锁相放大器实验报告

锁相放大器实验报告【摘要】?随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。微弱

信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法，将微弱信号从噪声中提取出来。本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。【关键词】锁相放大器；微弱信号放大；PSD输出波形；谐波响应一实验原理

1.1 噪声

在物理学的许多测量中，常常遇到极微弱的信号。这类信号检测的最终极限将取决于测量设备的噪声，这里所说的噪声是指干扰被测信号的随机涨落的电压或电流。噪声的来源非常广泛复杂，有的来自测量时的周围环境，如50Hz市电的干扰，空间的各种电磁波，有的存在于测量仪器内部。在电子设备中主要有三类噪声：热噪声、散粒噪声和1／f噪声，这些噪声都是由元器件内部电子运动的涨落现象引起的。从理论上讲涨落现象永远存在，因此只能设法减少这些噪声，而不能完全消除。

1.2 相干检测及相敏检波器

微弱信号检测的基础是被测信号在时间上具有前后相关性的特点。相关反映了两个函数有一定的关系，如果两个函数的乘积对时间的积分不为零，则表明这两个函数相关。相关按概念分为自相关和互相关，微弱信号检测中一般都采用抗干扰能力强的互相关检测。设信号f1(t)为被检信号V s(t)和噪声V n(t)的叠加，f2(t)为与被检信号同步的参考信号V r(t)，二者的相关函数为：

由于噪声V n(?)和参考信号V r(?)不相关，故R nr(?)=0，所以

R12(?)=R sr(?)。锁相放大器通过直接实现计算相关函数来实现从噪声中检测到被淹没信号。

锁相放大器的核心部分是相敏检波器(phase—sensitive detector,简称PSD)，也有称它为混频器(mixer)的，它实际上是一个乘法器。加在信号输入端的信号经滤波器和调谐放大器后加到PSD 的一个输入端。在参考输入端加一个与被测信号频率相同的正弦（或方波）信号，经触发整形和移相变成方波信号，加到PSD的另一个输入端。

若加在PSD 上的被测信号为u i ，加在PSD 上的方波参考信号u r

幅度为1，若用傅里叶级数展开，则方波的表达式为

()[]∑∞=++=0r r 12sin 1

21π4n t n n u ω, （n =0，1，2）。

(1)

于是PSD 的输出信号为

从式(2)可以看出，输出信号oPSD u 包含有下列各种频率分量：

()[]()[] 3cos π2

313 3cos π2313i r i i r i r i i r

?????

++-+---；

分量，分量?ωωωω?ωωωωt U t U

(3)

…………

在正常工作情况下，参考信号的基波频率与被测信号的频率是相等的，即?r ＝?i 。这时PSD 的输出信号oPSD u 中含有直流成分

cos π2

i dc ?U u =， (4)

经低通滤波器（Low —Pass Filter ，简写为LPF ）后，PSD 输出

信号中的交流成分被滤去，只有直流成分u dc 被输出，它的大小与输入信号和参考信号之间的位相差?有关。当?＝0时，输出信号最大

π2i dc U u = (5)

可见，输出信号大小还和被测信号的幅值成正比。由于参考通

道有精密可调的移相器，不管参考信号与被测信号之间的位相差原来是多少，总可以调节移相器，使在PSD 输入端?＝0，从而输出达到最大值，经过校准一般让输出最大时代表输入信号的有效值。当?＝??/2时，u dc =0。由以上讨论可以看出，在被测信号中若混杂有相同频率而不同位相的干扰信号时，经过PSD ，会受到一定的抑制。

图1画出了?具有几个典型数值时的u i 、u r 和oPSD u 的波形。

从(3)式进一步可以看出，若输入信号为三次谐波，即出现了3?r ＝?i 的情况，这时3?r -?i 分量就是直流分量，其数值为

i 12

cos 3π

U φ?

(6)

与?r ＝?i 的基波情况相比，除大小降低到1／3以外，其他情况一样。同理，如果?I =(2n +1)?r ，则可得到相应的直流分量为

?cos π

2121i U n ??? ??+。 (7)

图1 ?为不同数值时的u i 、u r 、u oPSD 和u dc 波形

u u i r oPSD (c) ?????(d) ????u u u i r oPSD u u u i r oPSD u u u i r oPSD u

t t

这表明被测信号中的奇次谐波成分在输出信号中仍占有一定比例，或者说，PSD-LPF 系统对奇次谐波的抑制能力有一定限度，图2画出了PSD 的谐波响应图。因此，在实际的锁相放大器内，在信号通道中，还设置有高通滤波器、低通滤波器和调谐放大器，以便对混杂在被测信号内的干扰和噪声先进行一定的抑制，然后再输给PSD ，以加强整个锁相放大器对噪声和干扰的抑制能力。

1.3锁相放大器的基本工作原理

锁相放大器是采用相干技术制成的微弱信号检测仪器，其基本结构由信号通道、参考通道和相敏检波器等三部分组成。图3为锁相

(1)信号通道

待检测的微弱信号和噪声混合在一起输入低噪声前置放大器，经放大后进入前置滤波器，前置滤波器可以是低通、高通、带通或带阻滤波器，或者用这些滤波器的两种或两种以上的组合构成宽带或窄带滤波特性，用于防止在严重的噪声或干扰条件下使PSD 出现过载，滤波后的信号经过调谐交流放大器放大到PSD 所需电平后输

