资源目录
压缩包内文档预览：
编号：6122121
类型：共享资源
大小：21.12MB
格式：ZIP
上传时间：2017-11-23
上传人：超****计
IP属地：浙江
4.8
积分
- 关 键 词：
-
家用
音响
设计
制作
论文
资料
- 资源描述：
-
0045、家用音响设计制作论文资料,家用,音响,设计,制作,论文,资料
- 内容简介：
-
基于 DSP 的音频处理器这个应用例子，我们将了解个人计算机主机内部音频效果处理器的发展。尽管我们选用的的应用很简单，它却是研究大量 DSP 系统应用设计与实现的重要手段。就本例的应用开发平台而言，我们选择 C6xxx EVM 板，因为它不仅集合了前面几个章节中讨论的内容，而且提供了本例音频效果处理器的理想模型。C6xxx EVM 包含了必需的CD 品质立体音频编/解码器，一个快速的 DSP 处理器以及一个 PCI 界面，通过这个接口，可以实时控制音频效果。基本配置下图所示。1.设计目标这个设计实例可分为三部分， （1）硬件平台设计， （2）应用算法设计，即音频处理计算法， （3）主机软件设计。正如上面所提，硬件平台是 TI 的 C6xxxEVM 板。这是一个明智的选择，因为它包含了系统应用所需的主要系统部件，并且，TI 免费提供这一模板的设计。因而这将成为开发特定系统平台的良好开端。此处介绍的音频效果处理器能有效使用时间延续以及可调性时间延续功能来达到简单的样本混响，截边以及和声效果。输出调制器的应用使得输出幅度平坦。所有这些效果都是由主机软件界面来控制的。主机软件通过 PCI 总线进行通信，并控制实时 DSP 算法。主机软件也也能在开始阶段对 DSP 进行初始化，下载必要的音频处理算法，因而并不需要 EPROM进行引导。当 DSP 卡被初始化后，它就可以自主运行，几乎不许要对主机输入。作为主机软件的一部分，效果控制界面提供对对效果算法的异步控制。这使得调制深度，调制速率，延时长度可以实时变化，而不必停止或中断原算法。在下面的章节中，我们将从硬件平台着手，依次研究设计的各个部分。图 10-11 显示了该应用的总结，不同软件的组成部分和接口。2.硬件平台作为此项应用的基本平台，C6xxxEVM 开发平台在第 2.4 章节中有详细叙述。该平台使用的编/解码器接口在第 4.4 章节中有详细介绍。有关直接存储器存取传输，主机端口和高速串行端口部分在第 4 章中也有介绍。因而，我们没有必要再在本章中赘述这部分内容。图 10-12，完整描绘了 TI 的 C6xxxEVM 板，包括 C6xxxDSP，编/ 解码器，存储器部分，主机端口接口和 PCI 总线。 C6xxxEVM 板上的 PCI 接口具有即插即用的功能，并且能支持高速数据传输的主副模式：即 PCI 总线通信初始化可由目标或主机方来驱动。PCI 的即插即用特性管理着寻找地址以及中断分配的各个方面，从而保证不会出现资源冲突的情况。在计算机启动阶段，具有 PCI 接口的器件能自动由计算机的 BIOS 来配置。这意味着插入 PCI 总线的一块 C6xxxEVM 卡将具有动态分配的个人计算机记忆存储地址和中断线。从编程者的角度来看，为了简便起见，TI 提供了软件驱动器来支持 EVM 板。驱动程序是用来查询 EVM 板的 PCI 控制器，并获得该板相关的存储地址和中断分配信息。这是非常有用的，以为它使得用户只需插卡和启动计算机。EVM 的驱动器自动处理用户软件与 EVM 硬件实体间的接口问题，并考虑分配中断与存储器配置。标准 PCI 总线能够以 132MB/S 数据速率进行突发的通信。同样，在主动模式下，每块独立的 PCI 卡能够在很短的时间内完全控制总线，从而完全达到突发的传输速率。这就意味着个人计算机和 PCI 卡双方都不会落后。当然，也可以在典型系统中使用多个外部 PCI 器件，所有器件以时分复用方式工作。所以，连续的传输率将低于 132Mhz的速率。为了使任何系统中的传输速率最大化，最好使用突发模式传输，而不是重复单个字的传输。因为这样可以减少总线请求和请求允许的总耗费。基于工业标准的应用的专用集成电路，ASIC，C6xxx EVM 实现了一个标准的PCI。