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音响系统的设计论文

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湘潭职业技术学院工学院

2011届毕业设计

专 业： 应用电子技术

毕业设计课题： 音响系统

班 级： 电子08301

* 名： * * *

指导教师： * * *

湘潭职业技术学院2011届大专生毕业论文（设计）

2

2010年 5月 8日

摘 要

音响系统主要分为两部分低频功率放大器和音箱组成。低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、音调调节、左右声道放大器、重低音放大器共五部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、重低音滤波电路提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。左右声道放大器、重低音放大器实现电流、电压的放大。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。音箱主要用来还原声音。

关键词：前置放大级电路 调音电路 后级放大电路 电源电路

湘潭职业技术学院2011届大专生毕业论文（设计）

3 目 录

一 绪 论 ............................................................... 4

1.1 概述 ................................................................ 5

1.2音响的未来 .......................................................... 5

二 方案设计 ............................................................. 7

2.1总体方案论证 ........................................................ 7

2.2单元模块方案论证： .................................................. 8

2.2.1弱信号前置放大级电路： ............................................. 8

2.2.2调音电路： ........................................................ 8

2.2.3功率放大级： ....................................................... 8

2.2.4 重低音放大级 ...................................................... 9

2.2.5电源电路： ....................................................... 10

2.3方案选择： ......................................................... 10

三 单元模块设计 ........................................................ 11

3.1弱信号前置放大级和调音电路： ........................................ 11

3.2功率放大电路: ...................................................... 12

3.3电源电路： ......................................................... 14

四 PCB的制作 ........................................................... 15

4.1电路原理图设计: .................................................... 15

4.2 PCB布局设计 ....................................................... 15

4.3电路PCB板介绍 ..................................................... 17

五 系统调试 ............................................................ 19

5.1 稳压电源调试 ....................................................... 19

5.2 前置运放和音调调节调试 ............................................. 20

5.3 功放机和重低音调试 ................................................. 20

5.4 系统的总机调试 ..................................................... 20

总 结 .................................................................. 23

致 谢 .................................................................. 24

参考文献 ................................................................ 25

附录： .................................................................. 26

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4 前 言

音响系统在家庭影院、会议室中的应用越来越广泛，与我们日常生活有着密切关系。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。音响系统主要由功率放大部分和音箱组成。功率放大部分主要是放大信号、调节声音音调。音箱用来还原声音。

本次设计音响系统采用集成电路完成，攻放部分有三部分组成前置放大级、音调调节和功率放大级。前置放大级主要任务是完成小信号电压放大任务，同时要求低噪声、低温漂。音调调节主要完成高低音、左右平衡、音量调节。功率放大级主要任务是在允许的失真限度内,尽可能高效率地向负载提供足够大的功率，要求是输出功率要大、效率要高。通过详尽的资料查询和严密的方案论证后，我们选择通过集成运放NE5532、LM4558/TA7630P、LM3886的配套使用来使本电路系统设计简洁、实用并且达到高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的指标。

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5 一 绪 论

1.1 概述

音响系统主要由听觉系统（人的耳朵）、硬件系统（器材）、软件系统（信号源）及听音环境组成。 音源是指将音源软件中的磁信号或数字信号转换为电信号的器材，它主要包括DVD、S-VCD、VCD、CD、调谐器、卡座及高保真录像机等。功率放大器主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。 音箱是一套音响器材的喉舌，音源软件最终的声音依靠音箱来表现，音响器材重放声的优劣完全靠音箱去表达，因此音箱在音响器材中有着举足轻重的作用。

1.2音响的未来

数字化音响。数字技术是一种新技术，所以数字音响在解决模拟音响噪声的失真问题时发展而成。音响采用了数字技术之后，记录的数字信号从取样频率到量化特性。而且可以和上位机互换，这与模拟设备无法比拟。数字录音可以把时间、人名、地址一起录入带中，采用微型键盘来完成编目工作，更换曲目编号，再加上遥控功能，使你能够自动地搜索需要的曲目，使用方便。

影视听设备一体化。数字音响随着电声技术、影视技术、计算机技术的发展，它们在家庭中可以构成混然一体的多媒体影视音频系统。这样的系统，能听到各种在输入端增添各种需要的信号输入和功能转换，通过电脑处理就能使受众看到各种图像和听到各种声音。 湘潭职业技术学院2011届大专生毕业论文（设计）

6 烤上钢琴漆的音响。这款音响的最大特点在于它采用独特的烤漆技术，为音响烤上了钢琴漆，在气质上体现出欧洲19世纪浪漫风情。色彩黑白色相结合，带有哥特式建筑特有的冷峻与简洁，作为家庭摆设，能为屋内环境增添不少高贵的气氛。

