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《电子基本电路安装与测试》电子教案
任务2 TDA2030集成功率放大电路的安装与测试
【教学目标】
1．能识别OCL功率放大器的电路组成及了解电路的工作原理。
2．能应用TDA2030组装功放电路。
3．会调试集成功放电路和测试性能指标。
4．能完成TDA2030集成功率放大器电路调试和测试
【教学重点】
完成TDA2030集成功率放大器电路调试和测试
【教学难点】
能应用TDA2030组装功放电路。
【参考学时】
5学时
【教学过程】
一、任务导入
通过放大电路与集成运算放大电路同，类比从而导入集成功放。
二、任务准备
1.OCL功率放大器
省去输出端大电容的功率 ( http: / / baike. / view / 44147.htm" \t "_blank )放大电路通常称为OCL电路。优点是省去了输出电容，使系统的低频响应更加平滑。缺点是必须用双电源供电，增加了电路的复杂性。
（1）OCL乙类互补放大电路
图5-6所示电路 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423216.htm" \o "电流流过的路叫做电路 )由两个对称的工作在乙类 ( http: / / www.go- / html / 2007-01 / 410324.htm" \o "乙类 )状态的射极输出器组合而成。T1（NPN型）和T2（PNP ( http: / / www.go- / html / 2007-05 / 417668.htm" \o "PNP管的E、B、C三极分别是P型、N型、P型半导体，NPN管正好相反 )型）是两个特性一致的互补晶体管 ( http: / / www.go- / show.aspx id=325913&cid=177" \o "晶体管 )；电路采用双电源 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423214.htm" \o "把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源 )供电，负载 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423215.htm" \o "把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载 )直接接到T1，T2 的发射极上。因电路没有输出电容 ( http: / / www.go- / html / 2005-05 / 325844.htm" \o "电容 )和变压器 ( http: / / www.go- / html / 2006-07 / 404727.htm" \o "变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件 )，故称为
无输出电容电路，简称OCL电路。 图5-6
设ui 为正弦波，当ui处于正半周时，T1导通，T2截止，输出电流 ( http: / / www.go- / html / 2006-12 / 409056.htm" \o "电流 )iL = iC1流过RL，形成输出正弦波的正半周。当ui处于负半周时，T1截止，T2导通，输出电流iL = - iC2流过RL，其方向与 iC1 相反，形成输出正弦波的负半周。因此，在信号的一个周期 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423217.htm" \o "交流电完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期 )内，输出电流基本上是正弦波电流。由此可见，该电路 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423216.htm" \o "电流流过的路叫做电路 )实现了在静态时管子无电流通过，而有信号时，T1、T2轮流导通，组成所谓推挽电路。由于电路结构和两管特性对称，工作时两管互相补充，故称"互补对称"电路。
（2）OCL甲乙类互补对称电路