使用标准 PCI 器件的一个优势是所有的数据传输都是由该器件自行管理的，从而保证了 C6xxx EVM 器件本身不需要处理时间的消耗。PCI 和 ASIC 以及与 C6xxx DSP接口的图示如 10-13 所示：C6xxx EVM 提供的 PCI 允许以下三种方式与 C6xxx DSP 通信。第一种方法是使用一组先进先出列队和邮箱寄存器，每一方可以通过这些来传输数据。当主机方填满了邮箱，DSP 处将会相应产生一个中断信号，从而引发中断服务线 ISR 来收集邮箱数据。同样如果 DSP 方填满了回复邮箱，并在主机方产生一中断信号，就触发了主机数据收集的中断程序。第二种通信方式是应用 JTAG 接口。这一接口可对 DSP 的所有运算进行检测和实时控制。一般而言，这个接口多为软件和硬件调试所使用。CCS 在 C6xxx EVM上调试软件时，也使用 JTAG 界面。PCI 的特殊应用集成电路的第三种界面是 HPI。这个接口允许异步导入 DSP 中的任意内存或外存空间。HPI 使用 DMA 来访问 DSP 的可寻址可存储空间。由于 HPI 使用 DMA 来传输数据，所以当数据在传输过程中，它对核心的实时处理能力的影响很小或几乎没有。HPI 是最佳的用于音频效果处理的接口，并且它将从主机软件控制面板的控制信息传送到 DSP 算法中去。C6xxx EVM HPI 在传输中使用小恩迪安数据格式，即首先传输的半个字的最低位的字组。也就是说，数据必须使用低字/高字的传输次序来传送。 这本身与 PCI 总线和个人计算机相兼容。EVM PCI 接口以及支持的软件允许以字节，字，双字的方式访问 DSP 的任何可寻址存储器空间。HPI 的自动增量功能也支持顺序数据传输。这样可以快速传输一大块数据，而不需要在单个字的传输上表明目的地址。这种顺序地址传输模式使得 PCI 总线真正以群发模式工作。同时，它的数据传输速率接近 PCI 总线的最大数据传输速率。 我们已经说过，传输速率不可能达到全速132MB/s 数据速率。 C6xxx EVM 板上的立体声 CODEC 是 Crystal Semiconductors 生产的标准 16 位多媒体器件。 其音频数据传输中使用串行接口，在接口控制部分采用 8 比特并行总线。CODEC 控制寄存器影射至 DSP 的存储空间，因而它的配制比较简单。 同样，由于这些寄存器映射到 DSP 的存储空间，通过 PCI 的主机断口，可以在主机上显示出来。 这种 CODEC 中，缓冲的串行端口 McBSP 以及 DMA 传输的工作方式在第 4.4 章节中已有详述。3.DSP 软件标准的音频框架音频效果应用使用标准软件框架，它能使 DSP 和 CODEC 初始化，获得并处理音频样本。该框架作为 C6xxx EVM 的一个软件范例， 在 TI 的文件 SPRA598 中有详细说明。由于这里仅作简单介绍，建议感兴趣的读者参考该文件，以便更深入了解音频软件的框架。 该软件框架广泛使用 DSP/BIOS 任务管理软件，这部分在第 2 章中有过介绍。音频处理的软件框架实际上是个能被成功编译和直接执行的核心的应用。该框架将音频样本收集到一个叫做 rx _ pip 的样本缓冲器中。当 rx _ pip 中已经收集了 128 个样本时，一个叫做 audio (.)的用户程序被执行。就如上文所说的那样，不做任何变动，用户程序 audio (.)简单地将 rx _ pip 中的样本复制到输出样本缓冲器 tx _ pip 中，从而获得一个简单的 audio_ thro 应用。这个框架继续使用这种方式工作直到 DSP 停止或重新启动。为了使用音频软件的框架，用户必须将所需的样本处理任务置于 audio (.)函数中，取代从 rx _ pip 到 tx _ pip 的拷贝任务。 用户样本处理任务必须从 rx _ pip 缓冲区提取音频样本，对其进行处理并将处理好的样本置于 tx _ pip 缓冲器中，准备传回CODEC。 当然，在下一列数据到达之前，用户启动程序必须结束对 128 个样本全部进行处理。顺便提下，缺省的采样速率为 48kHz, 数据格式为 16 比特立体声。图 10-15 对音频框架编码的基本运算有详细说明。由于音频软件框架是一个 DSP/BIOS 应用装置，比较容易启动。 