單片機(jī)課程設(shè)計(jì)：音響功率放大器設(shè)計(jì)

1、目 錄第1章.緒論.第2章.設(shè)計(jì)任務(wù).1第3章. 方案選擇.第4章.設(shè)計(jì)原理說(shuō)明.6 4.1 主要組成部分結(jié)構(gòu)介紹和原理說(shuō)明.6 4.2 音響放大器的工作原理.8第5章.產(chǎn)品說(shuō)明.4 3.1 話音放大器.43.2 電子混響器.43.3 混音前置放大器.5第5章.PCB制作.97.安裝工藝.11 7.1安裝工具.11 7.2安裝的具體步驟.118.調(diào)整與測(cè)試.12 8.1 電路調(diào)試技術(shù).12 8.2 整機(jī)功能試聽(tīng).139.心得體會(huì).1410.鳴謝.1511.參考文獻(xiàn).1712附錄.17 6.音頻放大器元件清單.10 A.電路原理圖.17 B.PCB圖.18 C.芯片引腳圖及其功能表.第1章.緒論

2、1.1引言 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對(duì)音頻功率放大器的要求越來(lái)越高。音頻是多媒體中的一種重要媒體。人能夠聽(tīng)見(jiàn)的音頻信號(hào)的頻率范圍大約是 60Hz-20kHz 其中語(yǔ)音大約分布在300Hz-4kHz之內(nèi)，而音樂(lè)和其他自然聲響是全范圍分布的。 如何通過(guò)分析儀器讓音頻功放達(dá)到更高的要求是許多人為之努力的永恒的課題，聲音經(jīng)過(guò)模擬設(shè)備記錄或再生，成為模擬音頻，再經(jīng)數(shù)字化成數(shù)字音頻，音頻分析就是以數(shù)字音頻信號(hào)為分析對(duì)象以數(shù)字信號(hào)處理的各種理論為分析手段，提取信號(hào)在時(shí)域，頻域內(nèi)一系列特性的過(guò)程。 本文基于所學(xué)知識(shí)模擬制作音響功率放大器，踐實(shí)所學(xué)知識(shí)掌握程度，并通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)來(lái)制造和改

3、進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品，實(shí)際動(dòng)手的過(guò)程中遇見(jiàn)了很多問(wèn)題，但是在老師的指導(dǎo)和幫助下解決相應(yīng)的問(wèn)題。同時(shí)在與同組人的討論學(xué)習(xí)過(guò)程中加強(qiáng)可團(tuán)隊(duì)意識(shí)的培養(yǎng)，加強(qiáng)了相互間協(xié)調(diào)合作的能力，從而高質(zhì)、高效的完成本項(xiàng)任務(wù)。1.2 音頻功率放大器概述 音響技術(shù)的發(fā)展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場(chǎng)效應(yīng)管四個(gè)階段。1906年美國(guó)的德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開(kāi)創(chuàng)了揉電聲技術(shù)的先河。1927年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋NFB（Negative feedback）技術(shù)后，使音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，比較有代表性的如“威廉遜”放大器，而1947年威廉遜先生在一篇設(shè)計(jì)Hi-Fi（High Fidelity）放大器的文章

4、中介紹了一種成功運(yùn)用負(fù)反饋技術(shù)，成為了Hi-Fi史上一個(gè)重要的里程碑。 60年代由于晶體管的出現(xiàn)，使功率放大器步入了一個(gè)更為廣闊的天地。晶體管放大器細(xì)膩動(dòng)人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)，各種電路也相應(yīng)產(chǎn)生，如：“OTL （Output Transformer Less）” 無(wú)輸出放大器、“OCL（Output Capacitor Less）”放大器等。直至70年代，晶體管放大技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，各種新型電路不斷出現(xiàn)，如：較成功地解決了負(fù)反饋電路的瞬態(tài)失真和高頻相位反轉(zhuǎn)問(wèn)題的無(wú)負(fù)反饋放大電路；成功地將甲、乙放大器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起的超甲類放大電路；具有輸出功率大、失真小的電流傾

5、注式放大電路等等。從而使晶體管放大器成為音響技術(shù)發(fā)展中的主流。在60年代初，美國(guó)首先推出音響技術(shù)中的新成員集成電路，到了70年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體積小、功能多等特點(diǎn)，逐步被音響界所認(rèn)識(shí)。發(fā)展至今，厚膜音響集成電路、運(yùn)算放大集成電路被廣泛用于音響電路。第2章.設(shè)計(jì)任務(wù) 音響放大器的設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)目的1、了解集成功率放大器內(nèi)部電路工作原理2、掌握其外圍電路的設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)測(cè)試方法3、掌握音響放大器的設(shè)計(jì)方法與電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)（二）設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)1、技術(shù)指標(biāo)額定功率P0.3W，負(fù)載阻抗為10，頻率響應(yīng)范圍為50Hz-20KHz，輸入阻抗大于20K，放大倍數(shù)20dB。2、設(shè)計(jì)要