图3 锁相放大器原理方框图

图2 PSD 的谐波响应

V o

r r r r r

入PSD 。 (2)参考通道

参考通道用于产生相干检测所需的和被测信号同步的参考信号。参考通道首先把和被测信号同频率的任何一种波形的输入信号转换为占空比为1:1的方波形号，其频率和输入移相器的参考信号的频率f r 相同。现代的锁相放大器还可以给出频率为2f r 的方波信号，主要用于微分测量中相移电路可以精密地调节相位?2，使PSD 中混频器的两个输入信号的相位差严格为零，获得最大的检波直流输出。方波信号通过移相器改变其相位，使得PSD 输入的参考信号与被测信号同相位，即?=0。

锁相放大器的PSD 的直流输出信号一般要再经过滤波和直流放大，最后输出给测量仪表等。 1.4 锁相放大器的主要特征参量 (1)等效噪声带宽

为了定量分析放大器抑制噪声的能力，我们先引入等效噪声带宽的概念。如图4所示的最简单的RC 低通滤波器，它以复数表示的传输系数（即输出输入信号之比）为

它的模为

()

1H ω=

(8)

其等效噪声带宽为

()()

d d (Hz) 41N LPF B H f f RC

RC ωω∞

∞

===+??

(9)

可见RC 低通滤波器的等效噪声带宽B 和时间常数RC 成反比。显然,对于任何传输系数为()0()/1j H K RC ωω=+的低通滤波器（K 0为实数），等效噪声带宽B 1/4RC 。对于PSD ，考虑到在基波附近??f 的输入噪声都将在输出端产生噪声分量，故PSD 的基波等效噪声带宽应为RC 低通滤波器等效噪声带宽的2倍，即：

?f N 1=2B=1/2RC 。 (10)

对于白噪声，由于谐波响应使锁相放大器总的等效噪声带宽为：

()

T RC f RC n f N n No

16π16π8π211212

21202

==??=?+=?∑∞

= (11)

从抑制噪声的角度看，时间常数RC 越大越好。但RC 越大，放

大器反应速度也越慢，幅度变化较快的信号的测量将受到限制。所以在锁相放大器中用减小带宽来抑制噪声是以牺牲响应速度为代价的。在测量中应根据被测信号情况，选择适当的时间常数，而不能无限度地追求越大越好。 (2)信噪比改善

信噪比改善是指系统输入端信噪比V si /V Ni 与输出信噪比V so /V No

的比值，锁相放大器的信噪比改善常用输入信号的噪声带宽与PSD 的输出噪声带宽之比的平方根表示：

so No NIR si Ni /S /V V V V =

(12)

(3)动态储备

动态储备=20lg(OVL/FS)(dB)是指比满刻度输入信号大这么多倍(以分贝为单位)输入噪声仍然能够被仪器抑制。其中OVL 为最大过载电平，FS 为满刻度信号输入电平。 (4)动态范围

输出动态范围=20lg(FS/MDS)(dB)是指在确定的灵敏度条件下满刻度输出时的输入信号大小与最小可分辨信号大小之比。其中MDS 为最小可分辨信号电平。 (5)输入总动态范围

输入总动态范围=20lg(OVL/MDS)(dB)是指在确定的灵敏度条件下，最大噪声信号大小与最小可分辨信号大小之比，它是评价仪器

它们之间关系可以用图4表示。

二实验仪器

图5是ND-501型微弱信号检测实验综合装置的面板图，该装置

图4 动态范围与动态储备

把微弱信号检测技术的基本实验部件装在一个插件盒内，由一个能同时插四个插件盒的带电源的机箱，通过插入不同的实验部件盒组成不同类型的微弱信号检测仪器。

图5 ND-501型微弱信号检测实验综合装

三实验内容

3.1 相敏检波器PSD输出波形观察和电压测量

按图7接线，置交流放大倍数为?1，直流放大倍数为?10，相关器低通滤波时间常数置1秒，调节宽带移相器的相移量，用示波器观察信号、参考信号及PSD的输出波形并分析它们之间的关系，测量相关器输出直流电压大小与信号、参考信号之间幅值及相位差的关系，用相位计测量?值大小，记录参考信号和输入信号的相位差分别为0?、90?、180?、270?时，PSD输出直流信号u dc在示波器上输出的波形。与图1比较，分析相关器的原理。

图7 相关器PSD波形观测

3.2 相关器的谐波响应的测量与观察

将图7中宽带移相器的输入信号接至多功能信号源的“倍频?分频输出”，多功能信号源功能“选择”置“分频”，此时，参考信号的频率为信号频率的1/n次倍。

先置分频数为1，调节移相器的相移，使输出直流电压最大，记录输出直流电压的大小。改变n的数值分别为2，3，4，5?，进行上述测量，根据测量结果画出相关器对谐波的响应图。