所有的数据换冲器（即管道）和软件/硬件中断都由图 10-16 所示 DSP/BIOS 配置工具使用完成。该培植工具是个简单易用的图形用户界面（GUI） ，能辅助用户，将实时应用中可能产生的各种事件连接到某个软件程序，这个程序负责对各个具体事件的处理。在本应用装置中，事件管理器完成数据在 McBSP，串行端口， rx _ pip 与 tx _ pip 的缓冲器之间的传输。 这种硬件中断是在 McBSP 准备好接受新数据时触发的。其他的事件管理器是由诸如 rx _ pip 缓冲器满而 tx _ pip 缓冲器空这些相关软件来触发的。我们所指的事件，是能够触发并请求中断服务程序（即一个事件管理器）的硬件和软件中断。图 10-17 是用 TI CCS 开发一个 DSP 音频应用软件时的屏幕快照。其中，数据存储器视图能够在程序运行中调整不同音频效果的控制参数。可以在屏幕中的 audio.c 中看到效果处理函数的 C 语言程序。4.DSP 软件音频效果算法图 10-18 概括地给出了应用中使用的效果处理法。这种算法是在第 8 章提出的思想上发展起来的，主要用于基本边缘提取，和声，混响和立体声扫描调制效果。在这里我们可以考虑其他软件方法的实现。关于音频效果算法（1）自动音场转移（Autopanner）自动音场转移效果是用 DSP 器件实现的最简单的音效之一。基本上，一个音场转移控制器将一个单声道信号置于左右喇叭之间的某处。自动音场转移做的是完全一样的事情，但位置却反复地在一对立体声喇叭之间变化。音场转移是用基于软件的低频信号发生器控制的，它驱动一个增益控制模块的输入，见图 3-1图 3-1 简单的自动音场转移效果软件形式的增益控制模块很简单，只需要讲进来的音频样值盒当前的增益系数相乘就可以了。增益系数是由信号发生器产生的。信号发生器也相当简单。如果用的是查找表法，需要用两个独立的指针，一个用来控制左声道，另一个用来控制右声道。如果要音频信号的电平在收听范围内保持恒定但同时也要使用面板效果，则信号发生器的波形必须基于一条对数曲线。或者，可以选择简单的正弦波形或斜升波形来产生切换效果，但是信号的电平要被调制。如果音场转移控制信号是基于低频正弦波的，那么左右两个声道的激励在查找表中必须要有 90 度的间隔。这样可以保证能平滑地往返扫过喇叭而音频信号不会同时消失。如果要求接收地信号幅度保持恒定，则对数形式的音场转移波形必须保证中间位置同时处在左右两个声道的-3dB 处，见图 3-2 所示图 3-2 保证接收幅度恒定的面板波形图 3-2 的图表说明了用以驱动左右两个声道的波形。显然两个声道可以使用相同的查找表，但是查找表中的指引位置是不同的，而且总是朝相反的方向移动。只要查找表的精度是够高，由面板位置调制造成的拉链噪声就听不到。通常长为 128 个采样点的查找表就足够了。在光盘盒 DSPStore 上可以找到在 PC 机上可执行的自动面板程序以及基于 C6xxx 的版本。（2）人工混响通常，在录音棚内录制的作品缺少空间感，这是由于大多数录音棚的声学结构都是被设计成无反射的。这么做是故意的，因为我们可以在录音完成之后在通过电子手段人为地加上声学特性，这使得录音工程师对最后录制完成地素材有更好地控制。使用人工混响处理器，录音地环境可以模拟小房间、大厅和教堂等等。原先模拟混响的做法是在隔音室内悬挂大面积的金属板，上面再装上传感器。音频信号进入输入传感器，同时在金属板间产生激荡。金属板的其他地方安装了一组接受传感器，用以接收反射信号。还有一种叫做“延迟线”的方法，就是改为悬挂弹簧片。虽然这种物理方法能取得混响效果，但是听起来不自然，而且录音工程师很难对混响的特性进行控制。现在的方法都使用 DSP 技术，而且已经发明了很多实现途径，所以已经能够对音频信号的反射特性进行精确的控制。在详细考虑如何设计基于 DSP 的混响模拟器之前，研究一下音场的特性是很值得的。当声源在封闭空间内发出声波后，声波会在空间的边界表面上反射多次，最后声压一直衰减到听不见。封闭空间的大小和边界表面的“质量”都会影响声音衰减的时间。假设两个房间的素材是一样的，则大房间的衰减时间比小房间长。声波在空间内的来回反射，反射时间的标准估算方法被称作 RT60。