扩音器电路设计
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无线智能扩音器电路设计无线扩音系统的广泛应用,解决了实际工程中的布线和移动使用的难题。
无线传输方式也从传统的U段、V段无线扩音发展到今天的红外线、蓝牙和2.4GHz 频段的无线数字传输方式。
音频在数字信号传输过程中受干扰的可能性小、抗干扰能力强,可广泛应用于教学、会场、现代办公、家居生活等领域。
本文介绍用ATmega8MCU和nRF24L01射频收发器件进行开发的无线智能跳频数码扩音器设计方案。
利用智能跳频询址技术,使发射机可更迅速地自动被接收机识别,任意发射机可以匹配任意接收机,匹配后自动锁定直至发射机关闭或者离开无线电覆盖范围。
在无障碍物的直线传输条件下输出功率为5W、发射和接收有效距离≤60m。
系统分析与设计系统由MCU、发射和接收系统构成。
音频信号由发射端的前端信号处理电路放大后送往MCU内部A/D进行采样,MCU将采样所得数据打包通过RF模块发送出去。
接收端MCU从RF模块读取数据包,并将其送至MCU内部的TIMER1进行PWM 调制,然后输出至外部低通滤波器,最后还原得到相应的音频信号。
系统原理如图1所示。
图1系统原理图(1)主控MCU模块MCU选用AVR系列的ATmega8,其是基于增强AVR RISC结构的低功耗8位CMOS 微控制器。
由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间,ATmega8的数据吞吐率达1MIPS/MHz,16MHz时性能达16MIPS,因此可缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
工作电压2.7~5.5V,内部集成8路10位ADC、SPI串行接口、16位带PWM调制输出的定时器、512Byte的EEPROM。
其内部资源能满足发射端和接收端MCU的要求。
(2)RF模块nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4~2.5cHz ISM频段。
内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术,其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
课程设计报告课程名称:模拟电子技术基础设计名称:扩音机电路设计姓名:学号:班级:成绩:指导教师:起止日期:2009年12月28日至2010年1月1日课程设计任务书扩音机电路的设计一、 设计的目的和意义(一)、实验目的1,了解扩音机电路的形成和用途。
2,掌握音频放大电路的一种实现方法。
3,提高独立设计电路和验证试验的能力。
(二)、意义:对以后的毕业设计打下基础,锻炼个人的学习和查阅资料的能力以及对课外相关本专业知识的了解。
二、 设计原理扩音机电路的工作原理与音频功率放大器的工作原理相似,具有放大音频先好并将其还原纯真声音信号的电子装置。
扩音机电路时一个典型的多级放大器,其原理如下图所示。
前置级主要完成对小信号的放大。
一般要求输入阻抗要高,输出阻抗低,频带宽度要宽,噪声要小。
音调控制级主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。
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。
首先根据技术指标要求,对整机电路作适当安排,确定各级的增益分配,然后对各级电路进行具体的设计计算。
因为P0max=8W 。
所以此时的输出电压:V0=RL P m ax *0 =8V 。
要使输入为5mv 的信号放大到8v 的输出,所需要的总放大倍数为1600倍,扩音机中各级增益的分配为:前置级电压放大倍数为80;音调控制级中频电压放大倍数为1;功率放大级电压放大倍数为20。
三、 详细设计及实验步骤1、 前置放大级由于信号源提供的信号非常微弱,因此在音调控制器前面要加一级前置放大级。
该前置放大级的下限频率要小于音调控制器的低音转折频率,前置放大器的上限频率要大于音调控制器的高音转折频率。
前置放大器采用集成运算放大器电路,具体电路结构如下图所示图 1 前置放大电路考虑对噪声、频率响应的要求,运算放大器选用LF353双运放,该运放是场效应管输入型高速低噪声集成器件,其输入阻抗极高。
前置级由LF353组成两级放大器完成。
扩音器电路手提式D类扩音器CD4046 TWH8751 TWH8751手提式D类扩音器电路如图1所示。
