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数控音频放大器___广州大学.doc

数控音频放大器___广州大学.doc

上传者: tian宏玉 2017-10-18 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《数控音频放大器___广州大学doc》,可适用于综合领域,主题内容包含数控音频放大器广州大学课程名称:电子技术应用课程设计设计题目:数控音频放大器专业班级:电气班设计者:cjb学号:指导教师:肖忠、黄峥设计所在学期:学符等。

数控音频放大器广州大学课程名称:电子技术应用课程设计设计题目:数控音频放大器专业班级:电气班设计者:cjb学号:指导教师:肖忠、黄峥设计所在学期:学年第一学期设计成绩:广州大学机械与电气工程学院二〇一二年九月二十七日(一)课程设计题目数控音频放大器、课题选择的依据(二)选题的目的和意义选题的目的和意义:数字电子技术课程设计是一门独立设课、有独立学分的实践性课程同“数字电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系起着相辅相成的作用也是在“数字电子技术实验”课的基础上进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程培养、启发学生的创造性思维进一步理解数字系统的概念综合运用电子技术课程中所学得理论知识去独立完成一个设计课题。通过查阅手册和文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力进一步熟悉常用电子器件的类型和特性并掌握合理选用的原则。课题依据:本设计以数字电子技术的基本理论为指导因而应具备相关的理论知识包括:脉冲的基本概念数字和进制的基本概念TTL、CMOS类型常用器件的性能特点组合电路的基本概念、简单分析、设计方法时序电路的基本概念、简单分析、设计方法脉冲电路的功能和性能等。特别要加强“系统”的概念从“系统”的层次分析问题、解决问题。基本方法除了实验课中要求掌握的功能测试、故障排除等各种一般方法以外要特别注重使用“电路拼装”的方法。课题选择的依据是将模拟电子技术与数字电子技术的理论知识与实际电路的设计、分析、制作、调试等联系起来在实践中掌握运放、模拟开关、计数器、数码管显示等芯片的功能与应用培养应用电子技术知识设计并制作小型实际应用电路的能力。(三)系统设计功能简介本设计已实现的功能:设计的音频放大器能对MIC或其它信号源进行放大供给耳机或喇叭播放。电路设有个cm的单声道插口以供音频信号输入另外一个cm单声道插口供。耳机使用放大器的放大倍数可以分八级调节通过按键进行选择每级之间有级差。每一级别电阻差k。放大级数的值在数码管上显示。放大器失真小声音清晰(无论时运放输出还是功放输出都很好)。、扩展功能全部完成:能够加减计数音频检测扩展电路稳压电源。(四)创新性、实用性和课题特点创新性:实现数字与模拟的结合进行音频放大与数字显示。实用性:在模拟部分进行音频放大时既可以进行公放也可以插到耳机上进行欣赏。课题特点:首先该课题具有很强的实用性与生活接近。该设计包括:数字控制放大器能对MIC或其他信号源进行放大供给耳机或电脑音箱放大器的放大倍数可以分级调节通过按键选择放大级数至少分为八级放大级数的值可以在数码管上显示。在进行该设计时可以使我们形成将所学知识结合到生活当中并且把数电与模电进行有机的结合。(五)总体方案选择的论证系列的线性电源虽然效率低但外围电路简单。所以选择和做一个正负v的稳压电源。解决按键抖动可以软件实现或者硬件实现。如果这个课程设计用上单片机就显得大材小用所以就用硬件实验。可用施密特或NE接成单稳态电路。因为NE随手可得计算方便所以我选择了NE做单稳态电路解决按键抖动。功放选择LM因为外围电路简单单极性电源输入可靠。运放选择LM因为外围电路简单可靠但因为不是音频专用运放所以在大的放大倍数时失真较为严重。音频检测显示电路用集成芯片LM因为集成所以可靠性好外围电路简单。LS计数器可加可减满足计数要求。(六)系统框图(七)总电路图(八)系统实现基本原理和电路原理()ls仿真电路有加减功能产生模拟开关的控制信号模拟开关的控制信号其实是三位二进制数这三位二进制数可以由一个二进制计数器来提供电路示意图。