“音箱虫”。这个小装置的中心部件是一个美军用于声纳装置的特殊材料，叫Terfenol－D，含60％的铁和一些其他的稀有金属。把它放在磁场里，它就会发出轻微的振动，幅度虽然不大，只有1微米，但是振动力量非常强，只要把它连在一个光滑、坚硬的表面，比如窗户的玻璃或人的头盖骨，都能把它们变成音箱。它的设计者给了它一个可爱的名字“音箱虫”。

互动PC音响系统。这种可以安装到PC上的微型立体音响设备，可以收听到当地的AM／FM以及互联网无线电台播出的音乐节目，并将从互联网上下载和CD光盘上的音乐以MP3文件的格式储存到计算机硬盘中。这套音响设备仅重7英磅，非常方便使用，用户可以在听音乐的同时运行其他程序，两者之间不会出现相互干扰的情况。电子音响蜡烛。这套电子音响蜡烛由蜡烛体、蜡座和光控电子音响系统组成，其特点是各种造型的蜡烛点燃后通过光导纤维将光信号传至模拟发声电路，经扬声器播送音乐，使蜡烛能够边燃边播乐，如果烛光熄灭，音响就停止。

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7 二 方案设计

2.1总体方案论证

系统原理方框图如图1所示。根据题目任务, 我们设计有五个基本电路

① 前置放大电路

② 调音电路

③ 左右声道后级放大电路

④ 重低音放大电路

⑤ 电源电路

图1系统原理框图

其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；音调调节完成音量大小、高低音、平衡调节；左右声道功率放大级和重低音放大级则实现对信号的电压和电流放大任务；电源部分则为整个功放电路提供能量．

该系统是一个高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的音响与脉冲传输、放大兼容的实用电路。下面对每个单元电路分别进行论证。 信号源 前置放大电路

重低音放大电音调调节电路 后级放大

电 源

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音箱设计参考

音箱设计参考

一般的设计流程 多媒体音箱并不是简单的将功放音箱结合到一块，因为使用环境上的不同，所以在设计上也应该注意到这个问题。但是很少有厂家注意到这个问题，这些厂家大多只是注意到了音箱外表的美与丑，根本没有考虑到音箱的工作环境，也就是说根本没有进行正确的音箱设计，所以其音质平平也就不足为奇了。有关这个问题以前曾先生写过不少文章，大家可以参看，我在此着重的谈一谈作为一款高质量重放声音的多媒体音箱的具体的设计过程，以及如何处理在设计时所遇到的问题。

一 选择合适的单元

多媒体音箱工作状态处于近场小环境听音，因此决定了我们只能使用小容积箱体，选择小口径单元，这要求单元拥有合理的重放声压，以及足够宽的重放带宽。但从性能价格比来看，在中高档多媒体音箱中还是采用稍大一些口径的单元为好，4.5寸的口径可以认为是最易于做到性能价格比的一种尺寸，同时如果要生产高保真产品的话5寸是一种不错的口径。我觉得现在的多媒体音箱大都体积偏小，不过惠威的M200是一种不错的入门产品。我认为现代多媒体音箱应该将箱体控制在4--8升之间，当然还要与相关参数相配合，也就是我们常说的Thiele-Small参数一定要合适，而不是片面的夸大某一参数。

由于低音单元口径小，所以更应该注意低频大动态性能，因为低音单元的震动系统最大线性位移量即反映了扬声器系统的大动态性能。如线性位移量偏小，则在高声压级大动态时，不但低音不能有效重放而且各种失真也会增大，特别是影响音质的奇次谐波失真。现在大多数多媒体音箱的磁路设计也欠佳，磁体小，上下夹板导磁率低，对振盆控制能力低，因此而引起的非线性失真也较大。因此在现代多媒体音箱中的总的失真率将达到7%左右或更高。这在HI-FI看起来是不可容忍的。还有就是振盆材料，由于近年来低档PP盆，防弹布盆，玻璃纤维盆，碳纤维盆的价格日益低下，再加上外观好，因此更多的被用在了多媒体音箱上来，但殊不知，后三种振盆的自阻尼很小，工作状态是极难控制的，一般在中高端的某一频率点上会产生很多的失真，大到不可忍受的地步，这个频率点就是我们常说的盆分裂点。因为现代多媒体音箱都没有分频器，再加上设计不合理的箱体，是很难压制这个分裂点的。而第一种振盆即PP盆，虽然听起来韧性好，中频饱满，低频富有弹性，但由于刚性相对较低，因而在大音量下引起的失真也较大。中频的层次感也不是很好。而相对个性较小，较容易控制的质量好的纸盆单元，却很难见到有厂家应用。

音响设计说明

音响设计说明

CV：在漫步者产品的设计中，您是如何贯彻这些设计理念的？

谢：漫步者的高端产品是定位于讲求个性、体现自我价值的中产阶级消费群体，为使产品达到为他们“量身定制”的准确效果，我们对该阶层的消费心理、生活品味、价值观等方面进行了深入的分析，从而就总结出能为该消费群体创造价值的产品设计理念和原则：