为了避免交越失真 ( http: / / www.go- / html / 2007-02 / 412773.htm" \o "失真 )（我们在分析时，是把三极管的门限电压看作为零，但实际中，门限电压不能为零，且电压和电流的关系不是线性的，在输入电压较低时，输出电压存在着死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生失真。这种失真出现在通过零值处，因此它被称为交越失真），通常在每管的发射结上加上一定的正向偏压，使两管在静态时都处于微导通状态，此时，电路 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423216.htm" \o "电流流过的路叫做电路 )便工作在甲乙类 ( http: / / www.go- / html / 2007-01 / 410324.htm" \o "乙类 )状态。应当指出，为了提高工作效率，在设置偏压时，应尽可能接近乙类状态。
图5-7为OCL甲乙类 ( http: / / www.go- / html / 2007-01 / 410324.htm" \o "乙类 )放大电路 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423216.htm" \o "电流流过的路叫做电路 )。T1为前置级，二极管 ( http: / / www.go- / show.aspx id=325787&cid=178" \o "二极管 )D接在输出级的基极回路内，静态时的D两端有一定的正向压降，给 图5-7
T2、T3提供一个适当的正向偏压，产生相应的偏流，从而避免了交越失真 ( http: / / www.go- / html / 2007-02 / 412773.htm" \o "失真 )。OCL功放 ( http: / / www.go- / html / 2007-02 / 411430.htm" \o "功放 )电路的缺点是必须采用双电源 ( http: / / www.go- / html / 2007-08 / 423214.htm" \o "把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源 )供电。
2.TDA2030集成电路
TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。
（1）TDA2030管脚功能
图5-8 TDA2030
1脚是同相输入端，2脚是反相输入端，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。
(2)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、电源极性反接以及负载泄放电压反冲等。
⑥ TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作，在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。
三、任务实施
1.准备工具和器材
（1）工具
本次任务所需要的常用工具，具体见表5-3。
表5-3常用仪器及工具
编号 工具名称 规格 数量
1 双踪示波器 可选择 1台
2 直流稳压电源 可选择 1台
3 低频信号发生器 可选择 1台
4 万用表 可选择 1只
5 焊接工具 可选择 1套
(2)器材
本次任务所需要的器材，具体见表5-4。
表5-4 器材
编号 器材名称 规格 数量
1 集成芯片 TDA2030 1套
2 固定电阻R6 1Ω 1只
3 固定电阻R1、R2、R3 100KΩ 2只
4 固定电阻R4 4.7KΩ 1只
5 固定电阻R5 150KΩ 1只
6 导线 若干
7 二极管 1N4001 2只
8 可变电阻RW 22KΩ 1只
9 电解电容器C1 1 F 1只
10 电解电容器C2 22 F 1只
11 电解电容器C3 2 F 1只
12 电容器C4 0.22 F 1只
13 电解电容器C5、C7 2200 F 2只
14 电容器C6 0.1 F 1只
15 扬声器 8Ω 1只
16 万能板 10CM*10CM 1块
2. 环境要求与安全要求
(1) 环境要求
①带漏电保护的单相交流电源。
②安装平台不允许放置其他器件、工具与杂物，要保持整洁。
③在操作过程中，工具与器件不得乱摆乱放，注意规范，在万能板上安装元件时，要注意前后、上下位置。
④操作结束后，要将工位整理好，收拾好器材与工具，清理台面和地上的杂物，关闭电源等。
(2)安装工艺要求
①正确选用连接导线。
②电路各连接点要可靠、牢固，。
③ 同一接线端子的连接导线不能超过2根。
(3)安装过程的安全要求
安装过程必须做到“安全第一”，具体要遵守以下要求。
①正确使用测电笔、螺丝刀、尖嘴钳，防止在操作过程中出现安全事故。
②正确连接电源，同时接好地线，为此先用万用表检测好之后才能通电，以免烧坏。
③使用仪表带电测量时，一定要按照仪表使用的安全规程进行。
④安装时，不得用工具敲击安装器件，以防造成器材或工具的损坏。