图中三位二进制计数器用于记录CP端输入的脉冲个数可以用普通集成计数器实现。SW是按钮每按下一次就有一个脉冲输入计数器在计数器的三条输出线QQQ上就依次出现从„的三位二进制数并且不断循环。计数器的三根输出线就可以接到模拟开关的控制输入端用于控制放大倍数。图中由按钮、电阻、非门组成脉冲产生电路非门用于整形用施密特电路来代替效率会好些。机械式按钮和开关都会震动虽然只按了一次因为抖动却会产生多个脉冲相当于按了多次因此要加进防抖动措施。脉冲产生电路最好用无抖动电路代替例如用非门单稳态代替或者利用该RS触发器防止机械抖动。()CD模块数字控制调节放大倍数的方法手工调节放大倍数的方法一般用电位器代替图中的Rf为达到用数字方式控制放大倍数的目的以一组电阻网络代替图中的Rf用一组转换开关控制将不同的电阻接入电路中当转换开关将不同的电阻接入代替Rf时就实现了分级改变放大倍数的目的。因为要实现数字控制转换开关就不能用机械开关。CD引脚功能见I图。CD相当于一个单刀八掷开关开关接通哪一通道由输入的位地址码ABC来决定。其真值表见表II。“INH”是禁止端当“INH”=时各通道均不接通。此外CD还有另外一个电源端VEE是作为电平位移时使用从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关并使这种多路开关可传输峰峰值达V的交流信号。例如若模拟开关的供电电源VDD=VVSS=V当VEE=V只要对此模拟开关施加V的数字控制信号就可控制幅度范围为VV的模拟信号。利用模拟开关的这个功能就可以实现数字控制放大倍数的目的。例如采用CD构成数字控制调节放大倍数的参考电路看图III。图ICD引脚功能表II真值表输入状态接通通道INHCBA“”“”“”“”“”“”“”“”均不接通()显示模块显示部分显示部分若采用数码管可以用普通的数码管译码驱动集成电路例如CDCD等。译码输入可以直接连接到三位二进制计数器的输出线Q、Q、Q上。使用数码管LED显示。使用LED显示的好处是显示亮度高元件的价格低容易购买。CD是一种译码驱动集成电路功能是把BCD码变换成七段a~g显示器主要用于驱动LED数码管显示十进制数图中电阻是为了限制流过数码管的电流当电源电源Vcc=V时R取值在~欧姆。其引脚图和引脚功能图如图:引脚LE称为锁存端加“H”高电平则在此之前一瞬间的AD(BCD输入)被锁存译码器输出原状态不变当LE=“L”低电平时AD输入信号译码后到达ag变成七段信号输出。译码器的输出还受到BI(低电平空白)和LT(全亮测试)的控制当BI加“L”电平显示器为全暗(不显示)当LT加“L”电平时ag均成为“H”电平显示出“”字(全亮)。BI可用于不需要显示时节约耗电或者“溢出”时作闪动显示等LT可用于检测显示器是否缺少笔划故称为“灯测试”。引脚图引脚功能()音频电平显示模块()电源模块vv经整流桥滤波接到和滤波输出可得正负v()Lmlm运放、功放电路前置放大器Lm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。改变放大倍数的方法:用集成运放组成的同相输入比例放大器其电压放大倍数Auf=(RfR)。取R=K则:当Rf=K时Auf=当Rf=K时Auf=„„„„„„„„当Rf=K时Auf=而当Rf=时Auf=。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R、R组成V分压电路通过R对运放进行偏置。电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定:Av=RfR电路输入电阻为R。R的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。根据音频信号的特点前置放大器选择由LM集成运算放大器构成的电压放大器完成。由于LM四运放电路具有电源电压范围宽静态功耗小可单电源使用价格低廉等优点因此被广泛应用在各种电路中。LM引脚图功率放大部分功率放大电路可以采用音频功放集成电路采用LM的功放电路。LM是一种音频集成功放具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点广泛应用于录音机和收音机之中。