电子设计大赛论文-立体声音频功率放大电路.doc

河北科技大学第二届电子设计大赛河 北 科 技 大 学第 二 届 电 子 设 计 大 赛 姓 名： 学 院： 电气信息学院 组 别： 模拟组 项 目： 立体声音频功率放大电路 指导老师： 2010年 11 月 22 日一、摘要2二、设计方案题目解析：2三、电路设计：31、系统方案32、双声道主体电路的制作：33、保护电路44、单片机控制电路45、音调调节电路5四、电路调试与测试结果6附录8立体声音频功率放大电路一、摘要更具设计要求电路由双声道主体功放电路、保护电路、四音源选择电路、音量调节电路、音调调节电路、声道选择电路、功能显示电路、agc自动增益控制电路、低中高音区指示电路和直流稳压电源组成。双声道主体功放电路由三极管、电容、电阻和电感搭建而成。保护电路是选用的upc1237保护集成电路。通过单片机89s52控制双联继电器实现四音源的选择，通过对多路模拟开关cd4051实现音量的调节、声道的选择，低中高音区指示和通过液晶显示电路的功能状态，通过阻容滤波电路实现音调的调节，直流稳压电源为整个电路供电是整个电路能够稳定的运行。关键字：音频功率放大 upc1237 89s52 cd4051 lcd1602二、设计方案题目解析：根据题目要求，设计并制作一个立体声音频功率放大器，实现对信号的无失真放大。主要性能指标有：在输入正弦信号电压幅度为500mv-1v，等效负载电阻rl=8;时，放大器满足以下要求：（1）额定输出功率po10w；（2）频率响应：20hz-20khz；（3）谐波失真3%；（4）在po下的效率55%；（5）信噪比80db。发挥部分：（1）制作4音源选择电路，用轻触开关实现音源转换；（2）制作音调控制电路，音调控制范围12db；（3）制作数字音量控制电路，用两只轻触开关分别实现音量的加减；（4）低中高音区指示，用指示灯指示当前输入信号的音区；（5）agc（自动增益控制）。三、电路设计：经过分析可知电路需分块制作，双声道主体功放电路是整个电路的核心部分，单片机控制电路是很重要的辅助功能，扬声器保护电路也是必不可少的。由此确定系统方案如下。1、系统方案 图1 直流稳压电源和保护电路，图中未画出。 2、双声道主体电路的制作：左右两个声道的功放电路一样，分别接音源输出的左右声道。（1）电路原理图如下（2）前级输出的信号经r1和c2的低通滤波电路，消除了串入的高频干扰。输入级差分管是npd5565孪生场效应管， 噪声很低，输入阻抗高且随频率变化较小，对前级输入信号的损耗较小。vt1和vt2通过场效应管和三极管构成共源共射电路，是高频放大能力和线性得以提高。vt3和vt4构成第一级的恒流源。通过调节rp1可以是输出的中点电压控制在1mv以内。vt10构成共基电路，通过这个管子组成平衡电路，使两侧差分的电流一致性提高。第一级的r2和r3的直流压降作为第二级差分输入管vt8和vt9的偏置电压，第二级的静态电流主要有r21决定。r10和r11主要调整音色。vt11和r31、r32、rp2构成电流放大级的偏置。c17和c18是反馈电容，降低整个电路高频瞬态失真。输出级是三级达林顿式，有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗，有较大的动态范围和足够的推动力。输出级的后面的r8和c25，补偿扬声器阻抗，使得扬声器在全频范围内接近纯阻抗，提高稳定裕度，预防自激。后面的电感主要是抑制扬声器的反电动势对放大电路的影响。c22是担任相位超前补偿。c20和c21是相位滞后补偿。vd1和vd2减小电流放大级波动对电压放大级的影响。3、保护电路（1）电路图如下（2）保护电路选用经典的upc1237保护电路，取消了大功率管的过流保护功能。当电路中的电流过大可通过控制继电器实现对扬声器的保护作用。4、单片机控制电路（1）电路原理图如下1.如图电路构成单片机最小系统，通过按键可以使单片机实现上电复位。通过三极管8550驱动双联继电器使继电器实现吸合与断开，从而实现4音源选择功能。2.数字音量控制通过多路模拟开关cd4051实现8路分别导通，控制电阻的分压比来实现音量的加减。3.显示功能运用了液晶显示技术，通过单片机控制lcd 1602可以实现音源、音量以及声道的显示功能，使音频功率放大器更加人性化，为使用提供了很大的方便。5、音调调节电路（1）电路图如下（2）电路有两块ne5532组成的高中低音音调控制电路。信号经u1（作缓冲放大及隔离作用，避免负载对信号源的影响）进入有电阻电容组成的三个频率均衡电路（分别调节高音、中音、低音），调节rp1-rp3，相应的低中高音频信号进入有u2及其反馈电路组成的反相放大器电路，调节rp1-rp3提升或衰减高中低音，实现音调调节作用。经试验可实现对频率1khz以上的信号的衰减，实现音调调节。四、电路调试与测试结果（1）设计的电路图进行焊接，用示波器观察在不同频率输入信号下输出信号的波形，并记录波形。（2）以下是功放电路在不同频率方波信号输入下的输出波形1khz10khz 20khz 50khz测试结果显示放大电路可以把10khz的方波基本没有失真的放大，没有过冲。在50khz的方波输入下失真稍微明显，经调试知加大电源电压可使失真明显减小。在输入正弦信号峰峰值达到500mv时输出信号即可使8的负载达到10w以上。频率响应可以达到60hz以上。已经满足设计要求。（3）音调调节电路的功能是降低高频信号的幅值，对低频信号几乎是原样输出，实验对声波的过滤。（4）单片机控制电路，基本实现了对音量的调节，声道的转换，四音源的选择并由液晶把当前的功能状态显示出来。音量分八段调节，可从18自由调节。声道可以选左声道导通，右声道导通和双声道全导通。四音源可以自由切换。参考文献： 1魏涛. 一款为书架箱设计的“胆味”晶体管功放.无线电 2009年第2期2童诗白 华成英. 模拟电子技术基础. 高等教育出版社3闫石. 数字电子技术基础. 高等教育出版社4张迎新. 单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）. 国防工业出版社附图1附图2附3单片机程序/*名称：功放控制程序功能：实现声道切换，音量加减，音源切换*/#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define lcd_data p0 /代表向lcd输入的数据#define busy 0x80 /用于检测lcd状态字中的busy标识sbit vol_p = p10;sbit vol_m = p11;sbit key_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; 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