名称 元器件作用示意VT 晶体管 放大元件,实现电流放大。RB基极偏置电阻提供偏置电压,使发射结正偏;且提供基极电流以获得合适工作点。RC集电极负载电阻主要将集电极变化的电流转变为变化的电压,从而实现电压放大。VCC集电极电源电压为输出信号提供能量,且保证集电结反偏;一般为几伏到几十伏。C1 输入耦合电容隔直作用,使信号源的交流信号畅通地传送到放大电路输入端。C2 输出耦合电容隔直作用,且把放大后的交流信号畅通地传送给负载。05/必备知识-晶体管基本放大电路(一)共发射极基本放大电路(2)工作原理。输入信号ui直接加在晶体管基极和发射极之间,引起基极电流作相应的变化。通过晶体管的电流放大作用,其集电极电流也发生变化,从而引起集电极和发射极之间的电压(集-射电压)变化。集-射电压的交流分量经过电容C2传送给负载,成为输出交流电压uo,实现了电压放大。(3)特点。共发射极放大电路有输入信号与输出信号反相、具有电压和电流放大作用、功率放大倍数高、适用于电压放大和功率放大电路等特点。05/必备知识-晶体管基本放大电路(二)共集电极基本放大电路(1)构成。如图所示为共集电极基本放大电路,其对交流信号而言,集电极作为输入、输出的公共点(集电极通过+VCC交流接地)。电路中的射极偏置电阻Re的作用是在直流通路中引入直流负反馈,从而稳定静态工作点。05/必备知识-晶体管基本放大电路(二)共集电极基本放大电路(2)工作原理。输入信号ui经过耦合电容C1将交流分量施加在晶体管基极,经过晶体管对信号进行电流放大后,由发射极经过耦合电容作用后为负载提供输出信号uo。因为发射极为输出端,且其电压等于发射极电流与发射极电阻的乘积,因而发射极电压与基极电压同时增大或减小,所以共集电极放大电路又称射极输出器、电压跟随器。(3)特点。共集电极放大电路有电压放大倍数接近1;输入电阻较大;输出电阻较小;频率特性较好等特点。常用于电压放大电路的输入极、输出极和缓冲极。05/必备知识-晶体管基本放大电路(三)共基极基本放大电路(1)构成。如图所示为共基极基本放大电路,其对交流信号而言,基极作为输入、输出端的公共点(基极通过Cb交流接地)。该类放大电路输入信号是由晶体管的发射极和基极两端输入,经过晶体管放大,由晶体管集电极和基极两端输出信号给负载。05/必备知识-晶体管基本放大电路(三)共基极基本放大电路(2)工作原理。交流输入信号ui经耦合电容C1施加在晶体管发射极上,输入信号电压会引起基极电流和发射极电压的变化,因而集电极电流也相应变化。集电极电流流过集电极负载电阻RC,将集电极电流的变化转换为集电极电压的变化,即共基极放大电路输出信号。该信号经过耦合电容C2输出给负载。(3)特点。它主要特点是没有电流放大、只有电压放大的作用,且具有电流跟随作用;输入电阻最小;电压放大倍数、输出电阻与共发射极放大电路相当;属于同相放大电路;在三种电路中,其频率特性是最好的,常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。05/必备知识-放大电路的静态分析 放大电路的分析可分为静态和动态两种。当没有输入信号时,晶体管各极对应的电压、电流是不变的,放大器所处的状态即为静态,又称直流状态。当有输入信号时,则电路中电压、电流均是变动的,即处于动态。放大电路的静态分析是要确定放大电路的静态值/直流值IB、IC、UBE和UCE,放大电路的质量与其静态值的关系密切。而动态分析是要确定放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻ri和ro等。以下以NPN管共发射极放大电路为例。05/必备知识-放大电路的静态分析(一)静态工作点作用及影响 静态时,晶体管各极电压和电流值称为静态工作点Q,通常为IB、IC和UCE。其作用是保证放大电路输出信号不发生失真。所谓失真,是指输出信号的波形与输入信号的波形不像。