这是一款用锁相环CD4046和TWH8751大功率开关集成电路制作的手提式D 类扩音器(俗称大声公、叫卖器、电喇叭)。
音频信号由IC2锁相环电路的9脚输入,经内部压控振荡器VCO转换成变频方波,再通过内部相位比较器1比较放大后从2脚输出,通过VT1去推动IC3工作,然后由IC3推动扬声器发音。
IC2锁相环电路的9脚无信号输入时,2脚输出电平为0V,IC3停止工作。
图1电路中,VT1选用9014,VD1选用1N4001,IC1运放选用CA3160,IC2锁相环电路选用CD4046,IC3选用达华电子厂生产的大功率开关集成电路TWH8751,也可用大功率的场效应管及达林顿管等代用。
对讲扩音器如图画出了对讲扩音器一个方向的电路(另一个方向的电路与此完全同)。
其核心元件是ICl四运放集成电路LM324,对讲两个方向的放大电路各使用其中两个运算放大器。
话筒BM1采用灵敏度很高的微型驻极体发话器,其型号为84G9,焊接时应注意正负极性。
两级运放ICl-1、ICl-2及外围元件构成固定偏置的负反馈放大器。
R7、R11为负反馈电阻,用来改善电路的稳定性。
电位器RPl用于工作点的微调,使波形上下对称,可减小非线性失真。
ICl-2输出的音频信号经三极管VTl、VT2组成的互补射随功率放大电路放大后,推动喇叭BLl发出响亮的声音。
电阻Rl、电容C3组成退耦滤波电路,用来减小电源交流声。
性能优良的便携式扩音机电路图电子爱好者或维修人员有时外出做广告宣传或播放乐曲时,往往需要一种单端低压直流供电而又能输出大功率的便携式扩音机,而一般便携式录音机放音又往往不大,这里介绍一款性能优良的便携式扩音机电路、或许能满足您的需要。
该电路虽然结构简单,但非常实用,它采用蓄电池供电,输出功率强劲。
电路原理:电路原理如图所示,它包括话筒输入和线路输入两个通道,苏州部分采用飞利浦公司推出的音频功率放大集成电路TDA1519,该电路具有工作电源电压范围宽、增益高、输出功率大、失真度小,外围元件少等特点,并具有负载短路、开路、过热等保护功能,TDA1519的优良性能决定了扩音的优越性,图中S为扩音机的静噪控制开关‘;整流管1N5404是为防止蓄电池反接烧毁集成电路而设置的。
某某学院课程设计报告课程名称:模拟电子技术基础课程设计设计名称:扩音机电路设计姓名:学号:班级:电气工程系07自动化(本)成绩:指导教师:起止日期: 2009.12.28—2010.1.1铜陵学院电气工程系制课程设计任务书姓名:叶冬青院(系):电气系专业:自动化班级:07自动化(本)任务起至日期:2009年 12 月 28 日至 2010年 1 月 1日课程设计题目:扩音机电路的设计课程设计要求:1.最大输出功率为8W2.负载阻抗Rl=8欧3.在通频带内,满功率下非线性失真系数不大于3%4.具有音频控制功能,即用两只电位器分别调节高音和低音。
设计任务总述:设计一个对受话器输出信号具有放大能力的扩音机电路工作计划及安排:1.确定课题—设计扩音机电路2.查找资料,了解设计的任务和要求及其基本工作原理3.设计电路并画出原理图,在进行仿真,测试4.写课程设计报告成绩指导教师签字___________________年月日扩音机电路的设计一.设计的目的和意义:通过对扩音机电路的设计,了解相关的知识点,并帮助对学过的知识进行系统复习。
二.设计原理:实际上是一个典型的多级放大器,其原理如图1所示。
前置放大器主要完成对小信号的放大,一般要求其输入阻抗高,输出阻抗低,频带宽,噪音小;音调控制电路主要实现对输入信号高,低音的提升和衰减;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,要求效率尽量高,失真尽可能小,输出功率足够大。
设计首先根据技术指标要求,对整机电路做出适当安排,确定各级的增益分配,然后对各级电路进行具体的设计。
三.详细设计及实验步骤:1.前置放大器的设计由于受话器提供的信号非常微弱,一般在音调控制器前面应加一个前置放大器。
该前置放大器的下限频率要低于音调控制器的低音转折频率,上限频率要高于音调控制器的高音转折频率。
考虑到设计电路对于频率响应及零输入(即输入端短路)时的噪音、电流、电压的要求,前置放大器用集成运算放大器LF353。
扩音器电路的设计1.设计目标和规格首先,需要明确扩音器电路的设计目标和规格。
设计目标包括所需放大的音量范围,输入电压范围,输出阻抗等。
设计规格包括放大倍数,频率响应范围,失真程度等。
2.放大器选择选择合适的放大器是设计扩音器电路的关键。
