音响的设计与制.ppt
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1、岳阳职业技术学院电子工程系项目项目 有源音响有源音响 的设计与制作的设计与制作岳阳职业技术学院电子工程系一、设计任务与任务分析一、设计任务与任务分析二、技术指标和设计要求二、技术指标和设计要求三、设计提示三、设计提示四、设计报告撰写顺序及要求四、设计报告撰写顺序及要求五、设计总结与思考五、设计总结与思考六、单元电路设计与分析六、单元电路设计与分析 七、系统实验与调试七、系统实验与调试岳阳职业技术学院电子工程系一、设计任务与任务分析一、设计任务与任务分析要求设计并制作一台具有前置放大、音调控制和功率放大的有源音响。本任务要求设计与制作一款低燥声、大动态Hi-Fi放音系统,包括前置放大、音调控制、
2、功率放大级等主要部分。要求选材考究,工艺先进合理,音质评判价性能指标高。同时要求整个电路设计简捷明了,容易制作。一、设计任务一、设计任务二、任务分析二、任务分析岳阳职业技术学院电子工程系额定功率P5W,负载阻抗为8,频率响应范围为40Hz-10KHz,输入阻抗大于20K,放大倍数20dB。1.技术指标技术指标二、技术指标和设计要求二、技术指标和设计要求岳阳职业技术学院电子工程系(1)设计出一款具有高保真效果的前置放大器、音调控制级、功率放大级;(2)选定元器件和参数,并设计好电路原理图;(3)根据电路原理图,设计并制作出PCB板(3)电路安装调测;(4)测试输出功率;(5)测试输入阻抗;(6)
3、撰写设计报告。2.设计要求设计要求二、技术指标和设计要求二、技术指标和设计要求岳阳职业技术学院电子工程系三、设计提示三、设计提示 1.音响放大器的设计框图如图1所示:音频信号前置放大器音调控制级功率放大器扬声器岳阳职业技术学院电子工程系2.音响放大器各级增益分配如图2所示:音频信号混合前置放大器音调控制级功率放大器图2音响放大器设计方框图扬声器20倍1倍20倍三、设计提示三、设计提示 岳阳职业技术学院电子工程系3.设计用仪器设备:示波器、交流毫伏表、万用表、低频信号发生器、实验面包板或万能板、智能电工实验台4.设计用主要器件:集成功放TDA2030(或LA4102)两片、四运放LM324一块(
4、或741三块)、LA4102、高阻话筒20K一个、扬声器(8欧/4W)一个、电阻电容若干。三、设计提示三、设计提示 岳阳职业技术学院电子工程系1、封面2、设计任务书3、中英文摘要和关键词(摘要是概括设计的内容、方法和观点,以及取得的成果和结论。100字以上。关键词是供检索用的主题词条,应是能覆盖设计主要内容的单词或术语。一般为35个。)四、设计报告撰写顺序及要求四、设计报告撰写顺序及要求 岳阳职业技术学院电子工程系4、目录(按章、节、小节三级标题编写,采用数字序号分级编号,目录中的标题要与正文中的标题一致。目录中应包括绪论、正文、结论、致谢、参考文献、附录等。)5、绪论(说明本设计的意义、目的
5、、设计范围及应达到的技术要求;简述本课题在国内外的发展概况及存在问题;说明本设计的指导思想;阐述本设计应解决的主要问题)四、设计报告撰写顺序及要求四、设计报告撰写顺序及要求 岳阳职业技术学院电子工程系(1)方案选择与论证;(2)方案的原理框图,总体电路图及原理说明;(3)单元电路设计与原理说明,元器件选择和电路参数计算说明;(4)电路调试。对调试中出现的问题进行分析,并说明解决的措施;测试、记录、整理与结果分析。四、设计报告撰写顺序及要求四、设计报告撰写顺序及要求 6、正文(分章、节、小节三级标题撰写)岳阳职业技术学院电子工程系四、设计报告撰写顺序及要求四、设计报告撰写顺序及要求 7、结论(对
6、整个设计进行归纳和综合而得出的总结,在设计过程中的收获体会及设计存在的问题和进一步的改进意见等。)8、致谢(对在设计过程中曾直接给予帮助的人员表示自己的谢意。)9、参考文献10、附录A:总电路图和PCB图附录B:元器件清单附录C:集成模块的管脚排列与管脚功能岳阳职业技术学院电子工程系五、设计的总结与思考五、设计的总结与思考注:该课题由两组配合完成(一组制作前置放大器,另一组制作音调放大器和功放)1、总结功率放大器的设计和测试方法;2、总结设计前置放大器所用的知识点;岳阳职业技术学院电子工程系六、单元电路设计与分析六、单元电路设计与分析 前置放大器的下限频率要小于音调控制器的低音转折频率,上限频
7、率要大于音调控制器的高音转折频率。考虑到设计电路对频率响应及零输入(即输入端短路)时的噪声、电流、电压的要求,前置放大器选用集成运算放大器LF353。LF353是一种双路运算放大器,属于高输入阻抗低噪声集成器件。其输入阻抗达到,输入偏置电流仅为50,单位增益频率为4MHz,转换频率为13V/,用做音频前置放大器十分理想。1、前置放大器的设计、前置放大器的设计岳阳职业技术学院电子工程系六、单元电路设计与分析六、单元电路设计与分析 前前置置放放大大器器的的设设计计示示例例岳阳职业技术学院电子工程系六、单元电路设计与分析六、单元电路设计与分析 音调控制器的功能是:根据需要按一定的规律控制调节音响放大
8、器的频率响应,更好地满足人耳的听觉特性。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减,而中音信号的增益不变。音调控制器的设计音调控制器的设计音调控制器的设计主要是根据转频率的不同来选择电位器电阻及电容参数。岳阳职业技术学院电子工程系六、单元电路设计与分析六、单元电路设计与分析 音调控制电路示例岳阳职业技术学院电子工程系六、单元电路设计与分析六、单元电路设计与分析 功率输出级电路结构有许多种形式,选择由分立元器件组成的功率放大器或单片集成功率放大器均可。这里选用集成运算放大器组成的典型OCL功率放大器,其电路如图8所示。其中由运算放大器组成输入电压放大驱动级,由晶体管组成的复合管为功率输
9、出级。三极管与都为NPN管,仍组成NPN型的复合管。与为不同类型的晶体管,所组成的复合管导电极性由第1只管决定,为PNP型复合管。3.功率输出级的设计功率输出级的设计岳阳职业技术学院电子工程系设计示例岳阳职业技术学院电子工程系功放电路设计示例岳阳职业技术学院电子工程系第二部分第二部分 直流稳压电源的设计与制作直流稳压电源的设计与制作一、设计任务一、设计任务 要求电源输出电压为要求电源输出电压为15V,输入电压为交,输入电压为交流流220V,最大输出电流为,最大输出电流为Iomax=500mA,纹波,纹波电压电压VOP-P10mV,稳压系数,稳压系数Sr5%。设计一个能输出设计一个能输出15V的