6、求（1）設(shè)計(jì)話音放大與混合前置放大器、音調(diào)控制級(jí)、功率放大級(jí)；（2）選定元器件和參數(shù)，并設(shè)計(jì)好電路原理圖；（3）在萬(wàn)能板或面包板或PCB板上進(jìn)行電路安裝調(diào)測(cè)；（4）測(cè)試輸出功率；（5）測(cè)試輸入阻抗；（6）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。3、設(shè)計(jì)擴(kuò)展要求 （1）能驅(qū)動(dòng)額定功率P8W的揚(yáng)聲器； （2）電路電壓放大級(jí)輸出阻抗低，能帶500負(fù)載。（三）設(shè)計(jì)提示1、音響放大器的設(shè)計(jì)框圖如圖4-1所示，2、音響放大器各級(jí)增益分配如圖4-2所示3、設(shè)計(jì)用儀器設(shè)備：示波器、交流毫伏表、萬(wàn)用表、低頻信號(hào)發(fā)生器、實(shí)驗(yàn)面包板或萬(wàn)能板、智能電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)4、設(shè)計(jì)用主要器件：電子混響延時(shí)模塊一片、集成功放LM386（或LA4102）一片、四

7、運(yùn)放LM324一塊（或741三塊）、LA4102、高阻話筒20K一個(gè)、揚(yáng)聲器（8歐/4W）一個(gè)、電阻電容若干。5、參考書(shū)：調(diào)試總結(jié)電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試（四）設(shè)計(jì)報(bào)告要求1、選定設(shè)計(jì)方案；2、擬出設(shè)計(jì)步驟，畫(huà)出設(shè)計(jì)電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值；調(diào)試總結(jié)3、列出設(shè)計(jì)電路測(cè)試數(shù)據(jù)表格；4、進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)和分析，并寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。（五）設(shè)計(jì)總結(jié)與思考1、總結(jié)話音放大器的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法；2、總結(jié)設(shè)計(jì)話音放大器器所用的知識(shí)點(diǎn)；注：該課題由兩組配合完成（一組制作話音放大器和前置放大器，另一組制作音調(diào)放大器和功放）第3章.設(shè)計(jì)方案選擇3.1方案的選擇方案一 ：采用鎖環(huán)頻率相合成技術(shù)外加音響放大器采用鎖相環(huán)頻

8、率合成技術(shù)，先用鎖相環(huán)頻率合成產(chǎn)生一定范圍的頻率，在通過(guò)傳感器把接收到的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化音頻信號(hào)。在通過(guò)低通濾波器把頻率控制在音頻所需要的頻率范圍。它的優(yōu)點(diǎn)就是工作頻率可調(diào)也可以達(dá)到很高的頻率分辨率；缺點(diǎn)是要求使用的濾波器通帶可變，實(shí)現(xiàn)很困難。具體方案如圖3.1.1所示：晶振整形電路R分頻器鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器可變分頻器 圖3.1.1 鎖環(huán)頻率相合成技術(shù)框圖方案二：采用直接數(shù)字式頻率合成器DDS技術(shù)外加音響放大器采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)，是用RAM存儲(chǔ)所需波形的量化信息，按照不同頻率要求以頻率控制字K為步進(jìn)對(duì)相位增量進(jìn)行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在內(nèi)存里。DDS具有相對(duì)帶

9、寬很寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短、頻率分辨率高等優(yōu)點(diǎn)；另外，全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成，輸出相位連續(xù)，頻率、相位和幅度也可實(shí)現(xiàn)程控。但在方案中需要一塊FPGA,一塊雙口RAM,那么設(shè)計(jì)的成本較高。同時(shí)電路也不好仿真。實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較困難。方案三：采用直接給定的音頻信號(hào)外加音響放大器采用直接所定的音頻信號(hào)，是由MP3現(xiàn)代音頻信號(hào)設(shè)備，直接給音響放大器。此電路簡(jiǎn)單，其優(yōu)點(diǎn)是：在音頻信號(hào)具有直接給定的音頻頻率，在頻率方面沒(méi)有失真效果，而且具有混響器的效果。話音放大器電子混響器磁帶防音機(jī)混合前值放大器音調(diào)控制器功率放大器圖3.1.2直接給定的音頻信號(hào)外加音響放大器3.2方案的討論通過(guò)對(duì)方案的比較和選擇，選擇第三個(gè)方案

10、有三個(gè)原因：首先這個(gè)方案它設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，軟硬可相互補(bǔ)充各自的缺點(diǎn)。同時(shí)音響效果也比較好。音響放大電路設(shè)計(jì)由三部分組成:混合前置放大模塊，音調(diào)輸出控制模塊，功率放大模塊?；旌锨爸梅糯竽K作用是將磁帶放音機(jī)輸出的音樂(lè)信號(hào)混合放大。音調(diào)輸出控制模塊作用是主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性。功率放大模塊作用是給音響放大的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率；其次本方案能很好的進(jìn)行模擬仿真能夠完成計(jì)算機(jī)調(diào)試的過(guò)程，減少我們?cè)谥谱鬟^(guò)程中的麻煩；第三本方案也是本組討論覺(jué)得最合適的方案，便宜且方便。第4章.設(shè)計(jì)原理說(shuō)明本設(shè)計(jì)由語(yǔ)音放大器、電子混響器、混合前置放大器、音調(diào)控制器及功率放大器五部分組成。其工作原理如

