南京工业职业技术学院(数控音频功率放大器实训报告)2.docx
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1、编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第- 37 -页 共37页数控音视频技术综合实训数控音频功率放大器的设计与制作姓 名: 学 号: 班 级: 指导教师: 提交日期:2013年 4月7日能源与电气工程学院目 录前言.3一、方案论证.41.1 项目设计要求及芯片的选择.41.2 芯片介绍.51、芯片7085.52 、芯片LM358 . .63 、芯片X9313 .94 、芯片CD4053.115 、芯片TDA2003.126 、STC89C51. 147、LED数码管.17二、Protel99se软件的介绍.182.1 Protel99se的发展史.182.2 Pr
2、otel99se的系统组成.18三、项目的制作与调试.203.1 原理图、PCB的设计.203.2焊接的要求.223.3 软、硬件调试.23总结.31参考文献.32附录.33前 言通过五周的实训,使我对数控音频功率放大器的设计与制作、分析、调试有一定的感性和理性认识,对芯片7805、LM358、CD4053、X9313、TDA2003、STC89C51的工作原理、典型电路有一定的了解;为日后的学习打下了更深一层的基础。实训让我掌握了电路的设计方法,能够独立的分析解决一般性质的问题,在设计与制作过程中能够从经济性和环保性等方面去考虑,在设计与制作中能大胆的实践,开拓创新,能够将自己的想法体现到实
3、际电路当中去;培养了我与同组同学的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。本次实习我有以下收获: 1、进一步熟悉稳压源、示波器使用、调试。 2、了解了芯片7805、CD4053、X9313、TDA2003、STC89C51的引脚分布以及引脚功能、芯片的应用、工作原理、典型电路及部分元器件的封装。3、学会了protel99se绘图工具的使用。 4、基本掌握手工电烙铁的焊接技术,能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 一、方案论证1.1项目设计要求及芯片的选择1、数控音频功率放大器的结构框图:音频线路输入话音输入模拟开关静音键盘遥控发射遥控接收数字音量电位器音频功率
4、放大器MCU显示电路 2、数控音频功率放大器的技术指标和功能要求: 输入电源:18V/2A 输出功率:5W(不失真功率、R=4欧) 功放效率:35% 线路放大频率响应:100HZ15KHZ(3dB带宽)失真度:1% 信噪比:80dB 音量控制分32级,并具有静音和音量参数的掉电保护功能 红外遥控距离:7M输入分为音频线路输入1Vpp、输入阻抗10k和MIC话音输入20mVpp设计需考虑电路结构的简捷、材料成本低廉、调试测量方便等因素1话音输入的芯片选择 话音输入的芯片选择可以选择LM324和LM339,LM358 LM324和LM339都是四运放芯片,都有是14个引脚; LM324可单电源,也
5、可双电源 LM358是双运放芯片,有8个引脚,单双电源都可工作如果要放大交直流电信号时,最大可达20KHZ. LM358价格比较便宜,而且芯片面积比较小。 根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求话音输入适合选择双运放芯片LM3582模拟开关的芯片选择 根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求可以选CD4051,CD4052,CD4053等芯片;它们都具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.520V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号. CD4051是8选1模拟开关有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入 双4选1的CD4052,有A、B两个二进制控制输入端和INH输入
6、; 有三组二路双向模拟开关CD4053,有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入; 根据我们的结构图设计要求对两个信号进行选择,因此,模拟开关适合选三二通道的CD4053芯片3数字音量电位器的芯片选择X9511 按键式非易失性数字电位器简介 X9511 是一个理想的按钮控制电位器,其内部包含了31 个电阻单元阵列 X9511采用 8 脚封装 X9313 系列为 32 阶数控电位器 , X9313 采用 8 脚封装 。X9313的电阻数组带温度补偿,包含31个电阻单元,在每两个单元之间和两个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点。基于数字电位器X9313的功率调节电路在实际应用中体现出以下特
7、点:电路结构简单,调试方便,整个功率调节电路仅十余个组件,只要焊接无误,几乎不需要调试;成本低。能进行32级音量控制,。根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求:音量控制分32级,项目要求进行32级音量调节,所以适合选择X9313 芯片4音频功率放大器的芯片选择 TDA2030双电源,TDA2030A能在最低6V最高22V的电压下工作在19V、8阻抗时能够输出16W的有效功率,THD0.1%输出功率大,Po=18W(RL=4) TDA2003单电源,Vcc=18V,在4负载上可得到5W的输出功率,具有热保护功能,闭环增益可调。 所以根据我们的数控音频功率放大器的项目要求当负载在4时,功
8、放电路的最大不失真功率为5W,根据比较, TDA2003在4时的功率为5W, TDA2030在4时的功率为18W。因此音频功率放大器最适合的是TDA2003芯片5电压转换芯片的选择 7805 原理图(器件少、成本低) 2575 原理图(器件多、成本高) 2575、 2596 的转换效率远高于线性稳压的 7805, 如果电路里面没有 AD 转换就用 2575、 2596 好了, 如果有 AD 的话, 二话不说就是 7805、 7809 或者用更好的线性稳压或者高精密 DCDC 模块。 与负载电流有关系,如果 5V 的供电电流很小(如只给单片机供电),可以使用 7805。 供电电流较大时使用 LM
9、2757。 用 2575 吧,12V 直接砍掉 7V,7805 发热很厉害的 看你需要的电流大小, 7805 线稳压, 2575 开关, 电流小用 7805,电流大用 2575,7805 成本低。 我们常用 7805稳压块产生 5V 电压。但 7805 的一个明显缺点,是当输入电压大于 12 伏时, 发热会很厉害,最大的输入电压也只能到 15 伏左右。原因在于 7805 属于线性稳压。即如果 输入 12V,就有 7V 电压是完全的发热浪费掉。 现在我们我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求最适合的是7805芯片1.2芯片介绍1 、芯片7085 7805是三端稳压集成电路,7805组成的稳