这种方法是由 W.C.Sabine 发明的，和空间的大小以及声压衰减 60dB 所需的时间有关。早先提到的“质量”指的是空间内材料吸收声音的水平。硬质材料吸收得少，反射得多；柔软得材料吸收得多，明显地削弱反射特性。同时需要注意地是大多数材料都有各自地频率响应，有些吸收高频反射低频，有些却正相反。使用地材料、空间的大小和音场的形状都对音场的特性有影响。当音场内的声源发射出声波之后，声波到达收听者的方式基本上是可以预测的。见图图 3-3 和图图 3-4。首先，有一部分声波是直接传播到收听者的，也就是没有经过墙壁的表面反射，然后到达的是从最近表面反射的声波。这些声波被称作早反射，通常在 50ms 左右。早反射由人的大脑进行综合后并不产生单独的回声，但是决不能低估了它们的重要性。它们是大脑判断收听空间大小的重要依据。通过延缓早反射到达的时间，人工混响处理器可以使虚拟的环境听起来比真实的大。相对于整个反射过程，早反射的时间在决定音场的大小上要重要得多，反射时间是空间和吸收率得函数，而早反射开始时间则取决于到最近表面得距离。在早反射到达之后有一段“多次反射” ：声音通过很多反射表面之后再到达收听者。图 3-3 收听者听到直接传播、早反射和多次反射的示意图图 3-4 由直接传播、早反射和多次反射组成的混响简单回声模拟器如图 3-5 所示，环形缓冲区可以用来模拟简单得回声。将接收到得采样信号和经过延迟得采样信号混合之后就能在处理器得输出端产生一个回声，当然，先决条件是延迟要大于 40ms，也就是超过大脑最小的综合时间。图 3-5 简单回声模拟器图 3-5 的结构其实就是一个 FIR 滤波器，可以用一个简单的差分方程来描述其响应：Yn=xn+axn-R |a|0; size-)sLeft = (*src & 0xFFF0000)16; /* split L+R chan* data -*/sRight = (*src+ & 0x0000FFFF); /* set L+R input gain -*/sLeft = _mpy(sLeft , i in Gain)15;sRight = _mpy(sRight , i in Gain)15;sMono =_mpy( sLeft + sRight),I Run Stop)15;sByPass = sMono;p = I Fxn%FxBufLngth; /* set modulo pntrs to delay buffer- */q = (i Fxn-iFxDly1-iFxi)%FxBufLngth;q_1 = FxBufLngth;-iFxi-1) % FxBufLngth;r = (iFxn-1) % FxBufLngth; s = (i Fxn-iFxDly1) % FxBufLngth;s FxBuf P = sMono; /*delay modulation & vibrato calcs-*/sFxVib = (fFxfrac) * sFxBuf q_1) + ( 1- fFxfrac) * sFxBuf (q);sMono = (iFxBlend*sFxBufr /1000) + (iFxFdFwd *sFxVib/1000);sFxBufp = sFxBuf p iFxFxdFvk * sFxBuf s/1000-iFxVarFbk *sFxvib/1000;iFxn+;sLeft = sRight = sMono;if (iByPassFlag = = 1) /* test for time delay FX bypass -*/sLeft = sRight = sByPass;If (ipanFlag = = 1) /* enable or disable auto-pan effect -*/sLeft = _mpy (sLeft , sPanL_ gain)15;sRight = _mpy (sRight, sPanR_ gain)15;*dst+ = (Uns) (sLeft & 0x0000FFFF)HANDLE evm6x_open ( int board_index, BOOL exclusive _flag )；板索引用标识系统中每一块连接的 EVM 板。