放大电路中,引起失真的最基本原因就是静态工作点不合适或信号太大,使得它发生非线性失真。Q点的位置若太低,则会使晶体管进入截止区工作,从而引起截止失真,输出电压波形的正半周峰顶被削平,如图(a)所示;而Q点的位置若太高,则晶体管进入饱和区工作,从而引起饱和失真,输出电压波形负半周峰谷被削平,如图(b)所示。因此要使放大电路不发生非线性失真,必须要设置合适的静态工作点Q。若静态工作点设置合适,输入信号幅值过大也会产生失真,减小信号幅值即可消除失真。放大电路中若出现饱和失真,可适当增大偏电阻Rb,降低偏置电流IB,则可消除饱和失真;若是截止失真,则适当减小偏置电阻Rb,增大偏置电流IB,则可消除截止失真。05/必备知识-放大电路的静态分析(二)直流通路确定静态值 放大电路的静态分析可用直流通路来分析计算。因为电容的隔直流、通交流作用,因此可将电容C1和C2看作开路,其直流通路如图所示。其静态值如表所示。静态值 符号 公式 备注基极电流UBE(硅管约为0.6V)远小于UCC,故可忽略不计。集电极电流集-射极电压05/必备知识-放大电路的动态分析 动态时,放大电路在直流电源VCC和交流信号ui共同作用下工作,因此电路中电压和电流均包含直流和交流分量。05/必备知识-放大电路的动态分析(一)主要性能指标(1)放大倍数。即增益,它是在输出波形不失真情况下,输出信号(输出电压、电流、功率)与输入信号(输入电压、电流、功率)的比值,是衡量放大电路放大能力的参数指标。(2)输入电阻。其大小反映了放大电路信号源的影响程度,通常希望放大电路输入电阻值高一些。(3)输出电阻。其反映放大电路带负载的能力,输出电阻越小,放大器负载变化时,输出电压越稳定。05/必备知识-放大电路的动态分析(一)估算交流参数(1)交流通路。要进行交流参数估算,则需画出放大电路的交流通路。对交流分量来说,电容C1、C2可视为短路,直流电源也可视为短路。如图所示为共发射极基本放大电路的交流通路。05/必备知识-放大电路的动态分析(一)估算交流参数(2)通过交流通路可估算交流参数,如表所示。交流参数 符号 公式 备注基-射极等效电阻 适用于小功率晶体管输入电阻输出电阻电压放大倍数05/必备知识-温度对放大电路性能的影响(一)温度对ICEO的影响 ICEO对温度的变化十分敏感,随着温度变化,静态工作点会发生较大的变化,集电极电流也随之变化。(二)温度对的影响 温度升高时,随之增大,从而输出特性曲线的间距较大,集电极电流也随之增大。(三)温度对UBE的影响 UBE随温度升高而减小,使输入特性曲线左移,IB也随之增大。相对锗管来说,硅管的工作点受UBE影响较小。05/必备知识-不同偏置放大电路(一)固定偏置放大电路 上述介绍的共发射极基本放大电路就是典型的固定偏置放大电路,其中Rb为偏置电阻,它是为晶体管提供基极电流的。这种电路简单,静态工作点易调整,但温度稳定性差。为使静态工作点更稳定,常采用分压式偏置电路。05/必备知识-不同偏置放大电路(二)分压式偏置放大电路 如图所示电路为分压式偏置放大电路。其中RB1和RB2分别为上、下偏置电阻,构成分压偏置电路,其作用是为晶体管提供基极偏置电压UBE;CE为交流旁路电容,其作用是提供交流信号通路,以减小信号损耗,使放大电路交流放大能力不因RE的存在而降低;RE为反馈电阻,其作用是稳定放大电路的静态工作点。06/任务拓展1、尝试在Multisim仿真软件中,分别对晶体管三种组态放大电路进行仿真。2、在放大电路中,若测得某晶体管三个电极的电位分别是9V,2.5V,3.2V,则这三个极电分别是什么?3、如图所示电路,若晶体管为硅管,Rb=300k,Rc=1.2k,VC C=12V,=125,请求出静态工作点IB、IC、UCE。4、根据电容的通交流阻直流特性,请尝试绘制出上述分压式偏置放大电路的直流通路和交流通路。PARTTWO2多级放大电路的仿真01/任务目标晶体管级放大电路的仿真。