●重播的真实性：我们希望用户能够通过使用漫步者的产品，能够真切地体会到具有临场感的重播表现和富有感染力的音响效果。

●操控性：我们认为简单而不单调的趣味性操作就是最好的人性化。

●可靠性：产品可靠性是建立及保证品牌信誉的最基本要求，也是让客户能够长久而安全地享用产品的根本保障。

●实用性：我们知道，技术的进步意味着新的机会，但技术的价值是通过科学合理的应用才得以体现的。我们的产品正是要用“以人为本”的精神来展现由于技术的进步所带来的实用性的提升，并使客户通过产品的使用来感受科技的魅力，而并非单纯以功能的堆砌来炫耀所谓的技术。在以讲求精神享受为主的今天，产品的观赏性也是实用价值的重要组成部分。

●独特性：我们相信我们的目标客户是那些充满自信，讲求与众不同并对未来有着憧憬的人，为彰显个性与追求品味而不轻易妥协是他们的生活态度，他们对产品的苛刻要求，是我们创造的动力。一流的品牌往往来自苛刻的需求，我们产品的独特性也正是他们与众不同的象征。

●创造性：我们意识到人类的进步无一不是通过改变来体现的。作为科技与艺术统一体的工业设计的真谛就是创造改变的价值。我们的产品在技术的应用方面，无论是新技术还是传统技术，都是以新的视角来诠释其存在的意义并充分发掘有别于他人的实用效能。同时，独特而优美的外形，丰富的材质语言，精彩的细节表现，令人感动的处理工艺，这一切就塑造出我们产品的高尚而不奢华，实用而不单调，简洁而又优雅的未来特征。未来是由改变开始的，有人说未来是由电脑的改变开始，也有人说是从手机开始……而我们说，也许是由音响开始。

音响制作项目开发建设论文

音响制作项目开发建设论文

音响制作项目的开发与建设

一、开发背景

电子专业是我校的品牌专业之一，如何让学生学以致用，综合运用专业基础知识，提高他们的应用能力和开发水平？拉近教学与企业生产之间的距离，同时增强本专业教师的科研和教研能力？这是摆在电子专业课教师面前的问题。

《彩色电视机原理与维修》曾是我校电子专业的重点讲解和实训课，让学生在彩电课中综合应用电子专业基础知识。从结构和原理上来说，彩电确实是综合运用电子知识的主要产品。但是，随着科技日新月异的进步，彩电技术越来越向集成化发展，学生接触核心技术的机会少之又少，简单和机械地安装彩电电路板，对彩电的故障进行维修也只能停留在外围元件和电路上。这种简单的训练，虽然可以提高学生的综合分析能力，但已经不能适应时代的发展。

考虑到以上的因素，在学校领导的启发下，电子科组的带头人综合各种利弊，决定开发一个能够兼顾实用性和技术性统一，教学性与生产性统一的项目。经过多年的研究，他们把音响配套产品的开发与制作作为一个研究项目，并把音响课作为电子技术综合应用课，与彩电课的教学同步发展，并大力发展音响项目的建设。

在前几年,本专业已经做过成套音响制作的尝试,但存在工具设备和材料以及技术的问题没有得到解决的问题。

另外，考虑到职业中学面向社会，适应企业需要的特性，决定了我们的教学应与企业接轨。把实训室做成车间模式，是学校向企

业接轨的一个成功的方法。我校已经有这方面的成功例子，如校网商城，模具实训与生产车间，印刷实训与生产车间，服装实训与生产车间等。因此，电子专业也可以把专业产业化，充分利用本专业人才和充分发挥场地的优势，培养适应社会发展需要的人才。

二、建设理念

1、建设理念：

职高要长久地生存下去，只靠政府的投资是远远不够的，必须做到教学效果与经济效益齐头并进，教师专业技能的成长与学生技能水平的提高同步发展，产教结合是职高自我强化的良策。