常见的两种放大器类型是运放放大器和功率放大器。
运放放大器的优点是放大精度高,功率放大器的优点是输出功率大。
在设计中可以根据实际需求和成本考虑选择合适的放大器。
3.输入电路设计输入电路的设计主要是为了适应不同的输入源和提供适当的输入阻抗。
常见的输入电路包括差分输入电路和单端输入电路。
差分输入电路可以提供更好的抗干扰能力,单端输入电路则成本更低。
根据设计需求选择合适的输入电路。
4.输出电路设计输出电路的设计主要是为了适应不同的输出负载和提供适当的输出阻抗。
常见的输出电路包括普通放大电路和功率放大电路。
普通放大电路适用于小功率输出,功率放大电路适用于大功率输出。
根据设计需求选择合适的输出电路。
5.反馈电路设计反馈电路可用于提高放大器的性能。
负反馈电路通过将输出信号与输入信号进行比较,使得输出信号更接近输入信号,从而减小失真程度和提高稳定性。
常见的反馈电路包括电压反馈和电流反馈。
根据设计需求选择合适的反馈电路。
6.音频处理电路设计音频处理电路可以用于调节音频信号的音量、频率和音色等特性。
常见的音频处理电路包括音量控制电路、均衡器电路和低通、高通滤波器电路等。
根据设计需求选择合适的音频处理电路。
7.供电电路设计供电电路的设计包括直流电源和滤波电路。
直流电源为放大器提供稳定的工作电压,滤波电路用于滤除电源中的高频噪声。
根据设计需求选择合适的供电电路。
8.PCB布局设计9.电路仿真和调试在完成电路设计后,进行电路仿真和调试是非常重要的。
通过仿真和调试可以验证设计方案的正确性,识别和解决可能出现的问题,进一步优化电路性能。
总结:扩音器电路的设计需要考虑目标和规格、放大器选择、输入输出电路设计、反馈电路设计、音频处理电路设计、供电电路设计、PCB布局设计以及电路仿真和调试等方面。
扩音机电路设计报告1.引言:扩音机是一种可以放大声音的电子设备,广泛用于会议、演讲、教学等场合。
在本设计报告中,我们将介绍一种基于放大器电路的扩音机设计。
该设计可以实现低功率输入信号的放大,以产生高功率输出来扩大声音。
2.设计目标:本次设计的目标是设计一个能够放大输入信号的扩音机电路,并具有以下特性:-低噪声放大器:确保输入信号的清晰度和准确性;-高增益:保证输入信号可以被放大到足够大的水平,以产生高功率输出;-功率放大:将放大的信号驱动一个功率放大器,以产生高功率输出。
3.设计方案:本次设计基于模拟电路,包括三个主要模块:前置放大器、主放大器和功率放大器。
3.1前置放大器:前置放大器负责对输入信号进行低噪声放大。
我们选择了放大器电路中常用的差分放大器设计。
差分放大器可以有效地抑制输入信号中的噪声,并具有较高的增益和共模抑制比。
另外,在输入和输出之间加入适当的滤波器可以进一步提高信号质量。
3.2主放大器:主放大器将前置放大器放大后的信号进一步放大。
我们选择了类AB 功放电路来实现主放大器。
类AB功放具有较高的效率和较低的失真,适用于音频放大应用。
为了实现高增益,我们采用多级放大器的结构。
3.3功率放大器:功率放大器将主放大器放大后的信号驱动扬声器,产生高功率的声音输出。
我们选用了功放电路设计中常见的互补对称结构。
使用互补对称结构可以提高输出功率和效率,并且减少对地的电位差。
4.电路实现:我们基于以上设计方案实现了扩音机的电路。
4.1前置放大器电路:前置放大器电路采用了差分放大器的设计。
通过设置合适的电流源和电阻值,实现了合适的增益和共模抑制比。
在输入和输出之间添加了适当的低通滤波器来抑制高频噪声。
4.2主放大器电路:主放大器电路采用了多级放大器的结构。
每个级别都使用了类AB功放,以实现较高的增益。
同时,每个级别之间通过耦合电容进行耦合,以确保信号的顺畅传输。
4.3功率放大器电路:功率放大器电路采用了互补对称结构。
电子技术课程设计论文 ---扩音器电路设计院系:电气工程学院专业:测控技术与仪器班级: 1141班姓名:学号:指导教师:2013 年 6 月 28 日目录第一章绪论 (1)第二章系统总设计方案 (2)2.1集成功率放大器 (2)2.2放大器原理 (2)2.3 LM386音频放大电路 (4)2.4 方案设计 (4)第三章仿真测试 (6)3.1 Protues 简介 (7)3.2 Protues ISIS 工作界面 (8)3.3 原理图绘制的方法和步骤 (10)第四章元器件介绍 (16)4.1 LM386 (17)4.2 9013晶体管 (17)4.3电容 (18)4.4 扬声器 (19)4.5驻极体 (21)第五章制板与硬件的安装及调试 (23)5.1 