10、直流稳压电源,以的直流稳压电源,以满足有源音响系统的需要满足有源音响系统的需要岳阳职业技术学院电子工程系二、任务分析二、任务分析 1.设计一个能输出15V的直流稳压电源;2.拟定测试方案和设计步骤;3.根据任务要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数;4.绘出电路原理图,并用Protel画出印制板图;5.制作设计的直流稳压电源;6.调试与测量直流稳压电源的性能指标,包括稳压电源内阻稳压系数、纹波电压;8.撰写设计报告。岳阳职业技术学院电子工程系三、相关知识三、相关知识 直流稳压电源按习惯可分为化学电源化学电源、线性稳压电源线性稳压电源和开关型稳压电源开关型稳压电源,下面我们将具体介绍这几类电源
11、。岳阳职业技术学院电子工程系三、相关知识三、相关知识 化学电源化学电源我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于化学电源,各有其优缺点。随着科学技术的发展,又产生了智能化电池;在充电电池材料方面,美国研制人员发现锰的一种碘化物,用它可以制造出便宜、小巧、放电时间长,多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。化学电源小巧灵活,但供电能力不足,污染环境。岳阳职业技术学院电子工程系三、相关知识三、相关知识 线性直流稳压电源线性直流稳压电源 我们线性直流稳压电源是先将交流电经过变压器变压,再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压,要达到高精度的直流电压,必须经过电压反馈调整输出电
12、压,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关稳压电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且电压反馈电路是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。岳阳职业技术学院电子工程系三、相关知识三、相关知识 开关型直流稳压电源开关型直流稳压电源开关型直流稳压电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。它的电路形式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式等。基本的开关型直流稳压电源主要包括输入电网滤波器、输入
13、整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。岳阳职业技术学院电子工程系四、方案设计四、方案设计 电源电路的形式选择:因为设计任务中要求输出电压为15V,并且对输出纹波要求较高,所以可以考虑采用线性线性直流稳压电源直流稳压电源。岳阳职业技术学院电子工程系四、方案设计四、方案设计(1)电网供电电压交流)电网供电电压交流220V(有效值有效值)50Hz,要获得低压直流,要获得低压直流输出,首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要输出,首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。交流电压。(2)降压后的交流电压,通过整流电路变成单向直流电,但)降压后的交流电压,通过整流电
14、路变成单向直流电,但其幅度变化大(即脉动大)。其幅度变化大(即脉动大)。(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的直流电,即将交流成份滤掉,保留其直流成份。直流电,即将交流成份滤掉,保留其直流成份。(4)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出,供给负载本不受外界影响的稳定直流电压输出,供给负载RL。之整体设计思路之整体设计思路岳阳职业技术学院电子工程系四、方案设计四、方案设计 稳压电源的设计可以分为以下三个步骤:稳压电源的设计可以分为以下三个
15、步骤:(1)根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax,确定稳压器的型号及电路形式。(2)根据稳压器的输入电压,确定电源变压器副边电压u2的有效值U2;根据稳压电源的最大输出电流I0max,确定流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2;根据P2,由相关资料查出变压器的效率,从而确定电源变压器原边的功率P1。然后根据所确定的参数,选择电源变压器。(3)确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数,选择整流二极管和滤波电容。之设计步骤之设计步骤岳阳职业技术学院电子工程系五、详细方案五、详细方案 由输出电压15V的设计要
16、求,本方案的稳压电路采用两个三端固定稳压器W7815和W7915构成集成稳压器。W7800和W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的,在使用中不能进行调整。使用注意,为使调整管工作在放大区,应使UIUO2V,但考虑调整管功耗,也不宜过大。1.稳压电路的设计稳压电路的设计岳阳职业技术学院电子工程系五、详细方案五、详细方案 W7800系列三端式稳压器输出正极性电压,一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次,输出电流最大可达1.5A(加散热片)。若要求负极性输出电压,则可选用W79xx系列稳压器。图3为W78xx与w79xx系列的外形和接线图,有三个引出端:输入端(不稳
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