01级放大电路参数量波形。0202/所需设备类别 名称 数量设备 计算机 1台软件 Multisim仿真软件 1套03/原理图仿真器件的放置04/任务步骤1仿真电路的2电路仿真3步骤1:仿真器件的放置 按多级放大电路原理图,在设计窗口合适位置放置仿真器件,并修改各元器件参数,效果如图所示。类型项目步骤2:仿真电路的搭建 按多级放大电路原理图,搭建好仿真电路。搭建时注意晶体管和极性电容的极性不能接错。容序号步骤3:电路仿真分析静态工作点调试与测量0 1容序号项目类型1)如图所示,断开函数发生器连线,使其开路。同时在晶体管Q1和Q2的集电极各串入万用表XMM1和XMM4(双击选择直流电流模式);并在Q1和Q2的基极和发射极之间、集电极和发射极之间分别并上万用表XMM2、XMM3、XMM5和XMM6(双击选择直流电压模式)步骤3:电路仿真分析静态工作点调试与测量0 1容序号项目类型2)确认线路无误后,点击仿真按钮开始Q1、Q2放大电路静态工作点的测量。双击万用表XMM1XMM6查看并记录读数于表中,分别记作IC1、UBE1、UCE1、IC2、UBE2和UCE2。集电极电流IC1集电极电流IC2基-射极电压UBE1基-射极电压UBE2集-射极电压UCE1集-射极电压UCE2步骤3:电路仿真分析电压放大倍数的计算0 2容序号项目类型1)恢复信号发生器的连线,将其幅值Um设为200uV,频率设为1kHz;同时万用表XMM1XMM6设置为合适模式,且闭合开关S1(按键盘C键或鼠标单击开关S1控制开关闭合或断开);在电路中添加一个四通道示波器,A通道接输入端,B通道接第一级放大电路输出端,C通道接第二级放大电路输出端,如图所示。步骤3:电路仿真分析电压放大倍数的计算0 2容序号项目类型2)确认线路无误后,点击仿真按钮开始仿真,将此时XMM3和XMM6的读数记录于表下中,将它们分别记作UO1和UO2,同时观察它们的波形如图所示。步骤3:电路仿真分析电压放大倍数的计算0 2项目类型3)断开开关S1,即负载开路,记入此时UO1和UO2读值于表中。4)根据记录的数据,分别计算接入负载和未接入负载时,第一级放大电路放大倍数、第二级放大电路的放大倍数以及该电路的总放大倍数,并记作AV1、AV2和AV。将计算结果记录于表中。输入电压有效值Ui=0.707Um负载电阻RL第一级放大电路 第二级放大电路 总电路输出UO1放大倍数AV1=UO1/Ui输出UO2放大倍数AV2=UO2/UO1放大倍数A=AV1*AV2开路()2.4k05/必备知识-晶体管多级放大电路(一)组成一般情况下,单管放大电路的放大倍数是有限的,而在实际应用中经常会要求放大倍数很高的情况,因此为需将若干单管放大电路进行级联,组成多级放大电路以满足需求。其结构框图如图所示。(1)输入级。通常该级要求高输入电阻、低噪声。(2)中间级。该级要求放大倍数要大,通常由若干级共发射极放大电路组成。(3)输出级。该级要输出一定功率,通常由功率放大电路组成。05/必备知识-晶体管基本放大电路(二)耦合方式(1)阻 容 耦 合。它是指前、后级放大电路之间是通过耦合电容和下级输入电阻(或负载)进行连接的,上述仿真的多级放大电路就是采用该方式进行级联的。其优点是由于前后级放大电路是通过电容连接的,因此各级间的直流通路是相互断开的,从而各级的静态工作点互不影响。其缺点是不能放大缓慢变化的信号和直流信号,且采用的大电容不易集成,因此该方式常用于输入频率不太低的交流信号的分立元件放大电路中。05/必备知识-晶体管基本放大电路(二)耦合方式(2)变压器耦合。它是通过磁耦合传送交流信号,具有阻抗匹配作用、静态工作点相互独立等优点;但其因体积较大,难以集成,一般用于功率放大电路、中频调谐放大电路等分立元件放大电路中。如图所示。05/必备知识-晶体管基本放大电路(二)耦合方式(3)直接耦合。它是将前级放大电路的输出端直接或通过电阻接到后一级放大电路的输入端,如图所示。