四数据处理和实验结果

注：实验室图像显示的相位角与理论的相差180°，在这里给其纠正为理论值对应的图像。

（2）测量相关器输出直流电压大小与信号、参考信号之间幅值及相位差ψ的关系

和相位差ψ表5 在不改变输入信号的幅值情况下记录直流电压u

（3）相关器的谐波响应的测量与观察

n为偶数时，输出直流电压近于零，而n为奇数时，输出电压会有直流部分，并且随着n的增大，直流部分减小。

并且电压值大概也是N=1时的1/N。与分频大小相对应这表明被测信号中的奇次谐波成分在输出信号中仍占有一定比例，或者说相关

器对奇次谐波的抑制能力有一定限度，并且随着奇数的增大，抑制能力越来越强。

从图像中还可观察到N为奇数时每隔(N-1)/2个峰值会出现一个幅度为变为前面一半的波谷。而N为偶数时每隔N/2个峰值会出现一个幅度为变为前面一半的波谷。偶数的时候半周期的开有两个方向，奇数的时候只有一个方向。

五实验结论

这次的实验使我们认识了锁相放大,数据中的图像就是由输入信号和参考信号经过乘法器之后得到的信号图像，数据中的电流大小就是信号再次经过积分器之后得到的积分图像的值。本次实验在操作过程中调整好输入信号（或者参考信号）的相位差是比较难的。在做相关器的谐波响应的测量与观察的时候，改变N电压会变，一开始我们认为是线不好，后来发现改变了N是要改变相位才能看到他的最大值的。

音频功率放大器设计实验报告

题目：音频功率放大器电路音频功率放大器设计任务 1、基本要求（1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。（2）电压增益 >= 20dB。（3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。（4）功率放大电路部分使用分立元件设计。发挥部分（1）增加音调控制电路。（2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20 欧姆。（3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。（4）其他。目录 1 引言····························································· 2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路······················································· 2.2 总体设计框图··················································· 3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图 3.2设计的PCB电路图 ··· 1 引言在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。

音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。 2 总体方案根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路一、电路工作原理图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。 RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。 R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为（R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。 C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。 2．电流反馈电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若

音频功率放大器实验报告

一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。二、实验要求 1）设计要求设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标：（1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真；（2）电路输出功率大于8W；（3）输入阻抗：≥10kΩ；（4）放大倍数：≥40dB；（5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围；（6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力；（7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。发挥部分：（1）增加电路输出短路保护功能；（2）尽量提高放大器效率；（3）尽量降低放大器电源电压；（4）采用交流220V，50Hz电源供电。 2）实物要求正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下：（1）画出电路原理图；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；

（5）PCB文件生成与打印输出；（6）PCB版图制作与焊接；（7）电路调试及参数测量。三、实验内容与原理音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1）前置放大级音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，

锁相放大器的应用

锁相放大器的应用光科07020 于海民1302070208 摘要 1962年，美国EG&G PARC（SIGNAL RECOVERY公司的前身）的第一台锁相放大器的发明，使微弱信号检测技术得到标志性的突破，极大地推动了基础科学和工程技术的发展。目前，微弱信号检测技术和仪器的不断进步，锁相放大器已经在科学研究、医疗卫生、国防科技、精细加工检测等领域均有着非常广泛的应用，服务于物理、化工、生物、电子等诸多学科(如电、光、磁、声、热、超导、振动等测量；各种谱仪、温度传感测量、谐波探测等应用；以及霍尔效应、电阻检测、激光检测等) 。关键字锁相放大器信噪比微弱信号检测一、基本结构二、锁相放大器的原理锁相放大器(Lock-in Amplifier 简称LIA)是以相关检测技术为基础，利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪。它是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备，利用参考信号频率与输入信号频率相关，与噪声频率不相关，从而从噪声中提取有用信号。它不同于一般的带通放大器，它所输出的信号并不是输入信号的简单放大，而是把交流分量放大并变成相应的直流信号输出。使用锁相放大器是从强噪声中提取弱信号的重要手段。可理解为:把待测信号中与参考信号同步的信号放大并检测出来。

一般锁相放大器的组成分为三部分:信号通道、参考通道和相关器（相敏检波器）。其核心部分是相敏检波器（phase-sensitive detector 简称PSD），它实际上是一个乘法器。输入信号和参考信号分别加在相敏检波器的两个输入端。锁相放大器的结构框图如下：锁相放大器的最基本原理是相关接收原理，在相关接收中，可以把两个信号的函数f1(t)和f2 (t)的相关函数表示为：其中f2 (t)为参考信号，为测量信号，S（t）为需要检测出来的信号，f2（t）与S(t)频率相同。下面详细讨论这一原理是怎么具体应用在锁相放大器的设计上，锁相放大器又是如何通过直接计算相关函数来实现从噪声中检测淹没信号的。三、锁相放大器的各种应用 1、有锁相放大器组成的各种检测器件 A）光学斩波器 B）源补偿测量系统 C）双光束检测系统