11、下：當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)由話筒輸出后，進(jìn)入語(yǔ)音放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘?hào)連同磁帶放音機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)一同進(jìn)入混合前置放大器，并進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)進(jìn)入音調(diào)控制器，然后進(jìn)入功率放大器進(jìn)行功率放大后，由揚(yáng)聲器輸出聲音。接下來(lái)我們?cè)敿?xì)的分析各級(jí)的結(jié)構(gòu)原理。4.1語(yǔ)音放大器的介紹說(shuō)明由于話筒的輸出信號(hào)一般只有5mV左右，而輸出阻抗達(dá)到20k 亦有低輸出阻抗的話筒，（如20 ，200 等)，所以話筒放大器的作用是不失真地放大聲音信號(hào)(最高頻率達(dá)到10kHz)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻。如圖4.1.1 AvF=1+Rf/R2 （4.1.1）Ri=R1 (R1一般取幾十千歐)耦合電容C1

12、、C3可根據(jù)交流放大器的下限頻率fL來(lái)確定，一般取 C1 = C3 = (310）1/ 2pRLfL （4.1.2）反饋支路的隔直電容C2一般取幾微法。圖4.1.1語(yǔ)音放大器原理圖4.2電子混響器及混響前置放大器的組成原理及功能電子混響器（如圖4.2.1）的作用是用電路模擬聲音的多次反射，產(chǎn)生混響效果，使聲音聽(tīng)起來(lái)具有一定的深度感和空間立體感。在“卡拉OK伴唱機(jī)中，都帶有電子混響器。電子混響器的組成框圖中3.2BBD器件稱為模擬延時(shí)集成電路，內(nèi)部由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成多級(jí)電子開(kāi)關(guān)和高精度存儲(chǔ)器。二階低通濾波器BBD延時(shí)器二階低通濾波器時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器緩沖器如圖4.2.1電子混響器 混合前置放大器的作用是

13、將磁帶放音機(jī)輸出的音樂(lè)信號(hào)與電子混響后的聲音信號(hào)進(jìn)行混合放大。其電路如圖所示4.2.2，這是一個(gè)反相加法器電路，輸出與輸入電壓間的關(guān)系為： V0= （RFV1/R1+RFV2/R2） （4.2.1）上式中 ， U1為話筒放大器輸電壓 ，U2為錄音機(jī)輸出電壓圖4.2.2混合前置放大器4.3音調(diào)控制器1.音調(diào)控制器主要是控制、調(diào)節(jié)放大器的幅頻特性，理想的控制曲線如圖4.3.1所示，圖中， f0(等于1kHz)表示中音頻率，要求Av0=0dB; fL1 表示低音頻轉(zhuǎn)折（或截止）頻率，一般為幾十赫茲；fL2（等于10 fL1）表示低音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率; fH1表示高音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fH2（

14、等于10fH1 ）表示高音頻轉(zhuǎn)折率，一般為幾十千赫茲。 圖4.3.1音調(diào)控制器理想的控制曲線由圖可見(jiàn)，音調(diào)控制器只對(duì)低音頻與高音頻的增益進(jìn)行提升與衰減，中音頻的增益保持0 dB不變，因此，音調(diào)控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器構(gòu)成。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的音調(diào)控制器，如圖4.3.2所示。這種電路調(diào)節(jié)方便，元器件較少，在一般收錄音響放大器中應(yīng)用較多。下面分析該電路的： 設(shè)電容C1 = C2 C3 , 在中低音頻區(qū),C3 可以視為開(kāi)路,在中高音頻區(qū),C1,C2 可視為短路。 ( 1).當(dāng)ff0 時(shí)，音調(diào)控制器的低頻等效電路如圖4.3.3所示。其中，圖（a）為滑臂在最右端，對(duì)應(yīng)于低頻衰減最大的情況。分

15、析表明，圖（a）所示電路是一個(gè)一介有源低通濾波器，其增益函數(shù)的表達(dá)式為： A（jw）= - （4.3.1）式中 ，w1=1/（RP1C2）或 fl1=1/(2pRP1C2)，w2=（RP1+R2）/（RP1R2C2）或fl2 =(R1+R2)/(2RP1R2C2)(2).當(dāng)ff0時(shí)，音調(diào)控制器的高頻等效電路如圖4.3.4所示。圖4.3.4音調(diào)控制器的高頻等效電路由于此時(shí)可將C1，C2視為短路，R4與R1，R2組成星型連接，轉(zhuǎn)換成三角形連接后的電路如圖4.3.5所示，其電阻的關(guān)系為： Ra=R1 +R4+( R1R4 /R2) Rb =R4 +R2 +（R4R2 /R） （4.3.3） Rc=R