()单稳态按键防抖ms工作方式:当VI处于高电平时VOUT为低电平。如果此时VI变成了低电平那么我们的VOUT马上变为高电平而且VOUT的高电平一直持续到我们的VC=VCC(就是电容C一直充电到VCC),而不管在我的电容C一直充电到VCC的过程中VI是否又变成了高电平在我的电容C充电到VCC后VOUT马上又会变回为低电平。这样我们VOUT的低电平就是稳态而出现的暂时的VOUT的高电平称为暂稳态。只有一个稳态就是VOUT低电平。另外需要我们注意的一点的是:在暂稳态时间内(VOUT为高电平时间内电容C充电到VCC的时间内)。VI出现新的低电平将不会起作用。(九)计算机虚拟仿真过程及其结果首先是做电源模块然后设计ls的可加可减电路把QQ,Q接发光二极管方便观察。在确定ls正常工作后加上和数码管显示。因为仿真按键没有抖动而实际电路会有按键抖动所以加入NE的单稳态电路延时ms。最难调试的是运放和功放。最后成功的是这个电路(十)单元电路的设计、参数计算和元器件的选择电路设计及其参数计算和元器件的选择在上面有涉及。(十一)实施方案说明前期准备首先是熟悉课程设计的任务和要求查找相关的资料和设计初步方案进行电路设计然后绘制电路图列出所需所有的元件清单购买元件。制作过程接下来是元件的布局根据所绘电路图把相关元件放在合适的位置进行焊接。由于电路线路较多焊接时需要进行跳线而跳线因为无论是从背面引线还是正面用杜邦线连接都会造成容易短路、接触不稳所以选择零电阻十分可靠。第二个是防抖动电路单稳态触发的R、C选择及决定按键脉冲识别时间。第三个放大电路模块电阻电容的选择如何使用放大功能如何偏置等。调试过程电路焊接完毕之后我们需要进行电路检查检查是否把所有的电路都按照原理图对应的焊接好检查芯片的各个引脚是否连接正确然后再进行分级调试分别对模电和数电部分最终调试。最终进行整体的检查看整个电路是否达到实验要求。(十二)系统运行的结果和现象调试中主要出现的问题是:喇叭输出的噪声明显因为喇叭是最后输出中间经过运放和功放前置和后级放大都可能带入噪声所以一定要分开调试确保个放大都无引入噪声最后才不会有噪声。LM加入正负v电源噪声基本没有了。LM的电路一开始我是用增益的电路后面发现噪声太大改为官方datasheet中增益的最简电路。设计布线中功放电路应遵循单点接地的原则即以电源地为“点”前后级各元件的接地端都一根一根的接到电源地去。前后级的电源也采取单点接地的布线规则以避免后级的大电流影响到前级电路。并且电源地与输出地应尽可能的接近输入端的地线也应引长线到电源地这样可以进一步减少影响减小噪声电压。走线应追求短并且简洁。显示模块数码管出现乱码或者跳码。后面发现因为芯片是mos管悬空会不稳定的高电平导致乱码。把输入D接地即可。调试:单独在输入用高低电平加到A,B,C中比如数码管显示。ls计数模块确保显示模块成功后在输入Q、Q、Q接到的A,B,C。而lsCLK输入那直接用杜邦线在高低电平切换这样就可以看到显示的~循环增加。ls模块做好后加入NE单稳态电路消除按键抖动各模块确定完好后再组合。(十三)元器件列表清单元件数量,电阻R=k,R=k,R=,R=电解电容C=uF电解电容C=uF陶瓷电容C=陶瓷电容C=陶瓷电容C=LMCDLMNELSCDLM共阴数码管按钮拨码开关,滑动变阻器K六脚开关排针若干mm音频插孔音频线vw变压器万用板电烙铁松香焊锡喇若干叭杜邦线等(十四)系统(本电子作品)的用户使用方法指南:用一个变压器给系统输入稳定的电压再把音频输入信号输入系统在另外一端的音频口接入扬声器。接通电源打开电源总开关接通音频输入信号信号输出端。按下按钮调节声音放大的级数数码管显示的数值就是声音放大的级数值。按一下级数就会增加一个单位。为最小为最大。级数调节是循环变化的。(十五)问题讨论机械防抖动的解决:用定时器接成的单稳态触发器来稳定稳定波形。电源的选择:变压器v变v在经、稳压得正负v电源。喇叭输出的声音会经过运放和功放所以一定要分步调试分别得到清晰的音乐才好不然直接焊出来不分别确认那个代入噪声就比较麻烦输出一定有噪声。(十六)参考文献、童诗白、华成英《模拟电子技术基础》、康华光《电子技术基础》模拟部分、赵淑范王宪伟《电子技术实验与课程设计》、曾广兴:《现代音响技术应用》广东科技出版社年月。

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