音频功率放大器实验报告_音频功率放大器课程设计报告.docx

音频功率放大器实验报告_音频功率放大器课程设计报告本科实验报告课程名称：姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：电子电路安装与调试信息与电子工程学院电子科学与技术一、实验目的二、实验任务与要求三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……）四、主要仪器设备五、实验步骤与过程六、实验调试、实验数据记录七、实验结果和分析处理八、讨论、心得一、实验目的 1、学习并初步掌握音频功率放大器的设计、调试方法。 2、学习并掌握电路布线、元器件安装和焊接。 3、掌握音频功率放大器各项主要性能及指标的调试方法。二、实验任务与要求 1、设计 (1)设计一音频功率放大器，使其达到如下主要技术指标：负载阻抗：R L =4Ω额定功率：P o =10W 带宽：BW ≥(50~15000) Hz 音调控制：低音：100Hz ±12dB 高音：10kHz ±12dB 失真度：γ≤3% 输入灵敏度：U " i (2)设计满足以上设计要求的稳压电源。 2、在Altium Designer中画出原理图, 并进行PCB 板的编辑与设计。 3、根据给定的功率放大器的原理图（三），做如下工作：（1）分析计算晶体管前置放大器的直流工作电压、电流、输入电阻、输出电阻、各级放大器的交流增益。（2）分析音调控制电路的工作原理，计算4个极端情况下的交流增益。（3）安装实验电路板（4）调试和测试实验电路的增益、频响特性曲线、输入电阻和输出电阻、以及改变某实验名称：音频功率放大器的设计、安装和调试姓名：陈肖苇学号：3140104580_ 些电路参数后的性能测试（电路图中括号内的数字）。（5）分析实验数据，并与理论计算值比较，讨论二者之间的误差和产生误差的原因。三、实验原理和实验方案设计作为音频放大器的音源部分，其输出电平既有高至数百毫伏（如调谐器：50~500mV，线路输出：100~500mV），也有低至1mV （如话筒：1~5mV），相差达几百倍。音频放大器就是要把这些不同大小的音源放大后驱动喇叭，发出同等强度的声音。因此，根据不同音源的需要，可以画出音频放大器的原理框图，如图1所示。 P.2 装订线图1音频功率放大器框图 1、各部分电路电压增益的确定根据额定输出功率P o =10W和负载R L =4Ω，可求得输出电压为： V o ===6.32V 所以整机中频电压增益为：A O um =

音频功率放大电路实验报告分析

实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：音频功率放大电路实验类型：研究探索型实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。二、实验内容和原理（必填）音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。装订线

前置放大电路：前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级：对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块）本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，

OTL功率放大器实验报告(DOC)

课程设计课程名称模拟电子技术题目名称功率放大器专业班级12网络工程本2 学生姓名郭能学号51202032019 指导教师孙艳孙长伟二○一三年十二月二十三日目录引言 (2)

一、设计任务与要求 (2) 1.1 设计任务 (2) 1.2 设计要求 (2) 二、方案设计 (3) 三、总原理图及元器件清单 (4) 四、电路仿真与调试 (6) 五、性能测试与分析 (7) 六、总结 (8) 七、参考文献 (8)

OTL功率放大器引言：OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。 1：设计任务与要求 1.1设计任务： 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。 4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。 1.2 设计要求： 1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。 2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完成课题的设计。 3.按时完成课程设计并提交设计报告。 2：方案设计要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功

实验报告放大器的增益测量

放大器的增益测量放大器并不属于传输线与天线，但由于外场测天线方向图时，信号发射天线处要加串放大器来抵消电缆的损耗，这里也不妨测试一下。一. 实验目的了解放大器的增益频响与测试方法。二．实验准备 PNA3621及其全套附件，待测放大器一只，20dB衰减器2只。仪器开机时所显示的主菜单第一项应为《频域》，若为《时域》，则按〖↓〗键使光标移到《时域》下，然后按〖→〗键选择想要的《频域》。 ? 扫频方案设置： ????1.选最小频距，按〖↓〗键使光标移到《频域》旁边的数值下，按〖→〗在两种最小频距间作出选择（0.1MHz或0.025MHz,通常选0.1 MHz，有特殊要求时才用0.025MHz）； 2.BF=40MHz,

按〖↓〗键, 使光标移到《BF》下面, 可按〖→〗〖←〗键对始频进行改动到所需数值为止, 仪器最低频与型号有关； 3.⊿F =148MHz, 按〖↓〗键, 使光标移到《⊿F》下面, 按〖→〗〖←〗键可对频距进行改动, 时域中⊿F不受控； 4.EF =3000MHz。按〖↓〗键, 使光标移到《EF》下面, 按〖→〗〖←〗键可改变终止频率, 改EF时, 点数N随着变动, 点数N最小为1, 最大为81; EF = BF+(N - 1)⊿F。三．测试方法 ? 1. 注意事项注意放大器的最大输出问题, 由于本机输入端口灵敏度较高, 而内部又无程控衰减器,承受功率小于1mW, 测增益时必需外接衰减器以抵消放大器的增益。本机增益只有一档为30dB, 测试时请串入40dB以上的衰减器, 以避免仪器饱和甚至烧毁取样桥, 其衰减器值在40dB以上即可, 不必很准, 因为在校直通时已校进去了。 ?? 2. 测增益 ?? ?仪器按测插损连接，在仪器输入与输出口上各接一根短电缆。输出电缆末端接2个20dB衰减器，再用一个双阴与输入电缆连接起来；在主菜单下将光标移到《测:A B》下，按〖→〗或〖←〗键, 使A下为《增益》,B下空白； ????按〖↓〗键使光标移到《校:直通》下, 再按〖执行〗键； ??? 画面转为方格坐标, 示值为0dB, 取下双阴，串入待测放大器（见上图），然后记下或打印下测试曲线；将一个衰减器放在放大器输入端，一个放在输出端，记下或打印测试曲线，即可得到30dB以内的增益频响曲线；将两个衰减器全部接在放大器后面，记下或打印下测试曲线；比较三次测试结果，假如差别不大，说明该放大器输出功率较大，线性好。假如差别较大，说明该放大器输出功率较小，只适用于弱信号的放大；假如增益超过30dB, 而不超过50dB, 则可直接在放大器前(或后)再串入一