直接耦合方式可以传送变化缓慢的交流信号和直流信号,而且便于集成化,故通常应用于集成电路中。其缺点是各级之间的直流通路相连,因而静态工作点会相互影响。此外,还应注意零点偏移的影响(零点偏移是放大电路没有外加信号的,输出端有缓慢变化的电压输出的现象)。05/必备知识-晶体管基本放大电路(三)多级放大电路分析(1)前后级放大电路关系。前级放大电路的输出可看作后级放大电路的输入或信号源,而后级放大电路则可看作是前级放大电路的负载。(2)输入电阻。第一级放大电路的输入电阻即为多级放大电路的输入电阻。(3)放大倍数。在多级放大电路中,由于各级间是相互串联的,即前一级放大电路的输出就是后一级放大电路的输入,因此多级放大电路总的电压放大倍数是各级放大倍数的乘积,可表示为AV=AV1AV2AV3。(4)输出电阻。最后一级放大电路的输出电路即为多级放大电阻的输出电阻。05/必备知识-晶体管基本放大电路(四)放大电路的幅频特性05/必备知识-晶体管基本放大电路(四)放大电路的幅频特性(2)影响通频带的主要因素。在低频段,放大倍数的下降主要是因为极间耦合电容和射极旁路电容的容抗作用引起低频信号衰减。而在高频段则主要是因为三极管的结电容和电路引线分布电容影响的。要提高上限频率,则应选用截止频率高的三极管,并注意元器件在电路中的安装工艺。(3)多级放大电路的通频带。它比任何一级放大电路的通频带都窄,且级联的级数越多,通频带越窄,因此为了满足多级放大电路通频带的需求,必须将各级放大电路通频带选得更宽一些。06/任务拓展1、1、多级放大电路耦合方式主要有哪些?各有哪些优缺点?2、观察上述多级放大电路输入、输出波形图,分析电压相位如何变化?PARTTHREE3音频功率放大器安装及调试01/任务目标解音频功率放大器的工作。01音频功率放大器的。0202/所需工具及器材类别 名称 数量工具万用表 1台示波器 1台220V ac转双12V ac变压器 1台电烙铁 1台镊子 1支尖嘴钳 1把斜口钳(剪钳)1把器材锡丝、松香 若干功率放大器套件 1套03/原理图元器件的别04/任务步骤1实制作2步骤1:元器件的识别与检测 根据元件清单表,将音频功率放大器套件的元件实物进行分类及核对数量,并逐一对各元件进行质量检测。检测具体如下。序号 元件名称 规格型号 数量 位号 备注 序号 元件名称 规格型号 数量 位号 备注1 集成电路 插件/TDA2030 2 U1,U2 18 色环电阻 插件/0.25W/22k 2 R13,R14 红红黑红棕2 集成电路 插件/稳压7809 1 U3 19 色环电阻 插件/0.25W/47k 2 R17,R18 黄紫黑红棕3 整流二极管 插件/R1207 4 D1,D2,D3,D4 20 色环电阻 插件/0.5W/10 3 R19,R20,R22 棕黑黑金棕4 发光二极管 插件/直径3mm/红色 1 LED 21 2P针座 插件/间距2.0mm 1 CZ35 独石电容 插件/223 4 C1,C3,C6,C8 22 3P针座 插件/间距2.0mm 1 CZ26 独石电容 插件/104 8 C2,C4,C15,C16,C20,C21,C22,C23 23 2P接线端子 插件/间距5.08mm 2 JX2,JX37 独石电容 插件/224 2 C13,C14 24 3P接线端子 插件/间距5.08mm 1 JX18 独石电容 插件/105 2 C9,C10 25 音频插座 插件/3.5mm 1 CZ19 涤纶电容 插件/222J 2 C5,C7 26 双联电位器 插件/50K 3 RP1,RP2,RP310 电解电容 插件/10uF/25V 2 C11,C12 27 电位器塑料帽 311 电解电容 插件/100uF/25V 1 C19 28 跳线 L=10mm 1 元器件引脚12 电解电容 插件/2200uF/25V 2 C17,C18 29 电位器螺母+垫片 313 