電子設(shè)計大賽論文-立體聲音頻功率放大電路

1、河 北 科 技 大 學(xué)第 二 屆 電 子 設(shè) 計 大 賽 姓 名： 學(xué) 院： 電氣信息學(xué)院 組 別： 模擬組 項 目： 立體聲音頻功率放大電路 指導(dǎo)老師： 2010年 11 月 22 日一、摘要2二、設(shè)計方案題目解析：2三、電路設(shè)計：31、系統(tǒng)方案32、雙聲道主體電路的制作：33、保護電路44、單片機控制電路45、音調(diào)調(diào)節(jié)電路5四、電路調(diào)試與測試結(jié)果6附錄8立體聲音頻功率放大電路一、摘要更具設(shè)計要求電路由雙聲道主體功放電路、保護電路、四音源選擇電路、音量調(diào)節(jié)電路、音調(diào)調(diào)節(jié)電路、聲道選擇電路、功能顯示電路、agc自動增益控制電路、低中高音區(qū)指示電路和直流穩(wěn)壓電源組成。雙聲道主體功放電路由三極管、

2、電容、電阻和電感搭建而成。保護電路是選用的upc1237保護集成電路。通過單片機89s52控制雙聯(lián)繼電器實現(xiàn)四音源的選擇，通過對多路模擬開關(guān)cd4051實現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)、聲道的選擇，低中高音區(qū)指示和通過液晶顯示電路的功能狀態(tài)，通過阻容濾波電路實現(xiàn)音調(diào)的調(diào)節(jié)，直流穩(wěn)壓電源為整個電路供電是整個電路能夠穩(wěn)定的運行。關(guān)鍵字：音頻功率放大 upc1237 89s52 cd4051 lcd1602二、設(shè)計方案題目解析：根據(jù)題目要求，設(shè)計并制作一個立體聲音頻功率放大器，實現(xiàn)對信號的無失真放大。主要性能指標有：在輸入正弦信號電壓幅度為500mv-1v，等效負載電阻rl=8;時，放大器滿足以下要求：（1）額定輸出

3、功率po10w；（2）頻率響應(yīng)：20hz-20khz；（3）諧波失真3%；（4）在po下的效率55%；（5）信噪比80db。發(fā)揮部分：（1）制作4音源選擇電路，用輕觸開關(guān)實現(xiàn)音源轉(zhuǎn)換；（2）制作音調(diào)控制電路，音調(diào)控制范圍12db；（3）制作數(shù)字音量控制電路，用兩只輕觸開關(guān)分別實現(xiàn)音量的加減；（4）低中高音區(qū)指示，用指示燈指示當(dāng)前輸入信號的音區(qū)；（5）agc（自動增益控制）。三、電路設(shè)計：經(jīng)過分析可知電路需分塊制作，雙聲道主體功放電路是整個電路的核心部分，單片機控制電路是很重要的輔助功能，揚聲器保護電路也是必不可少的。由此確定系統(tǒng)方案如下。1、系統(tǒng)方案 圖1 直流穩(wěn)壓電源和保護電路，圖中未畫出。

4、 2、雙聲道主體電路的制作：左右兩個聲道的功放電路一樣，分別接音源輸出的左右聲道。（1）電路原理圖如下（2）前級輸出的信號經(jīng)r1和c2的低通濾波電路，消除了串入的高頻干擾。輸入級差分管是npd5565孿生場效應(yīng)管， 噪聲很低，輸入阻抗高且隨頻率變化較小，對前級輸入信號的損耗較小。vt1和vt2通過場效應(yīng)管和三極管構(gòu)成共源共射電路，是高頻放大能力和線性得以提高。vt3和vt4構(gòu)成第一級的恒流源。通過調(diào)節(jié)rp1可以是輸出的中點電壓控制在1mv以內(nèi)。vt10構(gòu)成共基電路，通過這個管子組成平衡電路，使兩側(cè)差分的電流一致性提高。第一級的r2和r3的直流壓降作為第二級差分輸入管vt8和vt9的偏置電壓，第