锁相放大器设计

C题：锁定放大器的设计摘要：本设计对于检测微弱信号的锁存放大器进行论述，锁定放大器主要包括交流放大器、带通滤波器、相敏检波器、低通滤波器、直流放大器及液晶显示等几个部分。其中，交流放大器以INA128为主要构成部件，实现交流信号的放大从而作为带通滤波器的输入；带通滤波器用UAF42构成，实现对900Hz到1100Hz频带范围的滤波过程，其误差小于20%；相敏检波器的主要部件采用乘法器MPY634，得到的信号在输入低通滤波器经直流放大器放大后输入显示电路，显示出被测信号的幅度及有效值。另外，在相敏检波器部分的方波驱动信号由参考信道的参考信号经触发整形、移相、比较而来。同时，为了更好的检测出锁定放大器的性能，在信号的输入端增加加法器电路，实现被测信号与干扰信号的1:1叠加，当干扰信号的频率为1050Hz—2100Hz时，输出端的测量误差小于10%。锁定放大器在实际应用中用途广泛，尤其对于微弱信号检测方向站着主导地位，随着科技的发展已渐渐的融入人类的生活之中，拥有很好的发展前景。关键词：带通滤波器；相敏检波器；显示；方波驱动

1 总体方案设计 1.1方案比较与选择 1.1.1微弱信号检测模块方案比较方案一：采用滤波电路检测微弱信号，通过滤波电路将微弱信号从强噪声中检测出来，但滤波电路中心频率是固定的，而信号的频率是可变的，无法达到要求，由此可见该方案不满足要求。方案二：采用取样积分电路检测小信号，采用取样技术，在重复信号出现的期间取样，并重复N次，则测量结果的信噪比可改善√N倍，但这种方法取样效率低，不利于重复频率的信号恢复。方案三：采用锁相放大器检测小信号，锁相放大器由信号通道、参考通道和相敏检波器等组成，其中相敏检波器(PSD)是锁相放大器的核心，PSD把从信号通道输出的被测交流信号进行相敏检波转换成直流，只有当同频同相时，输出电流最大，具有良好的检波特性。由于该被测信号的频率是指定的且噪声强、信号弱，正好适用于锁相放大器的工作情况，故选择方案三。 1.1.2移相网络模块方案比较方案一：数字法：采用数字相移的方法势必增加电路的难度，所以此法不可取。方案二：模拟法：由于电路用的是锁相放大，所以要保持输入信号相位的一致，故需要对参考信号做移相处理，移相采用简单的RC电路搭成，可以很容易得到所需效果。所以采用方案二。 1.1.3电阻分压模块方案比较电阻分压网络有串联分压和π型网络，π型网络的性能较好，适合在高频的条件下工作，而本设计要求的电压范围较小，故采用简单电路串联来作为分压网络就可以达到要求。 1.1.4显示模块方案方案一：采用数码管显示。数码管只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。方案二：采用液晶显示。液晶显示增加了显示信息的可读性，看起来更方便。而QC12864B字符点阵液晶模块有明显的优点：微功耗、尺寸小、显示信息量大、显示清晰、易控制，抗干扰能力强。

锁相放大器技术详解

https://www.360docs.net/doc/a83575936.html,/st1272/article_22104.html 锁相放大器采用在无线电电路中已经非常成熟的外差式振荡技术，把被测量的信号通过频率变换的方式转变成为直流。在外差式振荡技术中被称为本地振荡（Local Oscillation）的、用于做乘法运算的信号，在锁相放大器中被称为参照信号，是从外面输入的。锁相放大器能够（从被测量信号中）检测出与这个参照信号频率相同的分量。在被测量的信号里所包含的各种信号分量中，只有与参照信号频率相同的那个分量才会被转换成为直流，因而才能够通过低通滤波器（LPF）。其他频率的分量因为被转换成为频率不等于零的交流信号，所以被低通滤波器（LPF）滤除。在频率域中，如下图所示。锁相放大器对于噪声的抑制能力，是由上图中低通滤波器（LPF）的截止频率来确定的。例如，在测量10kHz的信号时，如果使用1mHz的低通滤波器（LPF），那么就等效于在使用10kHz±1mHz的带通滤波器时的噪声抑制能力。如果换算成为Q值，就相当于5×106。要想真正制造这样高的Q值的带通滤波器，那是不可能的。但是，使用锁相放大器，这就很容易实现了。如同前面所解说的那样，在使用通频带非常狭窄的带通滤波器（BPF）时，如果其中心频率与被测量信号的频率有所偏离，那么就会产生测量误差，最糟糕的情况下可能会把被测量信号也滤除了。与这种情况相比较，对于锁相放大器来说，即使低通滤波器的截止频率多少有些偏离，只要还能够让直流通过，那么对测量结果也不会有大的影响。与带通滤波器相比较，锁相放大器更容易实现通频带非常狭窄的低通滤波器，不管通频带多么狭窄都能实现。由此可见，锁相放大器具有强大的能力从噪声中检测出被掩埋的信号。那么，实际的锁相放大器又是什么样的呢？ ■使用PSD（相敏检波器）作为乘法器。