电路板的制作 (23)5.2 焊接技术 (23)5.3 元器件安装与调试 (28)5.4 性能测试与分析 (28)第六章总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (I)附录一:LM386内部原理图 (I)附录二:LM386扩音器电路Protues仿真电路图 (I)附录三:LM386扩音器电路Protel DXP电路原理图及PCB布线图 (II)附录四:实物成品图 (III)第一章绪论对于工科类院校,电类专业学生在学习到电子线路功放电路章节时,都要有相应的课程设计需要完成,在自己设计扩音器电路时总会遇到一些小问题,要么手边的电路太简单,放大效果达不到所要的效果,要么就是查阅得到的电路太复杂,不易制作实现。
而现在多用于高校功放课程设计的有两种电路,一种是集成功放 LM386组成的音频功率放大电路,一种是集成功放TDA2030A组成的音频功率放大电路。
我们此次的课程设计所用的芯片是集成功放LM386。
自从1906年美国的德福雷斯特发明了真空三极管,开创了电声技术的先河。
1927年贝尔实验室发明了负反馈NFB(Negative feedback)技术后,使音响技术的发展进入了一个崭新的时代,比较有代表性的如“威廉逊”放大器,而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi(High Fidelity)放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术,成为了Hi-Fi史上一个重要的里程碑。
电子技术课程设计论文---扩音器电路设计院系:电气工程学院专业:测控技术仪器班级: 1141:徐航学号: 10指导教师:刘强王军2013年 06月 28 日目录第一章绪论 (1)第二章系统总设计方案 (2)音频功放的简介 (2)音频功放的基本原理 (2)方案确实定 (3)第三章仿真实验及硬件电路设计 (5)3.1 仿真实验 (5)各工作区原理说明 (5)第四章硬件安装及调试 (9)电路板的制作 (9)电路安装所需的元器件 (9)元器件的焊接 (10)焊接的注意事项 (11)成板的的调试 (11)第五章总结与心得 (12)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (I)附录一:功率放大电路Protues仿真电路图 (I)附录二:功率放大电路Protel DXP电路原理图及PCB布线图 (III)附录三:腐蚀板图 (IV)附录四:电路板成品图 (V)第一章绪论扩音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异很大,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;假设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。
因此我们组选用9013作为前置放大器,使选择所需要的音源信号大到额定电平并且可以进行各种音质控制,以美化声音。
随后,我们组采用LM386作为音频放大,因为LM386静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电,工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。
外围元件少。
扩音机电路的设计毕业设计毕业设计:扩音机电路设计摘要:本论文旨在设计一种扩音机电路,以实现音频信号的放大和扩音功能。
通过对市场上现有扩音机电路的分析和比较,结合实际需求,设计了一种基于放大器、滤波器和功率放大器组成的扩音机电路,并在实际应用中对其进行了测试。
结果表明,该电路设计能够有效地放大音频信号,提高音质和音量,具有较高的实用性和可靠性。
关键词:扩音机;电路设计;放大器;滤波器;功率放大器1.引言扩音机是一种常见的电子设备,广泛应用于演讲、会议、培训、广播等场合,用于放大音频信号,提高音质和音量。
随着科技的进步,扩音机的电路设计也在不断改进和创新。
本论文旨在设计一种基于放大器、滤波器和功率放大器组成的扩音机电路,以满足用户对音频放大和扩音的需求。
2.扩音机电路设计2.1放大器设计在扩音机电路中,放大器起到放大音频信号的作用。
可以选择不同类型的放大器,如电子管放大器、晶体管放大器等。
本设计选择使用晶体管放大器。
晶体管放大器具有功率提高、频率响应宽等特点。
通过对晶体管的级联和偏置,可以实现对音频信号的放大。