索引为零，如果系统中只有一块 EVM 板，该板的 board _ index 值即为零。 Exclusive _ flag 定义了 EVM 板的打开方式。在互相排斥的模式下，任何时刻只能有一个主应用程序与 EVM 板相连接和通信。但是在互相排斥模式下，可以打开任意数量的主应用程序。evm6x_open 返回的句柄被其他的 API函数所调用，来标示和连接打开的 EVM 板。接下来的 C 语言代码（程序 10-2）用来打开，重新启动一块 EVM 板，下载并运行 COFF 应用程序。事实上，我们不赞成这样简单的执行顺序，以为它并没有进行错误检查。在某些情况下，它会导致 EVM，PCI总线甚至 PC 被锁乃至死机。第 10.2.6 中我们曾讨论过一个更好的代码。这种代码使用异常软件来捕获错误信息，并终止主机应用程序以防止主机死机。程序 10-2 TI C6xxx EVM 主机示范程序# include “evm6xdll.h”Handle BrdHandle = NULL;BrdHandle = evm6x_open(0, true);Evm6x_reset_board (BrdHandle);Evm6x_reset_dsp (BrdHandle, MapMode0);Evm6x_coff_load (BrdHandle, Null, audCOFF. Out, false, false, false);Evm6x_unreset_dsp (BrdHandle); / DSP application runs from hereEvm6x_close (BrdHandle); 6主机应用软件音频效果控制界面在开始主机数据传输之前，使用 EVM6x 主机库函数的任何应用程序会执行一些操作。这是很重要的。在运行任何软件之前，将 DSP 初始化为已知是比较明智的。同时，HPI 的某些部分以及 PCI 总线必须正确设置，这样才能防止 PCI 阻塞。音频效果应用的主机部分调用程序 10-3，对 DSP，PCI 和 HPI 接口进行初始化，并下载 DSP COFF 目标文件。程序 10-3 使用 Borland C+ Builder 编写的 C6xxx EVM 主机启动应用程序Void_ fastcall TForm1:EVM Reset Button Click ( Tobject * Sender)Try BrdHndl = evm6x_open (0, true) ;If (BrdHndl = = INVALID _ HANDLE _ VALUE)Throw “Unable to open board with ID 0”If ( ! Evm6x_reset_board (BrdHndl) Throw “Unable to RESET the board”;If ( ! Evm6x_reset_dsp (BrdHndl, HPI_BOOT)Throw “Unable to set required target MAP MODE”; HpiHndl = evm6x_hpi_open (BrdHndl);If (HpiHndl = = NULL)Throw “host port Interface cannot be initialized”;If ( ! Evm6x_init_emif (BrdHndl, 1000)Throw “C6xxx EMIF interface cannot be initialized”;If ( ! Evm6x_set_timeout(BrdHndl,1000)Throw “Time_out set opration failed”;RtrnLngth=SndLngth;Data = 0x00000010;If ( ! Evm6x_hpi_write (HpiHndl,&Data,&RtrnLen,0x01840070)Throw “Cannot set HPI interrupt priority,PCI bus may hang”;If (SndLngth! = RtrnLngth)Throw “Problem with HPI timeout