16、1 +R2 +（R2R1/R4）若取R1=R2=R4 ，則式（4.3.3）為： Ra=Rb=Rc=3R1=3R2=3R4圖取的高頻等效電路如圖4.3.6所示，其中，圖（a）為RP2的滑臂在最在最左端時(shí)，對(duì)于高頻提升最大的情況：圖（b）為RP2的滑臂在最右端時(shí)，對(duì)應(yīng)于高頻衰減最大的情況。圖4.3.5電路等效如 圖4.3.6高頻等效電路（a）為高頻提升；（b）為高頻衰減分析表明，圖（a）所示電路為一價(jià)有源高通波器，其增益函數(shù)的表達(dá)式為A（jw）= （4.3.4）式中w=1/(Ra+R3)C3或fH1=1/ 2（Ra+R3）C3w4=1/(R3 .C3) 或fH2 =1/(2R3C3)與分析低頻等效

17、電路的方法相同（從略），得到下列公式。(2).f f H2時(shí)，C3 視為短路，此時(shí)電壓增益 AVH=（Ra+R3）/R3同理可以得出圖（B）所示電路的相應(yīng)的表達(dá)式，其增益相對(duì)于中頻增益為衰減量。音調(diào)控制器高頻時(shí)的幅頻特性曲線4.3.1中右半部分實(shí)線所示。實(shí)際應(yīng)用中 ，通過(guò)先提出對(duì)低頻區(qū)（或）和(或()即 =. =/ 4.4功率放大器功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載RL(揚(yáng)聲器)提供一定的輸出功率.當(dāng)負(fù)載一定時(shí),希望輸出的功率盡可能大,輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小,效率盡可能高,功率放大器的常見(jiàn)電路形式有OTL（單電源供電的互補(bǔ)推挽電路）電路和OCL（乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大

18、電路）電路,有用集成運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)和晶體管組成的功率放大器,也有專用集成電路功率放大器。4.4.1集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器由集成運(yùn)放與晶體管組成的OCL功率放大器電路如圖4.4.1所示，其中，運(yùn)放為驅(qū)動(dòng)級(jí)，晶體管T1T4級(jí)成復(fù)合式晶體管互補(bǔ)對(duì)稱電路圖4.4.1集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器4.4.2電路工作原理三極管T1、T2為相同類型的NPN管，所組成的復(fù)合管仍為NPN型。T3、T4為不同類型的晶體管，所組成的復(fù)合管的導(dǎo)電極性由第一只決定，即為PNP型。R4、R5、RP2及二極管D1、D2所組成的支路是兩對(duì)復(fù)合管的基極偏置電路，靜態(tài)是支路電流I0可由下式計(jì)算： I0=(2V

19、cc-2VD)/(R4+R5+RP2) （4.4.1）(4.4.1)式中，VD為二極管的正向壓降。為減小靜態(tài)功耗和克服交越失真，靜態(tài)時(shí)T1、T3應(yīng)工作在微導(dǎo)通狀態(tài)，即滿足下列關(guān)系：VAB/VD1+VD2/BE1+VBE3 稱此狀態(tài)為有甲乙類狀態(tài)。二極管D1、D2與三極管T1、T3應(yīng)為相同類型的半導(dǎo)體材料，如圖D1、D2為硅二極管2CP10，則T1、T3也應(yīng)為三極管。RP2用于調(diào)整復(fù)合管的微導(dǎo)通狀態(tài)，其調(diào)節(jié)范圍不能太大，一般采用幾百歐姆或1KW電位器（最好采用精密可調(diào)電位器）。安裝電路時(shí)首先應(yīng)使RP2的阻值為零，在調(diào)整輸出級(jí)靜態(tài)工作電流或輸出波形的交越失真時(shí)再逐漸增大阻值。否則會(huì)因RP2的阻值較

20、大而使復(fù)合管損壞。R6、R7用于減小復(fù)合管的穿透電流，提高電路的穩(wěn)定性，一般為幾十歐姆至幾百歐姆，R8、R9為負(fù)反饋電阻，可以改善功率放大器的性能，一般為幾歐姆。R10、R11稱為平衡電阻使T1、T3的輸出對(duì)稱，一般為幾十歐姆至幾百歐姆。R12、C3稱為消振網(wǎng)絡(luò)，可改善負(fù)載為揚(yáng)聲器時(shí)的高頻特性。因揚(yáng)聲器呈感性，易引起高頻自激，此容性網(wǎng)絡(luò)并入可使等效負(fù)載呈阻性。此外，感性負(fù)載易產(chǎn)生瞬時(shí)過(guò)壓，有可能損壞晶體三極管T2、T4。R12、C3的取值視揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)而定，以效果最佳為好。一般R12為幾十歐姆，C3為幾千皮法至0.1mF。功放在交流信號(hào)輸入時(shí)的工作過(guò)程如下：當(dāng)音頻信號(hào)Vi為正半周時(shí)，運(yùn)放的