2.2滤波器设计为了提高音质,需要对音频信号进行滤波处理。
本设计选择使用RC滤波器。
RC滤波器是一种简单而有效的滤波器,可以实现对低频和高频信号的滤除。
通过合理选取RC的值,可以实现对音频信号的滤波和频率响应的调节。
2.3功率放大器设计在放大后的音频信号经过滤波器处理后,需要使用功率放大器来提高音量。
功率放大器的设计需要考虑功率输出、失真程度和效率等因素。
在本设计中,选择使用AB类功率放大器。
AB类功率放大器具有音质好、功率大、温度低等优点。
通过合理选取功率晶体管和输出电路的参数,可以实现对音频信号的有效放大和音量的提高。
3.实验结果与分析搭建了基于放大器、滤波器和功率放大器的扩音机电路原型,并进行了实际测试。
结果表明,该电路设计能够有效地放大音频信号,提高音质和音量。
在实验中,音频信号通过输入端口进入放大器,经过放大后再经过滤波器进行滤波处理,最后经过功率放大器进行功率输出。
扩音器电路设计范文扩音器是一种能够将音频信号放大以增强声音的电子设备。
在设计扩音器电路时,我们需要考虑音频源的电平、频率范围以及输出功率等因素。
下面是一个基本的扩音器电路设计,其中使用了运放(放大器)来放大音频信号。
1. 确定音频输入信号电平:首先,我们需要确定音频源的电平范围。
通常,音频设备的输出电平为1-2Vrms。
如果需要处理其他类型的音频信号,可以选择合适的放大倍数。
2.选择运放:根据要求的放大倍数以及其他性能需求,选择合适的运放芯片。
需要考虑的因素包括增益带宽积、偏置电流、输入电压噪声等。
3.设计放大电路:将选择的运放连接为非反馈放大电路。
这可以通过将输入信号连接到运放的非反向输入端,并将负反馈连接到输出端来实现。
使用反馈电阻来控制放大倍数。
4.添加输入和输出电容:为了阻隔直流偏置和防止干扰信号,应将输入和输出电容器并联到电路中。
输入电容应根据输入信号的频率范围选择,一般在0.1μF-1μF之间,输出电容则根据输出负载的特性选择。
5.供电电路设计:供电电路应提供合适的直流电压给放大电路。
采用稳压电源、滤波电容和消磁电路可以提供稳定的电压并降低噪声。
6.防止振荡:在电路设计中,要注意防止振荡的产生。
在放大电路的输入和输出端加入合适的补偿电容和补偿电阻可以减小振荡的可能性。
7.负载驱动:根据扩音器的使用场景和负载需求,选择合适的输出级别和驱动电路。
放大器的输出级别应根据扩音器的功率需求选择,并连接适当的负载。
8.确定反馈类型:根据设计需求,选择合适的反馈类型。
常见的反馈类型包括电压反馈和电流反馈。
9. 运放偏置:为了确保正常工作,需要为运放提供合适的偏置电流。
可以使用电阻和电容 network 或其他偏置电路来实现。
10.调试和测试:完成电路设计后,进行调试和测试以确保其正常工作。
可以使用示波器、信号发生器和多用途测试仪等设备进行测试。
最后,设计过程中需要注意的几个关键点是选择合适的组件,避免电路中的噪声和失真,以及确保电路的稳定性和可靠性。
电子技术课程设计论文---扩音器电路设计院系:电气工程学院专业:测控技术仪器班级: 1141姓名:**学号: 10指导教师:刘强王军2013年 06月 28 日目录第一章绪论 (1)第二章系统总设计方案 (2)2.1音频功放的简介 (2)2.2音频功放的基本原理 (2)2.3方案的确定 (3)第三章仿真实验及硬件电路设计 (5)3.1 仿真实验 (5)3.2各工作区原理说明 (5)第四章硬件安装及调试 (9)4.1电路板的制作 (9)4.2电路安装所需的元器件 (9)4.3元器件的焊接 (10)4.4焊接的注意事项 (11)4.5成板的的调试 (11)第五章总结与心得 (12)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (I)附录一:功率放大电路Protues仿真电路图 (I)附录二:功率放大电路Protel DXP电路原理图及PCB布线图 (III)附录三:腐蚀板图 (IV)附录四:电路板成品图 (V)第一章绪论扩音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。
因此我们组选用9013作为前置放大器,使选择所需要的音源信号大到额定电平并且可以进行各种音质控制,以美化声音。
随后,我们组采用LM386作为音频放大,因为LM386静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电,工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。