initialisation”;If ( ! Evm6x_coff_load (BrdHndl, HpiHndl,aCOFF.out,false,false,false)Throw “Unable to load DSP Fx application ”;If ( ! Evm6x_unreset_dsp(BrdHndl)Throw “Unable to start DSP application”;Catch(char *message)ShowMessage (Message);Close();用 Borland C+ Builder 编写的主机应用程序代码段使用 try-if throw-catch 的结构顺序来初始化 C6xxx EVM 和下载软件。如果运行失败，有可能发生异常，相关错误信息传出之后，程序自动退出。程序 10-3 所示的函数是一个事件句柄，它与 GUI 按钮EVM Reset Button 的点击相连。该应用程序的 GUI 设计使用大量相似的事件句柄，利用 EVM6x 主机 API 库将数据由 PCI 总线传给 DSP。 程序 10-3 所示的代码 EVM Reset Button Click, 初始化一个软件句柄，并赋给变量 BrdHndl。稍后可以在主机应用程序中使用这个句柄，并访问 EVM 板。一个与BrdHndl 相似的句柄 HpiHndl 指相 HPI。 当 EVM Reset Button Click 句柄运行顺利，所有的 if ()语句被成功执行，不会产生异常，也不会执行 throw-catch 语句。只要你熟悉语法，就能看懂程序 10-3 中的许多语句。代码段中间的 evm6x_hpi_write 语句已经调用，它的意思并不十分明显了。 这里，我们将重新引用这段程序加以讨论。RtrnLngth = SndLngth;Data = 0x00000010; if (!evm6x_hpi_write command, &RtrnLen, 0x01840070)这段代码使用 evm6x_hpi_write 命令，通过 HPI 将数据传给地址为 0x01840070 的存储器。事实上，这个地址就是 C6xxx 的存储映射寄存器地址。该寄存器控制 DMA的传送特别是与辅助 DMA 通道（HPI）相关的 DMA 传送。将数据 0x00000010 传给DMA 辅助通道控制寄存器，同时该通道中的中断优先级增加到最高。给 HPI 端口一个高中断优先级是很重要的。这样可以使主机在处理下一个端口请求之前，不会因为DSP 未结束当前任务而等待和停止运行。事实上，如果 DMA 的优先级很低，而 DSP处理器非常忙，那样 DSP 可以完全忽略 HPI 的请求，虽然这样容易导致 PCI 阻塞和死机。但如果把 PHI 的辅助 DMA 通道设定为高中断优先级，上述情况就不会发生。HPI DMA 的中断优先级只有在主机应用程序启动时才需要被设置。 该应用程序的完整 GUI 如图 10-19 所示。每个按钮，复选框和滑块都对应一个变化事件，事件能导致相应的数据通过 HPI 下载到 DSP 中。和先前提到的音频应用软件设计类似，其中会产生一张符号表，指明 DSP 中每个存储参数的存储器位置。主机应用程序在需要改变参数值时，使用这张符号表可以直接访问其存储空间值。音频效果应用程序的完整代码和全部 GUI 工作在本书网站上可以找到。如果你有C6xxxEVM 板，建议下载并亲自尝试。毕业设计（论文）开题报告题 目： 家用音响设计、制作 院 （系）： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 填表日期： 年 月 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见审查后生效。 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写，或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3学生查阅资料的参考文献应在 5 篇及以上（不包括辞典、手册） ，开题报告的字数要在 1000 字以上。