10、压电源外围元器件极少,电路内部有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠,方便而且价格便宜。稳压电源,在实际应用中,应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器(当然小功率的条件下不用)。当稳压管温度过高时,稳压性能将变差,甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的通常采用几块三端稳压电路并联起来,使其最大输出电流为N个1.5A,但应用时需注意:并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批型号的产品,以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量,以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。 典型应用电路: (DC电路) (恒流调节器,电路) 7805的封装尺寸: 2、芯片LM
11、358LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工 作条件下,电源电流与 电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358特性(Features): 内部频率补偿。 直流电压增益高(约100dB) 。 单位增益频带宽(约1MHz) 。 电源电压范围宽:单电源(330V);双电源(1.5一15V) 。 低功耗电流,适合于电池供电。 低输入偏流。 低输入失调电压和失调电流。 共模输入电压范围宽,包括接地。
12、 差模输入电压范围宽,等于电源电压范围。 输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V) 。 LM358主要参数输入偏置电流45 nA ;输入失调电流50 nA ;输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值VCC1.5 V ;共模抑制比80dB ; 电源抑制比100dB ; LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 DIP塑封引脚图引脚功能 圆形金属壳封装管脚图LM358应用电路图:图1 直流耦合低通RC有源滤波器 图2 LED驱动器 图3 TTL驱动电路3 、芯片X9313 引脚排列 X9313 的引脚说明引脚 名称 功能1 INC “增加”输入脚。 INC输入端是负边沿触发。触发INC将
13、使滑动端向计数器增加减少的方向移动 ,移动的方向由 U/ D 端输入 的逻辑电平决定。2 U/ D 升/ 降输入脚。 U/ D 输入控制滑动端移动的方向 ,而控制计数器是增加或是减少。3 VH 高电压端及低电压端。 X9313 的高(VH)和低(VL)从电压端等效于一个机械电位器的固定4 VSS 接地。5 VW 滑动端。 VW 是一个滑动端 ,相当于机械电位器的可移动端。滑动端在电阻阵列中的位置由控制输入端决定。滑动端的串联电阻值典型是 40。 6 VL 输入端。 其最小电压是 - 5V 而最大电压是 + 5V。但必须注意 VL 和 VH 这个术语只是规定了,由 U/ D 输入端选择的关于滑动
14、方向的相对位置 ,而并不是端点上的电压。7 CS 选输入端。当CS端输入为低时器件被选中。当CS变为高 ,且INC输入端也为高时 ,当前计数器的值被贮存在非易失性存贮器中。在贮存操作完成后 ,X9313 将处于低功耗的等待模式 ,直到器件再次被选中。8 VCC 电源电压。2)、X9313应用注意事项(1) 当X9313 作为输入电阻与运放构成单端输入的放大器时,输入端易受低频信号的干扰。可通过VL 端对地接6 800p F 的电容进行有效的抑制。(2) U/ D 端悬空时,阻值不可控。(3) 避免长时间使器件对于极限参数条件下工作,否则会造成器件永久性损坏。(4) 因电子器件的分散性,为了进行
15、精确的阻电阻的增量值) 进行实测。最好采用数字万用表以减少读数误差。例如X9313W 在实测的各抽头间电阻值中最小值为240 ,而最大值为400(额定抽头间电阻为323) 。3)、封装尺寸4、芯片CD4053 CD4053/CC4053是三2通道数字控制模拟开关,有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入,具有低导通阻抗和低的截止漏电流。幅值为4.520V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。例如若VDD+5,VSS0,VEE-13.5V,则05V的数字信号可控制-13.54.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDDVEE电源范围内具有极低的静态功耗,与控制信号的逻
16、辑状态无关。当INH输入端“1”时,所有通道截止。控制输入为高电平时,“0”通道被选,反之,“1”通道被选。1)、引脚排列 CD4053引脚功能说明 引脚号 符号 功能 1 2 3 5 12 13 by bx cx cy ay ax 输入/输出端9 10 11 c b a 控制端14 OUT/IN ax or ay 公共输出/输入端 ax or ay15 OUT/IN bx or by 公共输出/输入端 bx or by4 OUT/IN cx or cy 公共输出/输入端 cx or cy6 INH 禁止端7 VEE 模拟信号接地端8 Vss 数字信号接地端16 VDD 电源+2)、真值表3)
17、、封装尺寸:5、芯片TDA2003TDA2003电流输出能力强,谐波失真和交越失真小,各引脚都有交,直流短路保护,使用安全,负载上电压可冲至40V.,最大额定值 Tamb=25,电源峰值电压(50mS) Vccp 40 V,直流电源电压 Vcc 28 V,工作电源电压 Vcc 18 V,输出重复峰值电压 Io 3.5 A,输出不重复峰值电压 Io 4.5 A,功耗 T=90 PD 20 W,储存温度 Tstg -40 +150度,焊接温度 Tj -40 +150 度 1)、管脚排列及功能: 2)、典型应用电路:3)、封装尺寸:6 、STC89C511) 、89C51的引脚封装;总线型 非总线型
18、2)、内部结构:3)、功能特性描述STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位 定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。P0 口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口、必须外接上拉电阻才会有
19、高电平输出;。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。,P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2 的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。 在flash编程和校验时,P
20、1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)P1.5 MOSI(在线系统编程用)P1.6 MISO(在线系统编程用)P1.7 SCK(在线系统编程用)P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOV
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