外围元件少。
电压增益可调,20-200,低失真。
根据上述我们组的扩音器可由图1-1-1所示框图实现。
图1-1-1 音频功率放大器组成框图第二章系统总设计方案2.1音频功放的简介进入21世纪以后,各种便携式的电子设备称为了电子设备的一种重要的发展趋势。
从作为通信工具的手机,到作为娱乐设备的MP3播放器,已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。
陆续将要普及的还有便携式电视机,便携式DVD等扽。
所有这些便携式的电子设备的一个共同点,就是都有音频输出,也就是都需要有一个音频放大器;另一个特点就是它们都是电池供电的。
都希望能够有较长的使用寿命。
就是在这种需求的背景下,D类放大器别开发出来。
它的最大特点就是能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。
高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要,在大功率的电子设备中也需要。
因为,功率越大,效率也就越重要。
而随着人们的居住条件的改善,高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。
在这些设备中,往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。
这时,低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。
2.2音频功放的基本原理音频功放实际上就是对比较小的音频信号进行放大,使其功率增加,然后输出。
前置放大主要是完成对小信号的放大,使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大,得到后一级所需要的输入。
后一集的主要对音频进行功率放大,使其能够驱动电阻而得到需要的音频扩音器具有体积小、重量轻、调试简单、效率高、失真小、使用方便等优点,已经成为在音频领域中应用十分广泛的功率放大器。
当它外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
见图2-2-1,为使外围元件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式特性:(1)静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。
(2)工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。
(3)外围元件少。
(4)电压增益可调,20-200。
(5)低失真度。
LM386内部电路见图2-2-2。
图 2-2-1 LM 386 外形与管脚排列图2-2-2 LM386内部电路2.3方案的确定由小组成员设计相应的扩音器电路的电路图见附图2-1,我们采用LM386作为功率放大器,确定各级的增益分配,放大倍数Vs. dB数0dB:一般将信号电平(0dB)即0.775V作为衡量放大器灵敏度的参考标准。
5mV的dB数为:dB44)775.0/005.0lg(20-=。
因为采用的集成芯片LM386,其输出功率为20W,则负载上的电压为:VRPULoL136.12≈==又话筒输入为5mV,则整个电路的增益为20lg(13/0.005)=68dB。
考虑到音调级必要的衰减,增益为-2dB左右。
所以取整个电路的增益为70dB。
则各级的增益如下:* 功放级:26dB(厂家给定的)* 音调控制级:-2dB。
* 前置放大级:44dB。
第三章仿真实验及硬件电路设计3.1 仿真实验首先在Proteus软件中进行模拟仿真,试验电路是否符合设计要求。
仿真电路图与仿真结果见附图1-1,然后在Altium Designer软件中画出电路图,进行原件调整和布局。
电路图见附图2-1,然后进行PCB板制作,布线,PCB 板布线图见附图2-23.2各工作区原理说明(1)声音输入系统C1的作用为低频滤波,R1的作用为限流作用,防止麦克烧坏,C2的作用是滤去声音信号中的直流分量,RP2的作用是调节音质。
如图3-2-1所示。
图3-2-1声音输入原理图(2)电压放大系统将声音输入系统中所采集的电压进行放大,静态时,BJT各电极的直流电流及个电极间的直流电压分别用Ib、Ic、Vbe、Vce表示,些电流电压的数值可用BJT特性曲线上的一个确定的点表示,该点习惯上称为静态工作点Q,因此常将上述四个变量写成IBQ、ICQ、VBEQ、VCEQ。