5、二級的靜態(tài)電流主要有r21決定。r10和r11主要調(diào)整音色。vt11和r31、r32、rp2構(gòu)成電流放大級的偏置。c17和c18是反饋電容，降低整個電路高頻瞬態(tài)失真。輸出級是三級達林頓式，有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗，有較大的動態(tài)范圍和足夠的推動力。輸出級的后面的r8和c25，補償揚聲器阻抗，使得揚聲器在全頻范圍內(nèi)接近純阻抗，提高穩(wěn)定裕度，預(yù)防自激。后面的電感主要是抑制揚聲器的反電動勢對放大電路的影響。c22是擔(dān)任相位超前補償。c20和c21是相位滯后補償。vd1和vd2減小電流放大級波動對電壓放大級的影響。3、保護電路（1）電路圖如下（2）保護電路選用經(jīng)典的upc1237保護電路，取消了

6、大功率管的過流保護功能。當(dāng)電路中的電流過大可通過控制繼電器實現(xiàn)對揚聲器的保護作用。4、單片機控制電路（1）電路原理圖如下1.如圖電路構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)，通過按鍵可以使單片機實現(xiàn)上電復(fù)位。通過三極管8550驅(qū)動雙聯(lián)繼電器使繼電器實現(xiàn)吸合與斷開，從而實現(xiàn)4音源選擇功能。2.數(shù)字音量控制通過多路模擬開關(guān)cd4051實現(xiàn)8路分別導(dǎo)通，控制電阻的分壓比來實現(xiàn)音量的加減。3.顯示功能運用了液晶顯示技術(shù)，通過單片機控制lcd 1602可以實現(xiàn)音源、音量以及聲道的顯示功能，使音頻功率放大器更加人性化，為使用提供了很大的方便。5、音調(diào)調(diào)節(jié)電路（1）電路圖如下（2）電路有兩塊ne5532組成的高中低音音調(diào)控制電路

7、。信號經(jīng)u1（作緩沖放大及隔離作用，避免負載對信號源的影響）進入有電阻電容組成的三個頻率均衡電路（分別調(diào)節(jié)高音、中音、低音），調(diào)節(jié)rp1-rp3，相應(yīng)的低中高音頻信號進入有u2及其反饋電路組成的反相放大器電路，調(diào)節(jié)rp1-rp3提升或衰減高中低音，實現(xiàn)音調(diào)調(diào)節(jié)作用。經(jīng)試驗可實現(xiàn)對頻率1khz以上的信號的衰減，實現(xiàn)音調(diào)調(diào)節(jié)。四、電路調(diào)試與測試結(jié)果（1）設(shè)計的電路圖進行焊接，用示波器觀察在不同頻率輸入信號下輸出信號的波形，并記錄波形。（2）以下是功放電路在不同頻率方波信號輸入下的輸出波形1khz10khz 20khz 50khz測試結(jié)果顯示放大電路可以把10khz的方波基本沒有失真的放大，沒有過沖

8、。在50khz的方波輸入下失真稍微明顯，經(jīng)調(diào)試知加大電源電壓可使失真明顯減小。在輸入正弦信號峰峰值達到500mv時輸出信號即可使8的負載達到10w以上。頻率響應(yīng)可以達到60hz以上。已經(jīng)滿足設(shè)計要求。（3）音調(diào)調(diào)節(jié)電路的功能是降低高頻信號的幅值，對低頻信號幾乎是原樣輸出，實驗對聲波的過濾。（4）單片機控制電路，基本實現(xiàn)了對音量的調(diào)節(jié)，聲道的轉(zhuǎn)換，四音源的選擇并由液晶把當(dāng)前的功能狀態(tài)顯示出來。音量分八段調(diào)節(jié)，可從18自由調(diào)節(jié)。聲道可以選左聲道導(dǎo)通，右聲道導(dǎo)通和雙聲道全導(dǎo)通。四音源可以自由切換。參考文獻： 1魏濤. 一款為書架箱設(shè)計的“膽味”晶體管功放.無線電 2009年第2期2童詩白 華成英.

