音频放大电路实验报告.docx

1、目录1 实验目的与要求 .11.1 实验目的 .11.2 实验要求 .11.2.1 焊接要求 .11.2.2 效果调试要求 .12 实验内容 .13 主要仪器 .13.1 元件清单 .13.2 测试仪器 .24 实验原理与元件特性 .24.1 电路图 .24.2 功率放大器 8002原理及功能介绍 .34.2.1 功能说明 .34.2.2 主要特性 .34.2.3 应用领域 .34.2.4 极限参数 .44.2.5 引脚分布及功能描述 .44.2.6 芯片基本结构描述 .54.2.7 应用说明 .54.3 8002中运算放大器的工作原理 .64.3.1 简介 .64.3.2 结构图与工作原理

2、.64.3.3 运算放大器的常用参数 .74.4 KA2284芯片原理及功能介绍 .84.4.1 KA2284的特点 .94.4.2 KA2284框图 .94.4.3 绝对最大额定参数（Ta=25 ） .94.4.4 测试电路 .104.4.5 KA2284的引脚功能和管脚定义 .104.4.6 在 Ta（最大）= 60 时 R的推荐值 .114.4.7 KA2284 LED电平指示的集成电路 .114.5 电解电容的原理与应用 .114.5.1 原理 .114.5.2 应用 .124.5.3 电解电容在电路中的作用 .124.5.4 电解电容的使用注意事项 ： .134.6 发光二极管的原理

3、与介绍 .134.6.1 基本原理与构造图 .134.6.2 发光二极管基本电路图 .144.7 对该实验电路的电路分析（重点） .145 实验步骤 .165.1 准备工作 .165.2 焊接过程 .165.2.1 焊接电阻 .165.2.2 焊接贴片芯片 .165.2.3 焊接 LED灯 .165.2.4 焊接 KA2284芯片 .165.2.5 焊接电解电容 .165.2.6 焊接电位器 .165.2.7 检查 .165.3 连接音频 .175.4 测试 .175.5 实物图 .176 测试结果及结果分析 .186.1 测试所用仪器型号 .186.2 连线 .186.3 调试及结果 .20

4、7 对运算放大器放大性能提高的探索与思考 .217.1 了解元件的性能 .217.1.1 温度高时漂移小 .217.1.2 负载轻时漂移小 .227.1.3 输入特性是有输入级的结构决定的 .227.2 从电路设计上提高性能 .227.2.1 电源退耦铝箔减小交叉干扰 .227.2.2 省去平衡电阻消除噪声干扰源 .227.2.3 降低运算放大器的功耗减小温度漂移 .237.2.4 适当增加反馈电容抑制噪声干扰 .237.3 从系统设计着手 .237.3.1 增大信号 .237.3.2 如何分配增益 .238 对音频放大电路的探索与扩展 .248.1 对音频放大电路的设计考虑 .248.1.1

5、 放大电路和扬声器的频率响应问题 .248.1.2对声音信号的还原需求 .248.1.3 不同的人对相同声音的感知情况是不同的 .258.1.4不同档次的音响器材对音频放大的品质要求不同 .258.2 音频放大电路的电路组成 .258.2.1 前置放大电路 .258.2.2 均衡电路（音调电路） .258.2.3 功率放大电路 .258.3 音频放大电路的实现方法比较 .268.3.1 用分立元件实现 .268.3.2 用集成器件实现 .269 心得体会 .2610 对该实验电路的整体综合分析 .2711 调试结果报告表 .2711 实验目的与要求1.1 实验目的熟悉各基本元器件并熟练掌握其基

6、本焊接方法。掌握音频放大电路的基本工作原理。掌握音频功率放大器各项主要性能及指标的测试方法。尝试实现对音频的放大作用。1.2 实验要求1.2.1 焊接要求正确焊接元件，参数、器件、引脚等无误。尽可能的使焊点圆滑、光亮，引脚长度合适，元件高度合适，焊接总装整洁美观。1.2.2 效果调试要求尽可能的减少或避免交越失真、不对称饱和失真。尽可能的提高最大不失真放大倍数。尽可能的减少或避免噪声。2 实验内容根据元件清单以及电路板焊接音频放大电路。调节电位器使电路的电压放大倍数达到最大。用音响、耳机线以及手机对电路进行测试。3 主要仪器3.1 元件清单名称 规格 数量电源 5V 1（共享）50k 1蓝白可

7、调电阻10k 122k(0.25W) 110k(0.25W) 2电阻330(0.25W) 12470uF（10V，6.3*7） 110uF（25V，4*7） 1电解电容1uF（50V，5*11） 4发光二极管 5功率放大器 8002B贴片芯片 1KA2284直插芯片 13.2 测试仪器万用表、HY1711-3S 直流电源、DS1104 示波器、DG1032 函数发生器。4 实验原理与元件特性4.1 电路图34.2 功率放大器 8002原理及功能介绍4.2.1 功能说明8002是一个单通道 3W、BTL 桥连接的音频功率放大器。它能够在 5V工作电压、3 负载时，提供 THD10%、 平均值为