音频放大器实验报告

音响放大器的设计一、设计任务 1) 功能要求：具有话筒扩音、音调控制、音量控制，卡拉OK 伴唱 2) 已知条件：集成功率放大器LM386 1个，10K 欧姆高阻话筒一个（咪头，要加上拉电阻），输出电压为5mV ,集成运放LM324一只， +VCC = +9V ，8Ω/2W 负载电阻RL 1只，8Ω/4W 扬声器1只,MP3一台（连接输入线一条） 3) 主要技术指标：额定功率 Po ≥0.3W(γ <3%)； 4) 负载阻抗 RL=8Ω； 5) 截止频率fL=50Hz ，fH=20kHz ； 6) 音调控制特性 1kHz 处增益为0dB ，125Hz 和8kHz 处有±12dB 的调节范围，A VL=A VH ≥20dB ； 7) 话放级输入灵敏度 5mV ； 8) 输入阻抗 Ri>>10K Ω。二、实验器材实验所需元件、示波器、万用表、覆铜板、函数发生器、热转印机、钻孔机、环保腐蚀液、变压器、MP3、喇叭等等三、功能模块组成和增益分配图 1功能模块组成话筒输入 5mv 话音放大器（4.7倍）音频输入 100mv 混合前置放大(3倍)音调控制器（0.8倍）功率放大器（30倍）扬声器+9V 电源

四、功能模块设计（一）工作电源（+9V）电源模块由实验室稳压试验箱经过J1、J2接入电路模块，S1为电源开关，W1是7809稳压芯片，期中C3、C4为电源输入的滤波电容，C5、C6为电源输出的滤波电容，D1为发光二极管做上电指示用，P2为4个短接到地上的排针接口，作为测试用的接口。图2稳压模块（二）话筒输入和话音放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，输出阻抗高。所以话音放大器用来不失真地放大声音信号，输入阻抗需远大于话筒的输出阻抗，且符合阻抗匹配。第一级设计成增益为： A V1=1+R2/R4=47K/10K=4.7， R2 =75KΩ; R4=10KΩ，放大后输出电压为V o1按设计要求应该达到24mv，原理图如下：图3话音放大器

语音放大器设计实验报告

模拟电子技术课程设计语音放大器姓名：伍慧兰学号：2015550828 班级：15通信工程1班指导老师：罗光明目录一、设计目的 (2) 二、知识点和设计内容 (2) 三、设计方案 (3) 四、实验原理与参考电路 (4) （一）实验原理图如图1-2 (4) （二）实验原理 (5) 1) 前置放大器 (5) 2) 有源带通滤波器 (5) 3) 功率放大器 (6)

五、实验的主要元器件 (7) （一）元器件清单 (7) （二）部分器件的使用介绍 (8) 1) LM324芯片 (8) 2) TDA2030引脚图与应用电路参数 (12) 六、实验步骤 (13) （一）电路仿真实验 (13) （二）硬件实物实验 (19) 1) 前置放大器的焊接与调试 (19) 2) 有源带通滤波器 (20) 七、实验中的问题提出与解决方法 (24) 八、注意事项 (25) 九、实验感想 (26) 参考资料 (27) 语音放大器设计一、设计目的 1、了解语音识别知识； 2、掌握集成运算放大器的工作原理及其应用； 3、掌握低频小信号放大电路、带通滤波器和功放电路的设计方法； 4、培养应用现代工具对模拟电子系统进行仿真测试、制作调试、故障检查及分析的能力； 5、培养市场素质、工艺素质、自主学习能力、分析问题解决问题的能力以及团队精神； 6、培养文献查阅与综述和撰写课程设计报告的能力。二、知识点和设计内容本实验的知识点为分立元件放大器或集成运放、有源滤波器、集

成功率放大器；涉及电子电路各个模块之间的联合调试技术。三、设计方案语音放大器设计的基本设计思路分析可知本语音放大器应包括输入电路、前置放大器、有源带通滤波器、功率放大器、扬声器等几部分组成，如图1-1所示。前置放大器可采用集成运算放大器，有源带通滤波器可采用LPF 和HPF 串联构成，功率放大电路选用集成功放。设计的性能指标通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后才能驱动扬声器发声。假设语音信号为峰峰值不大于10mV 频率范围100Hz~3kHz 的正弦波，要求驱动8Ω1W 的扬声器。具体性能指标如下： 1、前置放大器：输入信号Uid ≤10mV ；输入阻抗Ri ≥100k Ω 2、有源带通滤波器：通带100Hz~3kHz ；增益Au=1 3、功放：最大不失真输出功率Pomax ≥1W ；负载阻抗R L =8Ω 4、输出功率连续可调；直流输出电压≤50mV ；静态电源电流≤100mA 输入电路前置放大带通滤波功率放大图1-1 语音放大电路原理框图