色环电阻 插件/0.25W/470 2 R15,R16 黄紫黑黑棕 30 散热器 114 色环电阻 插件/0.25W/1k 4 R3,R4,R11,R12 棕黑黑棕棕 31 绝缘片+绝缘帽 215 色环电阻 插件/0.25W/1.5k 2 R6,R8 棕绿黑棕棕 32 散热器固定自攻螺丝 216 色环电阻 插件/0.25W/5.6k 2 R9,R10 绿蓝黑棕棕 33 TDA2030固定螺丝 M3 217 色环电阻 插件/0.25W/10k 3 R5,R7,R21 棕黑黑红棕 34 印制电路板(PCB)88741.6mm/单面 1步骤1:元器件的识别与检测色环电阻。识读标称阻值,并用万用表检测其实际阻值,判断其质量好坏。0 1容序号双联电位器。识读其标称阻值,并用万用表检测其质量好坏。0 2电解电容。识别其标称容量、耐压和正、负极性,并用万用表判断其质量好坏。0 3独石电容和涤纶电容。识别其标称容量,并用万用表判断其质量好坏。0 4二极管。使用万用表判别其正负极性以及质量好坏。0 5三 端 稳 压 器 7809。辨识其三个引脚对应的标号及功能;然后用万用表R100欧姆档,分别检测其输入端与输出端的正、反向电阻。正常时,阻值相差数千欧以上,若阻值相差很小或近似于0,则说明其已损坏。0 6音频放大器TDA2030。辨识其五个引脚对应的标号及功能。07其他。检查剩余料件外观是否受损,是否少料等。0 8步骤1:元器件的识别与检测-注意事项 面向三端稳压器7809文字标识面,其引脚标号及功能从左往右依次是:1脚输入端、2脚接地端和3脚输出端。三端稳压器输入端正向电阻是万用表红表笔接输入端(1脚),黑表笔接地(2脚)测得的;其反向电阻则是黑表笔接输入端(1脚),红表笔接地(2脚)时的阻值。同理,可测得输出端(3脚)对地(1脚)间的正、反向电阻阻值。面向音频功率放大器TDA2030文字标识面,其引脚标号及功能从左往右依次是:1脚正相输入端、2脚反向输入端、3脚负电源输入端、4脚功率输出端和5脚正电源输入端。双联电位器是由两个三脚电位器组成,使用前,两组电位器的质量均要确认。元器件在安装前,均要进行检测,以降低返修和故障的发生几率。步骤2:实物制作与调试实物制作前准备0 1容序号项目类型1)安装和焊接元器件前,对元器件进行整形,及元器件引脚和线路板焊接面去氧化等清洁处理。2)准备好电烙铁、焊锡等焊接工具。步骤2:实物制作与调试实物的安装和焊接0 2容序号项目类型1)按照原理图及元件清单表,在印制电路板上安装元器件,并确认无误后进行焊接。如图所示。器件安装时,应遵循先小后大、先轻后重、先低后高、先里后外的原则。10mm跳线用剪下的元件引脚直接焊接,建议其周边器件未安装时,优先进行安装、焊接。电阻和整流二极管卧式安装时,器件与电路板之间应留有1mm左右间隙。安装时,注意电解电容、整流二极管、发光二极管的极性方向和三端稳压器7809、音频集成电路TDA2030的管脚不要装错。为减少外部干扰,建议三个双联电位器的外壳用一根铜线焊接在一起并焊接到电路板上的地(GND)。音频集成电路TDA2030与散热器之间要注意做好绝缘,其不能碰触与电路板相连的金属机壳或其他导体,否则会烧坏TDA2030。焊接2P和3P针座、2P和3P接线端子以及音频插座时,注意控制焊接温度和时间,且烙铁勿碰触其塑料部分,以避免烫伤或损坏它们。步骤2:实物制作与调试实物的安装和焊接0 2容序号项目类型2)焊接完成后,注意检查音频功率放大器实物器件无错装、漏装、极性装反等不良;检查器件的整形、摆放符合要求;检查焊点圆满、光滑、无锡渣、无拉尖、无虚焊、无假焊、无连焊等;并用万用表检测AC12V输入端(即3P接线端子JX1)无短路现象以及检测TDA2030与散热器之间的绝缘性良好。步骤2:实物制作与调试电路调试0 3容序号项目类型1)在输入接线端JX1接上双12V交流电给音频功率放大器供电。