动态中输入正弦信号Vs后电路将处在动态工作情况。
此时,BJT各级电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号做相应的变化。
基极-发射级间的电压VBE=VBEQ+Vbe,vbe是vs在发射极上产生的交流电压。
当vbe的幅值小小于vbeq ,且使发射结上所加正向电压仍然大于vth时,vbe随vs的变化必然导致受其控制的基极电流ib,集电极电流ic产生相应的变化,即iB=IBQ+ib,iC=ICQ+ic,其中ic=Bib是交流电流。
与此同时,集电极-发射级间的电压Vce也将发生变化,Vce=Vcc-iC*Rc=VCEQ+vce.如图3-2-2所示。
图3-2-2电压放大原理图(3)功率放大系统功率放大系统由LM386N-1及电容和电阻构成,因为电流放大系统所放大的电压为同相电压,所以由LM386的3脚输入,因为LM386的2、3引脚为输入端,且2脚反相输入端,3脚为同相输入端,5脚进行输出。
1、8脚为增益设定档,若1、8脚间10vf的极性电容,则放大倍数为200,本试验品1、8脚间未接电容,则放大倍数为20倍。
如图3-2-3所示。
图3-2-3功率放大原理图(4)声音输出系统由电阻、电容、扬声器构成。
R1作用为分压,防止扬声器被烧坏。
C1与C2的作用是降噪、滤去直流分量。
如图3-2-4所示。
图3-2-4声音输出原理图3.4整体电路原理图见图3-4-1,通过驻极体话筒将声音信号改为电信号后进入电路,后经过BJT9013对信号进行放大,再由LM386进行整理传送后由扬声器将电信号改成声音信号输出。
图3-4-1整体电路图第四章硬件安装及调试4.1电路板的制作(1)在覆铜板上画取所需要的电路板区域,并进行切割。
(2)用砂纸将覆铜板进行打磨,磨去表面氧化层。
(3)用铅笔在覆铜板上进行画线,画完之后用信号笔按铅笔所画的线进行描画。
保证线路清晰且明确。
(4)配制腐蚀液,按照1:4的比例,将腐蚀粉和水进行配比,倒入准备好的腐蚀筒中(选取的腐蚀筒不宜过大,也不要过小,要保证电路板可以完全放入)。
将电路板放入腐蚀筒中,进行腐蚀(要保证电路板完全浸入腐蚀液中,但不要使电路板碰触到筒底,最好倾斜放入,注意腐蚀进程,防止出现断线情况。
不可用手抓取正在腐蚀的板子,腐蚀液的腐蚀性很强,避免自己受伤)。
(5)待电路板腐蚀好后,拿出电路板。
用香蕉水擦去信号笔所画出的线,检查是否有断线情况。
(6)利用台钻在电路板的管脚进行打孔,成板请见附图3-1。
,4.2电路安装所需的元器件4.3元器件的焊接(1)拿出电烙铁,以45度靠紧焊接面进行预热;(2)然后将焊锡丝同时伸向被焊的组件脚及焊盘,一起接触被焊处;(3)焊锡丝熔化,向焊接处推入焊锡丝,使焊锡润湿焊盘与组件脚,当焊点上的焊锡成圆锥形时即抽离焊锡丝(应控制焊锡丝的熔化量不能过多,以免造成浪费;(4)在焊锡完全熔化后,移去烙铁头。
如焊锡过多,可把烙铁头上的焊锡甩干净,然后不用焊锡丝或极少量的焊锡丝重焊一遍,移去时正好吸去多余的焊锡;(5)如果焊点有连焊,也应将焊锡线(其中有助焊剂)与烙铁头一起接触在连焊的焊点之间,待焊锡丝与助焊剂一起熔化后,移去焊锡丝,再将烙铁头侧放着向下移走,吸去多余的焊锡;(6)如果要用电烙铁去除焊盘孔中的锡(即挑孔),应该将印制板拿高,把烙铁头置于比印制板低的位置,将烙铁头在焊盘孔上擦几下,可以将焊盘孔中的焊锡吸流到烙铁头上去。
如果印制板较小,可以用烙铁将焊盘上的锡熔化,然后迅速开烙铁,将印制板在工作台上轻敲一下,使焊盘上的熔锡振落;(7)将烙铁头上的多余焊锡甩在废锡盒中,再将电烙铁插入烙铁筒中。
(8)正常焊接时,电烙铁与平面应保持角度是 45 度。
(9)手拿锡线时,锡线头长度应留出 3- 5CM。
(10)焊点的标准是:焊点呈锥形,焊锡要适量,表面有光泽,光滑,清洁等。
(11)常见的不良焊点有:虚焊,假焊,漏焊,锡球,锡尖等。
(12)烙铁尖上有锡渣时在焊锡棉上擦掉,焊锡棉要清洗干净,使用时要保持湿润。
(13)烙铁使用后必须放在烙铁架上,不允许传递,防止意外。
4.4焊接的注意事项1、首先要收集齐所需的元件,并对元器件的质量(参数等)进行判定。
(注意:预留的集成块管脚的空间要准确,不能有太大的误差;同时二极管、电解电容的极性一定不能接反。
)2、进行元器件的焊接时,必须在集成块焊好的情况下才能接着对二极管、RC 元件及导线等进行焊接,且动作一定要干净利落。