21、輸出電壓Vc上升，VB亦上升，結(jié)果T3、T4截止，T1、T2導(dǎo)通，負(fù)載RL中只有正向電流iL，且隨Vi增加而增加。反之，當(dāng)Vi為負(fù)半周時(shí)，負(fù)載RL中只有負(fù)向電流iL且隨Vi的負(fù)向增加而增加。只有當(dāng)Vi變化一周時(shí)負(fù)載RL才可獲得一個(gè)完整的交流信號(hào)。靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置：設(shè)電路參數(shù)完全對(duì)稱。靜態(tài)時(shí)功放的輸出端O點(diǎn)對(duì)地的電位應(yīng)為零，即VO=0，常稱O點(diǎn)為“交流零點(diǎn)”。電阻R1接地，一方面決定了同相放大器的輸入電阻，另一方面保證了靜態(tài)時(shí)同相端電位為零，即V+=0。由于運(yùn)放的反相端經(jīng)R3、RP1接交流零點(diǎn)，所以V-=0。故靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的輸出Vc=0。調(diào)節(jié)RP1電位器可改變功放的負(fù)反饋深度。電路的靜態(tài)工作點(diǎn)主要由

22、I0決定，I0過(guò)小會(huì)使晶體管T2、T4工作在乙類狀態(tài)，輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)交越失真，I0過(guò)大會(huì)增加靜態(tài)功耗使功放的效率降低。綜合考慮，對(duì)于數(shù)瓦的功放，一般取I0=1mA3mA，以使T2、T4工作電甲乙類狀態(tài)。 第5章.制作與安裝5.1 PCB制作5.1.1PCB制作的操作說(shuō)明開(kāi)始引入網(wǎng)絡(luò)表生成網(wǎng)絡(luò)表PCB系統(tǒng)設(shè)置修改封裝與布局設(shè)置PCB規(guī)則存盤(pán)打印結(jié)束自動(dòng)布線設(shè)計(jì)與繪之原理圖手工調(diào)整布線 圖5.1 PCB生成流程圖5.1.2 據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電路原理圖,并完成原理圖的繪制。對(duì)于簡(jiǎn)單的原理圖也可以進(jìn)行直接的PCB板繪制。PCB圖如附錄B所示。a. 據(jù)原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，這部分PROTEL99是自動(dòng)進(jìn)行的，

23、只需要用戶單“create Netlist”即可；b. 網(wǎng)絡(luò)表有也是原理圖與印制電路板的接口；c. 規(guī)劃電路板的結(jié)構(gòu)，即確定電路板的框架，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；d. 引入第二步生成的網(wǎng)絡(luò)表和零件封裝，讓原理圖與印制電路板連接起來(lái)；e. 引入網(wǎng)絡(luò)表后系統(tǒng)將根據(jù)規(guī)則對(duì)零件自動(dòng)布局進(jìn)行飛線；f. 修改封裝與布局，這是自動(dòng)布線的前提；g. Protel 99 SE自動(dòng)布線比較完善，它采用最先進(jìn)的無(wú)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?；谛螤畹膶?duì)角線自動(dòng)布線技術(shù)；h. 自動(dòng)布線后，如果有不滿的地方，我們可以進(jìn)行手工調(diào)整；i. 存盤(pán)并打??；j. 結(jié)束。5.2安裝工藝安裝工藝是制作工程中最關(guān)鍵的一步，它承接上面的設(shè)計(jì)性工作和下面的調(diào)試工作。

24、為此我們做了大量的學(xué)習(xí)和練習(xí)，具體理論學(xué)習(xí)知識(shí)如下：5.2.1焊接技術(shù) 裝接電路的主要工作是在電路板上焊接電子元器件,焊接質(zhì)量的好壞直接影響著電路的性能,焊接質(zhì)量主要取決于四個(gè)條件:焊接工具,焊劑,焊料,焊接技術(shù). 為保證焊接質(zhì)量,要求焊點(diǎn)光亮,圓滑,無(wú)虛焊. a.元件引線要刮凈,最好先掛錫再焊.因?yàn)橐€表面經(jīng)常有氧化物或油漬,不易吃錫,焊接起來(lái)困難,即使勉強(qiáng)焊上也容易形成虛焊,因而必須將氧化物或油漬刮除干凈. b.焊接溫度和時(shí)間要掌握好.溫度不夠,焊錫流動(dòng)性差,很容易凝固;溫度過(guò)高,焊錫流淌,焊點(diǎn)又不易存錫,兩種情況都不易焊好.一般焊接時(shí)讓烙鐵頭的溫度高于焊錫熔點(diǎn),烙鐵頭與焊點(diǎn)接觸時(shí)間以使焊

25、點(diǎn)錫光亮,圓滑為宜.如果焊點(diǎn)不亮或形成豆腐渣狀,說(shuō)明溫度不夠,焊接時(shí)間太短.這種情況由于焊劑沒(méi)能充分揮發(fā),很容易形成虛焊.此時(shí)需要增加焊接溫度,只要將烙鐵頭在焊點(diǎn)上多停留些時(shí)間即可,不必加壓力或來(lái)回移動(dòng). c.扶穩(wěn)不晃,上錫適量.焊接時(shí),被焊物體必須扶穩(wěn)扶牢,特別在焊錫凝固過(guò)程中不能晃動(dòng)被焊元器件,否則很容易造成虛焊.烙鐵沾錫多少要根據(jù)焊點(diǎn)大小來(lái)決定,最好所沾錫量能包住被焊物.如果一次上錫不夠,可以下次填補(bǔ),但要注意再次填補(bǔ)焊錫時(shí),一定要待上次的錫一同熔化后方可移開(kāi)烙鐵頭,使焊點(diǎn)熔結(jié)為一體. d.電子電路常有一些基本單元組成,電路重復(fù)性和規(guī)律性較強(qiáng).焊接時(shí),一般先將電阻,電容,二極管等元件引線

