D类放大器.docx
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D类放大器
实
训
任
务
书
项目:
模拟--D类放大器的安装与调试
班级:
姓名:
学号:
实训时间:
工程实训中心电工电子实训教研室制
2012年12月
一、课程性质
必修,学时:
30
二、教学目的
通过实训了解电子产品生产过程,电子产品工艺文件的组成,制作工艺文件的要点,对生活中的音频放大器的种类有所了解,通过训练安装调试D类放大器电路,学生能够独立完成D类放大器的设计,放大器的参数测量。
三、教学形式与要求
教学形式:
课堂教学采用多媒体课件、黑板讲授、现场讲解、实训操作、讨论等多种形式。
教学要求:
严格按学校学籍管理制度,不得无故迟到、旷课,严格考勤,按时完成作业。
教师任务:
讲解基础理论知识、提出要点、组织讨论、指导操作、评阅作业、评价考核。
学生任务:
掌握教学内容要求、查阅资料、调研、按期完成作业。
实践教学:
根据教学任务书内容选择元件安装调试电路。
学时分配:
1/3学时为教师课堂教学和巡回指导,2/3学时学生实训操作、分组讨论、讲解、课堂练习。
作业形式:
依据本课特点,作业形式为实测数据记录与分析、实训报告、思考题等。
考核方式:
考勤(30%)+平时成绩(40%)+报告(考试)(30%)。
过程评价:
平时作业:
资料参阅、表达条理、数据记录、按时完成等。
不做0分,雷同0分。
回答问题:
表达清晰,论述有条理。
不回答0分。
综合表现:
平时投入程度,个人能力等。
考勤评价:
旷课1天及以上本周考勤分为0分,迟到、早退1次各扣0.5分,请假1天扣2分,请假两天本周考勤分为0分,请假需假条。
四、参考资料
1.《电子技术基础》康华光主编,高等教育出版社。
2.《电子技术实训教程》肖鹏旭主编,东南大学出版社。
3.《电子产品组装、调试、设计与制作实训》刘南平石军编著,北京师范大学出版社。
五、教学内容、进度
时间
教学内容
学生操作内容
考核内容
周一
工艺文件学习
电路安装工艺
D类放大器原理
工艺文件学习
电子产品生产工艺学习
D类放大器学习
原理的理解
元件的识别与检测
工艺文件掌握程度
周二
元件领取与检测
元件成型与安装
整理元件清单
领取元件并检测
元件成型
元件检测
元件成型
周三
特殊元件成型方法
元件成型与安装
已安装元件检测方法
元件成型与安装
检测已安装元件
元件检测结果
成型是完好度
安装与工艺要求一致程度
周四
整体元件检查方法
通电前准备
故障现象排除
整体电路检修
通电调试
故障排除
电路的安装工艺
电路的焊接工艺
功率放大器的调试方法
周五
数据测试与记录
总结调试情况
电路整体调试
记录波形数据
数据记录与分析
实训任务
1读懂工艺文件的内容,操作过程
2理解D类放大器的工作原理
3按照工艺文件操作安装电路,安装结果符合工艺要求
4参数测量与记录
5总结
工作原理
主要工作原理与分析计算
D类放大器的工作原理
1.一般的脉宽调制D类功放的原理方框图如1所示。
图示2为工作波形示意,其中(a)为输入信号;(b)为锯齿波与输入信号进行比较的波形;(c)为调制输出的脉冲(调宽脉冲);(d)为功率放大器放大后的调宽脉冲;(e)为低通滤波后的放大信号
图1
2.