3.完成安装测试的步骤与方法
（1）在万能板上进行安装、测试，具体步骤如图5-9。
1. 按工艺要求对元器件的管脚进行成形处理 2. 在万能板上进行插件。
3.按要求元器件管脚进行焊接。 4.剪去元器件的管脚。
5. 按要求连线。 6.接上信号线和电源线
图5-9电路安装示意图
（2）调节直流稳压电源，输出+12V电压。
（3）调节低频信号发生器，输出频率为1KHZ，峰峰值为50mV的正弦波信号。
（4）校准双踪示波器。
（5）电路连接直流稳压电源、低频信号发生器、双踪示波器，具体如图5-10。
图5-10电路测试示意图
（6）测量最大输出功率和效率
①在电路输入端加入f=1KHZ的正弦波信号，输出信号为最大不失真信号，用毫伏表测量VO，此时最大输出功率为
Pomax=VO2/RL。
②用电流表测出IO，电源供给功率PE≈EC×IO
③其效率为
④最大输出功率时晶体管的管耗为PT=PE－Pomax
学生工作页（1）
行动任务 TDA2030集成功率放大器的安装与调试 学生/小组 工作时间
实际电路图：
元器件识别与检测元器件图片元件名称标称值测量值
可行性评估
备注
学生工作页（2）
行动任务 TDA2030集成功率放大器的安装与调试 学生/小组 工作时间
记录分析1.利用双踪示波器测试输出电压,绘制波形并作好数据记录。CH1：VOLTS/div SEC/div 输出电压峰峰值
2. 测量最大输出功率和效率（1）最大输出功率为 Pomax=VO2/RL= 。 （2）电源供给功率 PE≈EC×IO= 。（3）效率为 = 。 （4）最大输出功率时晶体管的管耗为 PT=PE－Pomax= 。
学生工作页（3）
行动任务 TDA2030集成功率放大器的安装与调试 学生/小组 工作时间
电路制作调试标准 1．安全、文明、规范操作 。（10分）2．正确识别和使用万用表检测各种电子元器件。（10分）3．焊接工艺：应按焊接操作工艺要求进行。会正确使用工具。（20分）4．焊接质量：焊点应美观、光滑牢固、锡量适中匀称、印刷板的板后应干净、整洁，引线脚高度基本一致。（20分）5．各元器件的排列应牢固、规范、端正、整齐、布局合理、无安全隐患。（10分）6．电路功能完整与准确。（30分）
执行过程中出现的问题及解决方法 问题1：解决办法：
问题2：解决办法
问题3：解决办法
电路安装调试结果 本任务总得分（ ）1．安全、文明、规范操作 。（得分： ）2．正确识别和使用万用表检测各种电子元器件。（得分： ）3．焊接工艺：应按焊接操作工艺要求进行。会正确使用工具。（得分： ） 4．焊接质量：焊点应美观、光滑牢固、锡量适中匀称、印刷板的板后应干净、整洁，引线脚高度基本一致。（得分： ）5．各元器件的排列应牢固、规范、端正、整齐、布局合理、无安全隐患。（得分： ）6．电路功能完整与准确。（得分： ）
思考与总结 在元器件布局、搭接时应注意什么？你能根据线路及示波器的使用说明书，测量电路输入ui、输出uo的电压波形吗？
四、任务小结
完成工作任务评价表
你装接的线路符合要求吗？ A．符合 B．不符合
你连接的电源正确吗？ A．正确 B．不正确
你选用和量程与测试的数据合理吗？ A．合理 B．不合理
你对功率放大电路有了解吗？ A．有 B．没有
你在完成本次任务中最大的困难在哪里？
你对完成本次任务的自我评价：
功率放大器同电压放大器和电流放大器不一样，实现对电流和电压的一起放大，达到设备使用的要求。其广泛应用于音频放大电路和高频功率放大器，一般分为前置放大级、中间放大级、输出级三部分，前置放大主要对被放大信号进行选择并放大到额定电压，中间放大主要进行功率放大，输出级一般进行电流放大。根据信号进行功率放大的过程，得出电路的工作特点，能熟练掌握功率放大器的应用。
1．功率放大电路的要求
（1）有足够的输出功率
（2）效率高
（3）失真小
2．功率放大器的种类和类型
（1）种类分为：甲类、乙类和甲乙类。
（2）类型一般分：单管功率放大器和推挽功率放大器。
3．功率放大电路的安装、检测和调试
（1）功率放大器的安装遵循一般电路安装规则，主要注意对放率三极管的散热处理。
（2）功率放大器的检测要先检查静态工作点是否正常，然后在检查输入信号前置放大能力。
（3）功率放大器的调试主要是对输出波形进行观察，看其是否符合要求，是否发生了失真。
五、任务拓展
如图5-11，说明此电路是OTL还是OCL？
图5-11
六、思考与实践
乙类放大器会产生什么样的失真，实际的功放电路如何消除这种失真？
OTL电路与OCL功放有什么区别？它们各自都有什么优点、缺点？
通过比较分立元器件的OTL功率放大器和TDA2030组装的功率放大器，哪一种失真小？为什么？
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