26、彎曲成所需形狀,依次插入焊孔,并設(shè)法使元件排列整齊,然后統(tǒng)一焊接.檢查焊點(diǎn)后剪去過(guò)長(zhǎng)引線,最后焊接三極管,集成電路.器件的焊接時(shí)間一般要短一些,引腳也不宜剪得太短,防止焊接時(shí)燙壞管子.初學(xué)者可用鑷子夾住管腳進(jìn)行焊接. e.焊接結(jié)束,首先檢查電路有無(wú)漏焊,錯(cuò)焊,虛焊等問(wèn)題.檢查時(shí)可用尖嘴鉗或鑷子將每一個(gè)元件拉一拉,看有無(wú)松動(dòng),特別是要察看三極管管腳是否焊牢,如果發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象,要重新焊接. 5.2.2印制電路板安裝與焊接印制電路板的裝焊在整個(gè)電子產(chǎn)品制造中處于核心的地位，可以說(shuō)一個(gè)整機(jī)產(chǎn)品的“精華”部分都裝在印制板上，其質(zhì)量對(duì)整機(jī)產(chǎn)品的影響是不言而喻的。盡管在現(xiàn)代生產(chǎn)中印制板的裝焊已經(jīng)日臻完善，

27、實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但在產(chǎn)品研制，維修領(lǐng)域主要還是手工操作；況且手工操作經(jīng)驗(yàn)也是自動(dòng)化獲得成功的基礎(chǔ)。5.2.3印制板和元器件檢查 裝配前應(yīng)對(duì)印制板和元器件進(jìn)行檢查， 內(nèi)容主要包括：.印制板：圖形，孔位及孔徑是否符合圖紙，有無(wú)斷線，缺孔等，表面處理是否合格，有無(wú)污染或變質(zhì)。.元器件：品種，規(guī)格及外封裝是否與圖紙吻合，元器件引線有無(wú)氧化，銹蝕。對(duì)于要求較高的產(chǎn)品，還應(yīng)注意操作時(shí)的條件，如手汗影響錫焊性能，腐蝕印制板，使用的工具如改錐，鉗子碰上印制板會(huì)劃傷銅箔，橡膠板中的硫化物會(huì)使金屬變質(zhì)等。5.2.4元器件引線成型 如5.2.1所示，是印制板上裝配元器件的部分實(shí)例，其中大部分需在裝插前彎曲成型。彎曲成

28、型的要求取決于元器件本身的封裝外形和印制板上的安裝位置，有時(shí)也因整個(gè)印制板安裝空間限定元件安裝位置。圖5.2.1印刷板上元器件引線成型1. 元器件引線成型要注意以下幾點(diǎn)： （1） 所有元器件引線均不得從根部彎曲。因?yàn)橹圃旃に嚿系脑?，根部容易折斷。一般?yīng)留15mm以上（圖5.2.2）。 圖5.2.2元器件引線彎曲（2）彎曲一般不要成死角，圓弧半徑應(yīng)大于引線直徑的12倍。（3）要盡量將有字符的元器件面置于容易觀察的位置，如圖5.2.3所示。圖5.2.3元器件成型及插裝時(shí)主義標(biāo)記位置5.2.5元器件插裝 （1）貼板與懸空插裝如圖5.2.4（a）所示，貼板插裝穩(wěn)定性好，插裝簡(jiǎn)單；但不利于散熱，且對(duì)某

29、些安裝位置不適應(yīng)。懸空插裝，適應(yīng)范圍廣，有利散熱，但插裝較復(fù)雜，需控制一定高度以保持美觀一致。如圖5.2.4（b）所示，懸空高度一般取26mm。 圖5.2.4遠(yuǎn)去見(jiàn)插裝形式插裝時(shí)具體要求應(yīng)首先保證圖紙中安裝工藝要求，其次按實(shí)際安裝位置確定。一般無(wú)特殊要求時(shí)，只要位置允許，采用貼板安裝較為常用。（2）安裝時(shí)應(yīng)注意元器件字符標(biāo)記方向一致，容易讀出。圖5.2.5所示安裝方向是符合閱讀習(xí)慣的方向。圖5.2.5安裝方向符號(hào)閱讀習(xí)慣（3）安裝時(shí)不要用手直接碰元器件引線和印制板上銅箔。（4）插裝后為了固定可對(duì)引線進(jìn)行折彎處理（圖5.2.6）。 圖5.2.6元器件引線折彎固定5.2.6 印制電路板的焊接 焊接