锁相放大器原理

如何测量被噪声埋没了的信号？在测量各种物理量（温度、加速度等）时，用传感器将其变换成为电信号，然后输入到分析仪器（测量仪器）中去。但是，仅想获得必要的信号是很难做到的。通常是连不必要的信号（也就是噪声）也一起被测量了。在各种情况下，噪声都有可能混进来。噪声并不仅限于电信号，也有包含在被测量的物理量中的情况。另外，根据不同场合，也出现噪声强度远远高出所需要的目的信号电平的情况。想要测量的信号越微弱，那么噪声就相对地越大。在这里，让我们来看一下用交流电压表来测量不同电平的1kHz 的正弦波信号的结果。在信号上叠加了0.1Vmrs 的白噪声。“毫伏计”是一般的交流电压表，“锁相放大器”是一种专门测量微小信号的（特殊的）交流电压表。信号电平（正弦波信号）波形（叠加了噪声的波形）毫伏计的测量结果锁相放大器的测量结果 1Vrms 1Vrms 0.999Vrms 100mVrms 140mVrms 99mVrms

1mVrms 105mVrms 1.01mVrms 0.1mVrms 105mVrms 0.107mVrms 毫伏计也同时测量噪声。即使用数字万用表（DMM ）来测量，也会得到与毫伏计相同的测量结果。但锁相放大器，能在比目的信号（1kHz 正弦波）强1000倍的噪声中把目的信号几乎准确无误地检测出来。在测量埋没在噪声中的信号时，使用锁相放大器最为合适。为什么锁相放大器具有那么强的抗噪声能力？锁相放大器不容易受到噪声影响的原因，是因为很好地利用了噪声（白噪声）与目的信号（正弦波）之间在性质上的差别。在这里，我们一方面整理白噪声的性质和正弦波的性质，一方面解说为什么锁相放大器会具有很强的噪声抑制能力。噪声的性质 ■平坦的频谱在宽阔的频率范围内，该信号具有几乎相同的频谱。信号的瞬时电平成为预测不到的随机的值。

TDS用锁相放大器电路设计

研究与设计电　子　测　量　技　术ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ第３５卷第４期２０１２年４月　ＴＤＳ用锁相放大器电路设计蒋　鹏　赵国忠（首都师范大学物理系ＴＨｚ实验室　北京　１０００４８）摘　要：小型或微型锁相放大器（ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）目前市场罕有，小型ＴＨｚ时域光谱仪（ＴＤＳ）需要此种仪器。提出了一种ＬＩＡ设计方案，用于ＴＤＳ提取与ＴＨｚ波电场强度相关的信号。将差分探测器的信号进行预滤波和放大，后接带通滤波器，同时斩波器输出的信号经移相与前者分别送入ＡＤ６３０的信号端和同步端。锁相后信号经低通滤波器，送入ＡＤＣ。ＡＤＣ采集的数据送至上位机进行二滤波处理。整个ＬＩＡ系统放大微弱信号１　０００倍左右，信噪比７００ｄＢ以上，电路板面积１１ｃｍ×５．５ｃｍ，达到基本指标。关键词：锁相放大器；ＡＤ６３０；太赫兹探测；互相关；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ中图分类号：ＴＮ９１１文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｆｏｒ　ＴＤＳＪｉａｎｇ　Ｐｅｎｇ　Ｚｈａｏ　Ｇｕｏｚｈｏｎｇ（ＴＨｚ　Ｌａｂ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃａｐｉｔａｌ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４８）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｓｍａｌｌ　ｏｒ　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＬＩＡ）ｉｓ　ｒａｒｅ　ｏｎ　ｍａｒｋｅｔ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ　ｔｉｍｅ　ｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＴＤＳ）．ＬＩＡ　ｓｃｈｅｍｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ＴＤＳ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｗｅａｋ　ｓｉｇｎａｌ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏＴＨｚ　ｗａｖｅ　ｆｉｅｌｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ｉｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｐｒｅ－ｆｉｌｔｅｄ　ａｎｄ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｅｄ，ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｗｉｔｈｂａｎｄ－ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ．Ｗｈｉｌｅ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｆｒｏｍ　ｃｈｏｐｐｅｒ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ＡＤ６３０ｓ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｅｒｍｉｎａｌｓ　ａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｐｏｒｔ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ａｆｔｅｒ　ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｌｏｗ－ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｔｈｅｎ　ｔｏ　ＡＤＣ．Ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｉｓｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｈｏｓｔ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｆｏｒ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ａｆｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　１０００ｔｉｍｅｓ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　７００ｄｂ　ＳＮＲ，ａｎｄｓｙｓｔｅｍ　ｓｉｚｅ　ｉｓ　１１ｃｍｘ５．５ｃｍ，ｗｈｉｃｈ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ＡＤ６３０；ＴＨｚ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　本文于２０１２年３月收到。０　引言作为一种精密的测试仪器［１］，锁相放大器被广泛的用在科研领域，尤其是在检测微弱小信号方面。但灵活小巧，轻便的小型或微型锁相放大器市场少有，而一些便携式光谱仪则需要用到小型锁相放大器。在ＴＨｚ时域光谱仪（ＴＤＳ）［２］，尤其是小型ＴＤＳ系统里，更需要小型或者微型锁相放大器。太赫兹时域光谱仪已经在各种材料的检测领域应用广泛，例如爆炸物或者毒品的检测。但是国内目前在小型ＴＤＳ系统的发展上出现一些瓶颈，系统中需要有小型锁相放大器。１　原　理锁相放大器是基于互相关检测原理（见图１）来实现从大背景噪声中提取微弱的有用信号。当输入信号与参考信号频率完全一致的信号在乘法器的输出端得到直流偏量，其他信号在输出端都是交流信号，要是在乘法器后加一个低通滤波器，滤除交流分量，那么剩下的直流分量，而这个直流分量只是正比于输入信号中的特定频率的信号分量的幅值。图１　互相关检测原理２　实施方案为实现低成本小体积的锁相放大器，采集太赫兹时域光谱仪中的差分探头产生的信号。通过核心器件ＡＤ６３０（平衡调制解调器）做锁相放大，以提取被噪声淹没的微弱