2)通电后,用万用表直流电压档分别测量TDA2030的3脚是否为负电,5脚电压是否为正电,且注意电路是否有短路不良。3)用万用表直流电压档分别测量输出端JX2和JX3的电压,确保其电压值接近0V,方可外接音箱,以免烧坏音箱。4)用示波器分别观察输入信号和输出信号的波形;并分别调节音量、高音和低音电位器,观察输出波形有什么变化。双12V交流电可采用交流电源输出双路12V交流电供电或通过20W以上的双12V变压器将220V市电变压为双路12V交流电供电。本任务以后者为例。音频功率放大器通电前,请务必保证其放置在绝缘桌面上,保持桌面整洁无导线等杂物,以避免其因外因而发生短路等。音频功率放大器通电后,请勿用手等直接碰触,以免发生触电。05/必备知识-音频功率放大器(一)接口说明 本任务制作的实物是双声道音频功率放大器,各接口连接说明如图所示。其中供电方式采用双12V变压器或其他方式提供双路12V交流电到JX1;双声道输出端JX2、JX3连接喇叭或音箱前,注意必须用万用表确认输出电压接近0V后方可连接,以免喇叭或音响烧坏。05/必备知识-音频功率放大器(二)工作原理 本任务制作的双声道音频功率放大器主要由高低音分别控制的衰减式音调控制电路、TDA2030放大电路、电源供电电路以及稳压电路四个部分组成。其工作原理是音频信号通过音频输入座CZ1或CZ2输入到左、右声道音调控制电路,从而得到信号Vi(调节音量电位器可以改变输入信号Vi大小)。然后经过高、低音控制电路作用后,经过隔直电容C9、C10作用阻止直流成分通过,交流部分由TDA2030的1脚输入,经过TDA2030放大后从4脚输出。如下以左声道为例对各部分电路进行说明。05/必备知识-音频功率放大器(二)工作原理(1)电源供电电路。如图所示,其输入双12V交流电压经过D1D4构成的桥式整流电路整流成直流电压,然后经过电容滤波滤除直流电压中的大部分交流成分,从而得到较平滑的直流电压VCC。05/必备知识-音频功率放大器(二)工作原理(2)音 调 控 制 电 路。音调部分采用高、低音分别控制的衰减式音调电路,如图所示。其中RP1A是音量控制器,用于调节放大器的音量大小;R5、R6、C1、C2和RP2A构成低音控制电路,而C5、C6和RP3A则构成高音控制电路;R9为隔离电阻。05/必备知识-音频功率放大器(二)工作原理(3)功 率 放 大 电 路。功率放大电路如图所示。其主要采用TDA2030、R15、R17、C11等构成同相放大器,电路放大倍数由R17与R15的比值决定,改变R15阻值可以改变放大倍数,阻值变小则放大倍数变大,从而输出功率会变大;C11用于稳定TDA2030输出端(第4脚)的直流零电位的漂移,但对音质有一定的影响;R19和C13构成高频移相消振电路,以抑制放大器的高频自激振荡;C9是隔直电容,它是为了防止后级的TDA2030的直流电对前级音调电路产生影响。05/必备知识-音频功率放大器(二)工作原理(4)稳 压 电 路。稳压电路是采用稳压集成电路7809构成的,如图所示。将输入的VCC,经过7809稳压成9V输出。然后经过滤波电容C19滤波后输出到端子座CZ3。05/必备知识-功放集成电路TDA2030(一)实物及引脚功能说明 不同厂家生产的TDA2030,内部电路及参数会存在差异,但引脚位置及对应功能均相同。其常采用5脚单列直插式塑封结构,其实物及引脚功能说明如图所示。05/必备知识-功放集成电路TDA2030(二)特点及作用 TDA2030主要有失真小、功率大、外围电路简单、开机冲击极小、内含各种保护电路(短路保护、热保护、防反接等)、保真度高等特点。它的作用主要是将输入的较微弱音频信号进行放大后,输出给喇叭或音箱。其广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备等。05/必备知识-功放集成电路TDA2030(三)使用注意事项(1)如果电源峰值电压达到40V,则必须在TDA2030第5脚和电源之间加入LC滤波及二极管限压以保证5脚上的脉冲维持在规定的幅度内。