8、3W 输出功率。8002 是为提供大功率,高保真音频输出而专门设计的。极少的外部元件从而简化了线路设计、节省了电路板空间、降低了生产成本,并且能工作在低电压条件下(2.0V-5.5V)8002不需要耦合电容,自举电容或者缓冲网络,所以它非常适用于小音量和低重量的低功耗系统中。8002 可以通过控制进入休眠模式，从而减少功耗；内部具有过热自动关断保护机制。8002 工作稳定，增益带宽高达 2.5MHz，并且单位增益稳定。通过配置外围电阻可以调整放大器的电压增益，方便应用。4.2.2 主要特性输出功率高:在 THD10%,输入 1kHz频率时，不同敷在的条件下输出功率（典型值）为：3W (负载 3

9、)；2.5W(负载 4)；1.5W （负载 8）。掉电模式漏电流小，待机电流:0.6uA（典型值）。采用 SOP 、eSOP 封装。在输入信号为 1kHz频率，8 负载，输出平均功率为 1W的条件下，最大失真度为 0.5%。宽工作电压范围：2.0V-5.5V。不需驱动输出耦合电容、自举电容和缓冲电路。单位增益稳定，外部增益可调。4.2.3 应用领域手提电脑4台式电脑低压音响系统4.2.4 极限参数参数 最小值 最大值 单位 说明电源电压 1.8 6 V储存温度 -65 150 输入电压 -0.3 V功耗 mW 内部限制耐 ESD电压 1 3000 V HBM耐 ESD电压 2 250 V MW

10、节温 150 典型值 150推荐工作温度 -40 85 推荐工作电压 2.0 5.5热阻(SOP) 35 /W(SOP) 140 /焊接温度 220 15秒内4.2.5 引脚分布及功能描述管脚号 符号 描述1 SD 掉电控制管脚，高电平有效2 BYP 内部共模电压旁路电容3 +IN 模拟输入端，正相4 -IN 模拟输入端，反相55 Vo1 模拟输入端 16 VDD 电源正7 GND 电源地8 Vo2 模拟输出端 24.2.6 芯片基本结构描述8002是双端输出的音频功率放大器，内部集成两个运算放大器，第一个放大器的增益介意调整反馈电阻来设置，后一个为电压反相跟随，从而形成增益可以配置的差分输出

11、的放大驱动电路，其原理框图为4.2.7 应用说明外部电阻配置运算放大器的增益由外部电阻 Rf、Ri 决定，其增益为 Av=2*Rf/Ri，芯片通过 Vo1,、Vo2 输出至负载，桥式接法。桥式接法比单端输出有几个优点：其一是省却外部隔直滤波电容。单端输出时，如不接隔直电容，则在输出端有一直流电压，导致上电后有直流电流输出，这样既浪费了功耗，也容易损坏音响。其二是，双端输出，实际上是推挽输出，在同样输出电压下，驱动功率增加为单端的 4倍，功率输出大。芯片功耗功耗对于放大器来讲是一个关键指标之一，差分输出的放大器的最大自功耗为：=4 )()2/(226必须注意，自功耗是输出功率的函数。电源旁路在放

12、大器的应用中，电源的旁路设计很重要，特别是对应用方案的噪声性能及电源电压抑制性能。设计中要求旁路电容尽量靠近芯片、电源脚。典型的电容为 10uF的电解电容并上 0.1uF的陶瓷电容。掉电模式为了节电，在不使用放大器时，可以关闭放大器，8002 有掉电控制管脚，可以控制放大器是否工作。该控制管脚的电平必须要满足接口要求的控制信号，否则芯片可能进入不定状态而不能进入掉电模式，其自功耗没有降低，达不到节电目的。外围元件的选择正确选择外围元器件才能确保芯片的性能，尽管 8002能够有很大的余量保证性能，但为了确保整个性能，也要求正确选择外围元器件。8002在单位增益稳定，因此使用的范围广，通常应用单位

13、增益放大来降低THD+N，是信噪比最大化。但这要求输入的电压最大化，通常的音频解码器能够有 1V的电压输出。另外，闭环带宽必须保证，输入耦合电容 (形成一阶高通)决定了低频响应。4.3 8002中运算放大器的工作原理4.3.1 简介运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着

14、半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。4.3.2 结构图与工作原理7运放如图有两个输入端 a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压 U-加在 a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点）之间，且其实际方向从 a 端高于公共端时，输出电压 U实际方向则自公共端指向 o端，即两者的方向正好相反。当输入电压 U+加在 b端和公共端之间，U 与 U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见，a 端和 b 端分别用“-“和“+“号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。4.3.3 运算放大器的常用参数共模输入电阻该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。直流共模抑制该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。交流共模抑制CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。增益带宽积