9、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社3閆石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社4張迎新. 單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）. 國防工業(yè)出版社附圖1附圖2附3單片機程序/*名稱：功放控制程序功能：實現(xiàn)聲道切換，音量加減，音源切換*/#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define lcd_data p0 /代表向lcd輸入的數(shù)據(jù)#define busy 0x80 /用于檢測lcd狀態(tài)字中的busy標識sbit vol_p = p10;sbit vol_m = p11;sbit key

10、_track = p14;sbit relay_u = p12;sbit relay_d = p13;sbit relay1 = p21;sbit relay2 = p22;sbit relay3 = p23;sbit relay4 = p24;sbit a = p15; sbit m = p16;sbit c = p17; sbit enable1 = p30;sbit enable2 = p31;sbit lcd_rs = p27;sbit lcd_rw = p26;sbit lcd_e = p25;uchar code table= 12 3 4;uchar code dis_num=0

11、123456789;uchar volume=0;uchar relay=0x01;uchar temprelay;uchar track=1;void delay5ms(void) unsigned int tempcyc = 5552; while(tempcyc-);/讀狀態(tài)unsigned char readstatuslcd(void) lcd_data = 0xff; lcd_rs = 0; lcd_rw = 1; lcd_e = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 1; while (lcd_data & busy); /檢測忙信號 return(lcd_data);/*

12、 lcd1602驅(qū)動程序 */寫數(shù)據(jù)void writedatalcd(unsigned char wdlcd) readstatuslcd(); /檢測忙 lcd_data = wdlcd; lcd_rs = 1; lcd_rw = 0; lcd_e = 0; /若晶振速度太高可以在這后加小的延時 lcd_e = 0; /延時 lcd_e = 1;/寫指令void writecommandlcd(unsigned char wclcd,buysc) /buysc為0時忽略忙檢測 if (buysc) readstatuslcd(); /根據(jù)需要檢測忙 lcd_data = wclcd; lc

13、d_rs = 0; lcd_rw = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 0; lcd_e = 1; /lcd初始化void lcdinit(void) lcd_data = 0; writecommandlcd(0x38,0); /三次顯示模式設(shè)置，不檢測忙信號 delay5ms(); writecommandlcd(0x38,0); delay5ms(); writecommandlcd(0x38,0); delay5ms(); writecommandlcd(0x38,1); /顯示模式設(shè)置,開始要求每次檢測忙信號 writecommandlcd(0x08,1); /關(guān)閉顯示 w

14、ritecommandlcd(0x01,1); /顯示清屏 writecommandlcd(0x06,1); / 顯示光標移動設(shè)置 writecommandlcd(0x0c,1); / 顯示開及光標設(shè)置/按指定位置顯示一個字符void displayonechar(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char ddata) y &= 0x1; x &= 0xf; /限制x不能大于15，y不能大于1 if(y)x |= 0x40; /當(dāng)要顯示第二行時地址碼+0x40; x |= 0x80; /算出指令碼 writecommandlcd(x, 0)

15、; /這里不檢測忙信號，發(fā)送地址碼 writedatalcd(ddata);void main()a=0x00;m=0x00;c=0x00;enable1=0;enable2=0;/*p0=0xfe;relay=0x01;*/relay1=0;relay2=1;relay3=1;relay4=1;lcdinit();displayonechar(0,0,s);displayonechar(1,0,r);displayonechar(2,0,c);displayonechar(4,0,1);displayonechar(7,0,t);displayonechar(8,0,r);displayon

16、echar(9,0,a);displayonechar(10,0,c);displayonechar(11,0,k);displayonechar(13,0,a);displayonechar(0,1,v);displayonechar(1,1,o);displayonechar(2,1,l);displayonechar(4,1,1);displayonechar(5,1,|);while(1)if(!vol_p)delay5ms();if(!vol_p)if(volume0)volume-;c=volume/4;m=(volume%4)/2;a=volume%2;displayonecha

17、r(volume+6,1, );displayonechar(4,1,dis_numvolume+1);while(!vol_m);if(!relay_u)delay5ms();if(!relay_u)if(relay1)&0x01;relay3=(relay&0x04)2)&0x01;relay4=(relay&0x08)3)&0x01; temprelay=relay; displayonechar(4,0,tabletemprelay);while(!relay_u);if(!relay_d)delay5ms();if(!relay_d) if(relay1)relay/=2;relay1=(relay&0x01)&0x01;relay2=(relay&0x02)1)&0x01;relay3=(relay&0x04)2)&0x01;relay4=(relay&0x08)3)&0x01; temprelay=relay; displayonechar(4,0,tabletempr