(2)通常在使用时,需添加合适的散热器,保证TDA2030散热良好,使其更好的工作。(3)PCB设计时,因为线路有大电流流过,故必须考虑地线和输出的去耦良好。(4)装配时,必须确保散热片和TDA2030之间是绝缘的;引线长度应尽可能短;焊接时注意控制焊接温度和时长等。(5)在进行电路设计、实物安装等前,均应先通过查阅规格书等资料了解所用TDA2030的特点、参数等。05/必备知识-稳压集成电路7809三端稳压集成电路是一种能够将不稳地的直流电压变为稳定的直流电压的串联式三引脚集成电路,它有输出正电压的78系列和输出负电压的79系列,本任务中使用的是7809三端稳压集成电路。具体介绍如下。05/必备知识-稳压集成电路7809(一)实物与引脚功能说明 7809实物及引脚功能说明如图所示。其输入电压为11.5-25V,输出电压为8.65-9.35V,最大负载电流1.5A,具体以实物为准。引脚功能1 输入端Vin2 接地端GND3 输出端V out05/必备知识-稳压集成电路7809(二)特点 7809三端稳压集成电路是将稳压用的功率调整三极管、取样电路以及基准稳压、误差放大、启动和过压过流保护等电路集成而成的,具有体积小、性能稳定可靠、使用方便、价格低廉,输出电压固定、不可调等特点。05/必备知识-整流电路整流电路是将交流电转变成脉动的直流电,常用的整流电路有半波整流和桥式整流电路。本任务中采用的是桥式整流电路,具体如下。05/必备知识-整流电路(一)工作原理 桥式整流电路通常为4个二极管构成,如图(a)所示。其工作原理是当输入正弦交流电工作在正半周时,二极管D1、D3正偏导通,二极管D2、D4则受到反向电压截止。此时单向脉动电流方向为:A端D1RLD3B端,负载RL上的电流方向从上到下,其脉动电压极性为上正下负。当正弦交流电工作在负半周时,二极管D2、D4导通,D1、D3则反向截止。此时单向脉动电流方向为:B端D2RLD4A端,负载RL上的脉动电压极性为仍为上正下负。其输入输出波形如图(b)所示。05/必备知识-整流电路(二)桥式整流二极管选用 桥式整流二极管在选用时,其最高反向电压VRM不低于输入交流电的峰值电压2Vin,最大整流电流IFM不低于负载上的直流电流IL。桥式整流二极管在电路中,要注意极性不要接错,否则会导致二极管损坏。05/必备知识-印制电路板印制电路板又称印制线路板,通常简称为电路板、线路板或PCB(PrintedCircuitBoard)。其主要功能是起支撑和互连电路元件的作用。其应用广泛,几乎涉及所有电子整机产品,例如在消费类电子、汽车电子、工业自动化控制、通信设备、军用电子设备、航空航天电子系统等产品中均有使用印制电路板。05/必备知识-印制电路板(一)按结构分(1)单面板。其是绝缘基板只有一个面印制了电路,它制造简单、装配方便,但不适用于组装密度高或复杂的电路。(2)双面板。其是在绝缘基板两面均印有电路。它使用于一般要求的电子产品,如电子仪器仪表等。相较于单面板,其组装密度高,因此能减小产品的尺寸。(3)多层板。其是在绝缘基板上印制3层以上电路的印制板。它是由几层较薄的单面板或双面板压合而成。05/必备知识-印制电路板(二)按基板材料性质分(1)刚性印制板。其主要有酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板。(2)挠性印制板(FPC)。其是以聚酰亚胺或聚脂薄膜为基材制成的一种具有高可靠性和较高曲挠性的电路板。它具有可弯曲、折叠、在三维空间可随意伸缩等特点,因此采用FPC板,可实现产品的轻量化、小型化、薄型化,以及元件装置和导线连接一体化等。06/任务拓展1、通过示波器观察双声道音频功率放大器输出波形随着音量大小如何变化?2、思考TDA2030的散热器过大或过小分别有哪些影响?谢谢!