图2
考虑到尽可能提高整个功放的效率以及输出功率,采用基于脉宽调制(PWM)原理的D类桥式放大器,使VMOS管工作于脉冲开关状态,即:
不是完全导通就是完全截止,因为VMOS管在饱和导通和截止时都几乎不消耗功率,所以整个装置的效率很高,理论上可达80%以上。
输入的模拟音频信号经过前置放大器与一个高频三角波基准信号作比较,从而产生一个宽度随着输入音频信号幅度改变的等幅脉冲信号,这样就把模拟输入音频信号转变成一个频率和幅度均稳定,但宽度随输入音频信号瞬时值改变的脉冲信号,即脉宽调制信号。
放大后的脉宽调制信号经低通滤波器滤除由脉宽调制所引入的高频载波成分后,转变成模拟信号,此时的信号就是放大了的原输入音频信号。
载波频率的选定既要考虑抽样定理,又要考虑电路的实现,选择150KHz的载波,使用ButterworthLC滤波器,输出端对载频的衰减大于60dB,能满足题目的要求,所以选择载波频率为125kHz。
(一)三角波的产生(图2-3)
根据选定的方案,首先考虑三角波的实现。
三角波产生电路采用运算放大器NE5532和电压比较器组成。
电路如图3所示。
载波频率选择为150KHz,可以满足采样定理
/
在5V供电时,将U1B的引脚5和U1A的引脚2的电位调整为2.5V(调节电位器),同时设定输出的对称三角波幅度为1V(峰峰值2V)
图3三角波产生
(二)前置放大器电路(图2-4)
设置前置放大器,可使整个功放的增益从1~26连续可调,而且也保证了比较器的比较精度。
由于后级开关电路的最大电压增益为1所以,前置放大电路的增益应大于20倍,带宽大于20kHZ,高输入阻抗,低输出阻抗,最大输出幅度接近5V。
又因为前级的噪声系数和失真度对整个放大器的性能影响最大,所以要求前置放大电路失真小、噪声低。
我们选用NE5532器件,此运放电路可工作在+5V单电源,噪声电压低,单位增益带宽5.5MHz,有很高的转换速率,高输入阻抗,轨至轨输出,用作音频前置放大十分理想。
前置放大电路接成同相放大的形式,以提高输入阻抗,如图2-4所示,设前置放大电路增益为20,
,R7取2k,RP1取50k,这样AV可达到26倍。
R5、R6为偏置电阻,C4、C5隔直流电容。
同时,为了达到对输入阻抗的要求,音量调节选50k的电位器,整个放大器的增益可由它来控制。
当功放输出的最大不失真的功率为1W时,考虑到前置放大器的最大不失真输出电压的幅值
要求输入的音频信号最大幅度
,超过此幅度则输出会产生削波失真。
图4前置放大电路
(三)脉宽调制电路(图5)
脉宽调制电路的核心是比较器,通过将音频信号和三角波进行比较产生脉宽调制信号。
比较器的选择原则还是遵循首先可以在+5V电源电压下正常工作,并且有较高的转换速率。
考虑到和开关电路连接简便,因此我们选择具有差分输入、差分输出的高速集成比较器NE5532,其响应时间可达25ns,如图2-5所示。
但NE5532输出端灌电流大于拉电流,为了使其平衡,使用外界上拉电阻R12。
图5PWM实现的原理图
(四)驱动电路
驱动电路原理图如图6,将PWM信号整形变换成互补对称的输出驱动信号,用CD40106施密特触发器并联,以获得较大的电流输出,送给由警惕三极管组成的互补对称式射击跟随器驱动的输出管,保证了快速驱动。
驱动三极管选用8050和8550对管。
实训步骤
1、读懂任务要求,理解掌握D类放大器的工作原理。
2、根据论证方案设计电路图,确定元件清单。
3、根据工艺文件中的安装技术文件确定安装步骤。
4、领取元件,安装电路。
5、调试电路,完成任务要求。
6、电路测试,记录波形及相关数据,分析电路性能。
7、写出总结报告。
D类放大器的测试参数
1、测量产生三角波的信号,信号频率、信号峰峰值、信号有无失真,记录波形。
2、测量音频放大器的放大倍数。
输入信号的频率范围、幅值范围,
3、输出信号的幅值、有无失真,计算出放大器的实际放大倍数、工作频率范围。
4、PWM信号测量,记录波形、有无失真。
5、PWM波信号经过驱动后的波形。
分析波形、有无失真。
6、记录经过低通滤波器后的波形。
7、通过对以上数据的分析,对整机电路做整体评价。
考核要求
A考勤按中心文件执行
总分5分,占本周的30%.
B平时操作及完成情况
总分5分,占本周的40%。
1、论证方案合理及相关数据计算。
(2分)
2、电路安装符合工艺要求。
(1分)
3、测试数据波形完整,分析电路性能准确。
(1分)
4、安全操作,操作表现。
(1分)
思考题
1、D类放大器的特点是什么,与其它功率放大器的比较有什么优点?
2、为什么要产生PWM波,最后又滤波?
附图
芯片引脚图
NE5532CD40106
74LS08
测试结果班级学号
1电路安装完成时间()指导教师确认()
2安装工艺是否符合要求()
3电路参数测试
A三角波B音频放大测试
*记录示波器显示波形,档位,计算出周期,频率,峰峰值
CPWM波D放大输出
*记录示波器显示波形,档位,计算出周期,频率,峰峰值
E滤波输出
*记录示波器显示波形,档位,计算出周期,频率,峰峰值
4三角波输出频率范围测试
最大频率
最小频率
最大峰峰值
最小峰峰值
5正弦波输入范围测试
频率测试峰峰值()V最大余最小峰值测试时频率为()KHz
最大频率
最小频率
最大峰峰值
最小峰峰值
6LC滤波器通频带测试
f(KHz)
UO(V)
fo=
7输出最大不失真功率计算
*记录最大不失真波形,频率周期峰峰值
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- 放大器