音响技术文献

音响技术文献

音响激励器改善音频质量

随着广播电视事业的发展，对节目声音质量的要求越来越高，提高声音质量是专业工作者不懈追求的目标。

在现有电子现场制作(EFP)音频系统中，如何增强无线话筒音频的活性、提高模拟磁带声音的清晰度、改善人声的消咝声处理等，是音频专业工作者十分关注的问题。在实践中，我们利用听觉激励器提高系统的处理能力，达到改善EFP音频质量的目的。 激励器及其系统接入 听觉激励器 目前，在激励方式进行音频信号处理方面，有听觉激励器(Aural Exciter)、激励处理软件和激励电路。其中专业听觉激励器比较适合EFP。 听觉激励器激发的谐波信号是经过仿真设计的，可以类比于人工混响模拟厅堂声学特性。因此，不应简单地把这种人工谐波的产生看作原信号“失实”并等同于失真。激励器的设计目的是恢复音频信号所丢失的谐波成份，有效地扩展高频带宽并提高信噪比，从而提高声音还原的清晰度和表现力。而且，这些谐波的电平非常低，对信号的功率几乎不产生影响。由于激励器具有上述优点，利用它对信号进行处理，可以提高声音质量。 实践中我们采用Aphex Aural Exciter-Ⅲ-250 (简称Ax-Ⅲ-250)专业听觉激励器。Ax-Ⅲ-250为双通道处理器，每一个通道均包括相同的两个音频路径，即主信号路径(Main Path)和旁链受激励信号路径(Sidechain Path)。主路径把来自输入级的音频信号直接送到输出级，基本上不加任何处理；旁链路径则包含激励器的所有“心脏”电路。两路音频信号在加法电路级上混合，混合比例由Mix功能控制。Ax-Ⅲ-250具有较强的音频处理能力，且可以有效地消除噪声和失真。 调控参数 激励器的主要调控参数有门限、调谐点、谐波量、音品和混合比等，它们联动产生所要恢复的高频谐波。Ax-Ⅲ-250的主要控制有： (1)降噪门限(NR Threshold)。该控制提供的门限设置范围为－60~+30dB，目的是将噪声电平拦在激励处理电路之外，并进行降噪。 (2)调谐点(Tune)。该控制设定旁链路径中的二阶高通滤波器的上升沿频率点，并建立激励的工作频段，频率控制范围为700Hz~7kHz。 (3)峰化(Peaking)。该控制为调谐点提供一缓冲效果。其控制量由最小达到最大时，调谐点频率的预加重逐步增大。同时，在调谐点预加重之前，还会出现一个小小的陷波，它会随峰化控制的加大而加深。 (4)零值补偿(Null Fill)。零值补偿控制的作用是调节一个带通信号，此信号加到旁链路径中的高通信号上，补偿“相位失落”。 在旁链路径中信号存在一定的时延，这会造成瞬态波形畸变，使声音更响。同时，也会在输出均衡曲线上的调谐点附近出现小的陷波，这种陷波会对调谐点附近频率去加重，使得更高频段的信号加重。这种效果常常是需要的。但有时为了补偿相位失落，用零值补偿控制进行去加重，从而提高声音的表现力和真实感。 (5)谐波量(Harmonic)。调谐控制是用于调节谐波的发生量。谐波是通过旁链路径中的VCA调制处理而产生的，它不会对旁链路径中的信号电平产生影响。内部谐波发生器产生的谐波分量依据一套复杂的仿真运算，要考虑瞬态和稳态音质及相应的原信号幅值等。 若该控制量加大，谐波成份将按音品控制的奇偶次谐波比例得到提高。而且，所产生的谐波并非谐波失真，因为它们是智能产生的，并形成一个功率包络，使得最终的音质提高而不是劣化。 (6)音品(Timbre)。音品控制用来设定谐波的类型和排列情况，即奇、偶次谐波的比例。偶次谐波多的声音听起来柔和一些，奇次谐波多的声音听起来尖硬一些。 (7)混合比(Mix)。混合比控制的作用是，将经过激励增强的信号混入原信号，控制范围从0dB(即零增益)到+14dB (表示门限之上的信号得到14dB的提升)。 此外，Ax-Ⅲ-250还提供一个单选旁链路径(Solo)功能。 系统接入 激励器的接入一般有两种形式：串接式(In-Line)和旁链式(Sidechain)。多数场合采用串接法将激励器接入两个装置之间。采用旁链式接法时，要使用Solo功能断开主路径的音频信号，只让纯激励信号进入混音台，在调音台上混合原信号和纯激励效果信号。这一点十分重要。这种接法相当于把激励器的Mix控制搬到调音台上使用，而调音台本身就是一个混音台，所以操控起来更为方便、灵活，有利于精确地跟踪控制听觉效果。 实践中利用一台Ax-Ⅲ-250的双通道，同时处理EFP中的多路音频信号。其中CH1声道分配给人声使用，CH2声道分配给音乐使用。此时听觉激励器处于一种旁链接入的形式，节目信号原流程并未改变，信号按照原有的通道传送和混合；同时提供两路纯激励效果，这些谐波与送入激励器的源信号在音乐和动态方面密切相关。原信号和纯激励信号只在调音台上进行混合调配。 其具体做法是：用CH1的一套控制参数处理来自无线话筒的FM音频或人声，用CH2的另一套控制参数处理那些音质有待改善的音乐或其它声音(如电声乐队等)。由于这些节目源的声音质量不一致，因此要根据素材的情况决定激励添加量，跟踪调节混合比。 上述方式适于大多数EFP场合，安全、可靠。