6低频功率放大器实验报告1

实验报告姓名：学号：日期：成绩：课程名称模拟电子实验实验室名称模电实验室实验名称低频功率放大器同组同学指导老师一、实验目的 1、进一步理解OTL 功率放大器的工作原理 2、学会OTL 电路的调试及主要性能指标的测试方法二、实验原理图7－1所示为OTL 低频功率放大器。其中由晶体三极管T 1组成推动级（也称前置放大级），T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL 功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具图7－1 OTL 功率放大器实验电路有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T 1管工作于甲类状态，它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管

D ，给T 2、T 3提供偏压。调节R W2，可以使T 2、T 3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A 的电位CC A U 21 U =，可以通过调节R W1来实现，又由于R W1的一端接在A 点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。当输入正弦交流信号u i 时，经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极，u i 的负半周使T 2管导通（T 3管截止），有电流通过负载R L ，同时向电容C 0充电，在u i 的正半周，T 3导通（T 2截止），则已充好电的电容器C 0起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。 C 2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。 OTL 电路的主要性能指标 1、最大不失真输出功率P 0m 理想情况下，L 2CC om R U 81P =，在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值，来求得实际的L 2 O om R U P =。 2、效率η 100%P P ηE om = P E —直流电源供给的平均功率理想情况下，ηmax ＝ 78.5％。在实验中，可测量电源供给的平均电流I dC ，从而求得P E ＝U CC ·I dC ，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。 3、频率响应详见实验二有关部分内容 4、输入灵敏度输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号U i 之值。三、实验设备与器件 1、＋5V 直流电源 5、直流电压表 2、函数信号发生器 6、直流毫安表

音频功放实验报告

音频功放一、.设计方案：音频功率放大器要求：输入信号为50mv ，50~15KHz 的音频信号，负载为8Ω扬声器的情况下，输出Pom ≥5W 。本方案分两级设计，第一级采用集成运算放大器构成的比例放大器做为激励，主要完成对小信号的放大。要求放大倍数大，输出阻抗低，频带宽度宽，噪音低。第二级采用双电源的OCL 电路做为功放输出级，功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。二、.各部分电路分析： 1．电源部分： . 由于设计要求om P 为5W ，根据L CES CC om R U V P 2)(2 -=（其中R L 为8 Ω，CES U 一般取3V 以上），所以有： L om CES CC R P U V ?+≥2 即CC V V 12≥ 本方案选用了±15V 的CC V 电压。为了得到稳定的±15V 电源，电源部分将由三部分组成：

（1）变压器部分：由于需得到±15V 的稳定电压，所以输入稳压电路的电压需略高于±15V 。本方案采用±17.5V 输出的变压器。（2）整流部分：采用单相桥式整流电路，可选用四个1N4007二极管或桥堆，最大整流电流1A 即可。（3）稳压部分：为得到稳定的±15V 电源，稳压部分采用7815与7915的集成三端稳压芯片，输入端并接一个4700μF 电解电容，以改善纹波与抑制输入的过电压；输入端和输出端各并接一个0.1μF 瓷片电容，以改善负载的瞬态响应。值得注意的是，输入端的4700μF 电解电容的耐压值必须满足 V V U 2525.17max ≈?≥ 实验证明刚好25V 的耐压会由于变压器输出的瞬间电压过高而报废。所以本方案选用50V 耐压的电容。（4）滤波部分：采用常用的电容滤波，取值1000μF 。此1000μF 只要高于15V 就可以。由于稳压芯片输出可能略高于15V ，所以本方案采用25V 耐压的电容。 2．功放部分：电路图如图：由两部分构成，前级采用集成运算放大器构成的比例放大电路，对输入的信号进行电压放大，输出级采用OCL 互补输出结构的功率放大电路，对经过前级放大的信号进行功率放大。晶体管1Q ～4Q 组成复合式晶体管互补对称电路。1Q 、2Q 为相同类型的NPN 管，组成复合式的NPN 管；3Q 、4Q 为不同类型的晶体管，组成复合式的PNP 管，用于多级放大。