30、印制板，除遵循錫焊要領(lǐng)外，以下幾點(diǎn)須特別注意： （1） 電烙鐵，一般應(yīng)選內(nèi)熱式2035W或調(diào)溫式，烙鐵的溫度不超過(guò)300的為宜。烙鐵頭形狀應(yīng)分局印制板焊盤(pán)大小采用鑿形或錐形，目前印制板發(fā)展趨勢(shì)是小型密集化，因此一般常用小型圓錐烙鐵頭。（2） 加熱方法，加熱時(shí)應(yīng)盡量使烙鐵頭同時(shí)接觸印制板上銅箔和元器件引線（圖5.2.7）。對(duì)較大的焊盤(pán)（直徑大于5mm）焊接時(shí)可移動(dòng)烙鐵，即烙鐵繞焊盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，以免長(zhǎng)時(shí)間停留一點(diǎn)導(dǎo)致局部過(guò)熱，如圖八所示。圖5.2.7烙鐵對(duì)焊點(diǎn)加熱（3） 金屬化孔的焊接，兩層以上電路板的孔都要進(jìn)行金屬化處理。焊接時(shí)不僅要讓焊料潤(rùn)濕焊盤(pán)，而且孔內(nèi)也要潤(rùn)濕填充。因此金屬化孔加熱時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)于單面

31、板。圖5.2.8大盤(pán)烙鐵焊接 圖5.2.9金屬化孔德焊接（4） 焊接時(shí)不要用烙鐵頭摩擦焊盤(pán)的方法增強(qiáng)焊料潤(rùn)濕性能，而要靠表面清理和預(yù)焊。（5） 耐熱性差的元器件應(yīng)使用工具輔助散熱。5.2.7焊后處理（1） 剪去多余引線，注意不要對(duì)焊點(diǎn)施加剪切力以外的其他力。（2） 檢查印制板上所有元器件引線焊點(diǎn) ，修補(bǔ)缺陷。（3） 根據(jù)工藝要求選擇清洗液清洗印制板。一般情況下使用松香焊劑后印制板不用清洗。5.2.8導(dǎo)線焊接導(dǎo)線焊接在電子產(chǎn)品裝配中占有重要位置。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)故障的電子產(chǎn)品中，導(dǎo)線焊點(diǎn)的失效率高于印制電路板，有必要對(duì)導(dǎo)線的焊接工藝給予特別的重視。5.2.9常用連接導(dǎo)線 電子裝配常用導(dǎo)線有三類，

32、如圖十所示。圖5.2.10常用導(dǎo)線（1） 單股導(dǎo)線，絕緣層內(nèi)只有一根導(dǎo)線，俗稱“硬線”容易成形固定，常用于固定位置連接。漆包線也屬此范圍，只不過(guò)它的絕緣層不是塑膠，而是絕緣漆。（2） 多股導(dǎo)線，絕緣層內(nèi)有467根或更多的導(dǎo)線，俗稱“軟線”，使用最為廣泛。（3） 屏蔽線，在弱信號(hào)的傳輸中應(yīng)用很廣，同樣結(jié)構(gòu)的還有高頻傳輸線，一般叫同軸電纜的導(dǎo)線。第6章.調(diào)整與測(cè)試實(shí)踐表明，新安裝完成的電路板，往往難于達(dá)到預(yù)期的效果。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周全地考慮到元件值的誤差、器件參數(shù)的分散性等各種復(fù)雜的客觀因素，此外，電路板安裝中仍有可能存在沒(méi)有查出的錯(cuò)誤。通過(guò)電路板的測(cè)試和調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的

33、不足，并查出電路安裝中的錯(cuò)誤，然后采取措施加以改進(jìn)和糾正，就可使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。6.1話筒放大器與混合前置放大器設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)電路由話筒放大與混合前置放大兩級(jí)電路組成。其中第一部分A1組成同相放大器，具有很高的輸入阻抗，能與高阻話筒配接作為話筒放大器電路，其放大倍數(shù)Av1為Av1=1+ R12/R11=8.5（18.5dB） （6.1.1）四運(yùn)放LM324的頻帶雖然很窄（增益為1時(shí)，帶寬為1MHz），但這里放大倍數(shù)不高，故能達(dá)到fH= 10kHz的頻響要求?；旌锨爸梅糯笃鞯碾娐酚蛇\(yùn)放A2組成，這是一個(gè)反向加法器電路，電壓V02的表達(dá)式為 （6.1.2）根據(jù)圖6.1.1的增益分配，混合級(jí)的輸

34、出電壓V0237.5mV，而話筒放大器的輸出V01已經(jīng)達(dá)到了V02的要求，即V01=Av1V11=42mV，所以取R21=R22。錄音機(jī)輸出插孔的信號(hào)V12一般為100mV，已經(jīng)遠(yuǎn)大于V02的要求，所以對(duì)V12要進(jìn)行適當(dāng)衰減，否則輸出會(huì)產(chǎn)生失真。取R23=100k，R22=R21=39k。2. 話放級(jí)與混合級(jí)仿真圖如6.1.1 ，仿真波形如圖6.1.2 。圖6.1.1話放級(jí)與混合級(jí)仿真6.1.2話放級(jí)與混合級(jí)仿真波形6.2 音調(diào)控制器1.音調(diào)控制器的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定音調(diào)控制器的電路如圖6.2.1所示。運(yùn)算放大器選用單電源供電的四運(yùn)放LM324，其中RP33稱為音量控制電位器，其滑臂在最上端時(shí)，

35、音箱放大器輸出最大功率。根據(jù)低頻區(qū)fLX與高頻區(qū)fHX處提升量或衰減量x(dB)與轉(zhuǎn)折頻率關(guān)系得到轉(zhuǎn)折率fL2及fH1： 則 則 當(dāng)ffL1時(shí)C32可視開(kāi)路則 AvL=（RP31+R32）/R3120dBR31、R32、RP31不能取得太大，否則運(yùn)放漂移電流的影響不可忽略，但也不能太小，否則流過(guò)它們的電流將超出運(yùn)放的輸出能力。一般取幾千歐幾百千歐?，F(xiàn)取RP31=470k，R31=R32=47k則AvL=（RP31+R32）/R31=1+RP31/R31=11（20.8dB）根據(jù)式fL1=1/2RP31C32得； 取標(biāo)稱值0.01F，即C31=C320.01F。根據(jù)：Ra=Rb=Rc=3R1=3

36、R2=3所以對(duì)等效電路R34=R31=R32=47k，Ra=3R34=141k因?yàn)?AvH=（Ra+R33）/R3320dB所以 R33=Ra/10=14.1k取標(biāo)稱值13K因?yàn)?所以 取標(biāo)稱值510pF 取 RP32=RP31=470k，RP33=10k，級(jí)間耦合與隔直電容C34=C35=10F圖6.2.1音調(diào)控制電路2.音調(diào)控制器的電路仿真6.2.2音調(diào)控制器的仿真圖.6.3 功率放大器功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載RL(揚(yáng)聲器)提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小，功率盡可能的高。有用集成運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)和晶體管

37、組成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器。（1）.集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器由集成運(yùn)放與晶體管組成的OCL功率放大器電路如圖6.3.1所示。其中，運(yùn)放為驅(qū)動(dòng)級(jí)。晶體管T1T4組成復(fù)合式晶體管互補(bǔ)對(duì)稱電路。 圖6.3.1 集成運(yùn)放與晶體管組成的功率放大器由分析電路可得功率放大器的參數(shù)確定如下: R1=47K R2=1K R3=10K R4=11K R5=11K R6=240K R7=240K R8=R9=1K R10=100K R11=100K R12=10K C1=10F C2=10F C3=0.1F RL=8K功放在交流信號(hào)輸入時(shí)的工作工程如下：當(dāng)音頻信號(hào)Vi為正半周時(shí)，運(yùn)放的輸出

38、電壓VC上升，VB亦上升，結(jié)果T3、T4截止，T1、T2導(dǎo)通，負(fù)載RL中只有正向電流IL,且隨Vi增加而增加。反之，當(dāng)Vi為負(fù)半周時(shí)，負(fù)載RL中只有負(fù)向電流IL且隨Vi的負(fù)向增加而增加。只有當(dāng)Vi變化一周時(shí)負(fù)載RL才可獲(2) 集成功率放大器 由兩片LA4100接成的BTL（Balanced Transformerless）功率放大器的電路如圖6.3.2 所示。輸入信號(hào)Vi經(jīng)LA4100（1）放大后，獲得同相輸出電壓VO1，其電壓增益AVIR11/RF（40dB）。VO1經(jīng)外部電阻R1、RF2分壓加到LA4100（2）的反輸入端，衰減量為RF2/（R1+RF2）（-40 dB），這樣兩個(gè)功率放

39、大器的輸入信號(hào)大小相等，方向相同。如果使LA4100（2）的電壓增益AV2=（R2/R11）/RF2AV1，則兩個(gè)功放的輸出電壓VO1與VO2大小相等，方向相反，因而RL兩端的電壓VL=2VO1。輸出功率PL=（2VO1）2/RL=4 VO12/RL。可見(jiàn)接成BTL電路形式后，輸出功率在理論上比OTL電路的功率要增加4倍。由于電路不完全對(duì)稱，實(shí)際上獲得的輸出功率只有OTL電路的23倍。雙聲道集成功率放大器的內(nèi)部就有兩個(gè)完全相同的集成功放，可以接成BTL電路。圖6.3.2 LA4100接成BTL電路電路功率放大器仿真波形如圖6.3.3所示：圖6.3.3功率放大器仿真波形第7章心得體會(huì)隨著世紀(jì)的更迭的腳步,伴著新年鐘聲的敲響,幾天忙碌的課程設(shè)計(jì)也漸漸拉下帷幕。一段時(shí)間忙碌的身影和奔波的腳步之后，使我在這個(gè)過(guò)程中體會(huì)到了什么是苦,什么是累,什么是開(kāi)心，什么是快樂(lè)。忙碌之后看到屬于自己的這份課程設(shè)計(jì)，心中也體會(huì)到了成功之后的那份喜悅和安慰,也使我在這一段時(shí)間留下了一份美好的回憶！對(duì)于課程設(shè)計(jì)，以前在我的腦海中一直是一個(gè)陌生的名詞。在老師給定課題的那一刻,我雖然不知道怎么去做，但我默默的下定