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 4 月 26 日”或“2004-04-26” 。毕业设计（论 文）开题报告1本课题的目的及研究意义1选题目的：为了能将自己学习的模电知识结合自己平时对音响的兴趣结合在一起，所以我决定结合工科基础和自己的兴趣来做出一个家用高保真音响系统，来实现理论与实践的结合。2研究意义：前期查找资料的过程是对我本身，作为一个在信息海洋的现代社会生存的人的甄选知识能力的锻炼，同时让我感觉到我们学习理论知识对我们将来从事的工作起到的重要作用，也让我初步体验到了作为一个技术人员，需要很强的耐心，坚持的性格，才能做出一个令他人，令自己满意的硬件和配套的软件出来。再次我也懂得了许多有关技术制作时涉及到的成本问题，也就是性价比的问题，因为随着家电市场竞争日趋白热化，市场对家用音响的性价比要求也越来越高，这一点很重要。我想在我完成了这次毕业设计后，一定会学到很多技术的知识，不过我想不仅仅是技术的知识，应该还会学到一种韧劲，一种精神。2本课题的国内外的研究现状音响是心理学、建筑声学、光学、电子学、计算机、自动控制及音乐等多学科相互渗透而形成的一门边缘。它是一门技术，同时又是一门艺术，技术是手段，艺术是目的。家庭音响系统的最终目的是供人们欣赏音乐、戏剧及影视等艺术作品，因此设计时必须考虑到与人们的主观因素紧密相关的音质问题，这就是“高保真度”的概念。另外，人们为了追求音乐厅的听音效果，又提出了立体声的概念。随着人们生活水平的提高，又出现了自娱自乐的卡拉 OK 音响系统。近几年，家庭影院开始成为家庭电子消费的新时尚。随着电子科学技术的发展，用于音响系统的器材和材料都有长足的进步和发展。现在高保真音响基本上还是有这两种阵营：真空电子管做前置的音响和用晶体管集成电路组成的音响，当然不乏综合两者优点的复合式的高保真音响。不过，我们都知道晶体管集成放大电路做出的很大情况下有所谓的“数码声” ，高音的时候音量一大就容易干涩，有尖刺的带金属的声音；而电子管的由于其物理构造的原因造成的失真比晶体管迥然不同。电子管一般只产生低次谐波的失真，而晶体管却产生许多高次的谐波失真，如此造成晶体管产生的音乐的失真度远比电子管的大。所以电子管的声音更加恬美和温暖，高音也自然些。总的来说，在现在的市场需求的刺激下，技术不断的在进步，不管是电子管前置放大器还是晶体管前置放大器，都有很大的进步，它们之间的差距在不断的缩小。集成运放也越来越没有所谓的“数码声” ，也不再冷冷的，高音毛刺也会减小。毕业设计（论 文）开题报告3本课题的研究内容 经过几周的网络和图书馆资料查找，基本上了解了家用高保真音响系统的原理以及其发展的状况，家庭音响系统是由音源、放大器和音箱三大部分组成。音源设备有录音座、CD 唱机、VCD 影碟机等；音箱有左、右声道主音箱、中置音箱、环绕音箱等。我在设计中将用到的前置放大器选用 NS 公司的 LM4610，集成功放是NE5532(前置功放 )，后级为 LM1875。其中 LM4610 是美国 NS 公司在前几年推出的 LM1036 的换代产品。该芯片除了具有性能优异的双声道直流电压调节高低音调、平衡、音量功能外，还具有立体声3D 环绕声场处理功能，可按使用者的爱好将立体声三维声场调至最理想状态。NE5532 被认为是“运放之皇” ，它的内部为 JFET（结型场效应管结构）,声音特点总体来说属于温暖细腻型，驱动力强，但高音略显毛糙，低音偏肥。NE5532 虽然是一个比较旧的运放型号，但现在仍被认为是性价比最高的音响用运放芯片，是属于平民化的一种产品，被用于许多中底档的功放中。该功放技术已经相当成熟。而 LM1875 是一个相当成熟的功率集成放大器，是美国国家半导体公司九十年代初推出的一款音频功放电集成电路，采用 TO-220 封装，外围元件少，但是性能优异，具有频率响应宽和速度快等特点,从九十年代初一直到现在还被广大音响爱好者推荐。最可贵的是其价格已从当初的十几元降至现在的八九元，最适合于不想花太多的钱又想过过发烧隐的爱好者业余制作。该 IC 最的优点是在小功率输出时的音质能直逼中高档音响的听音效果。此外，我还打算给音响加入一个自动关机和定时的电路，此电路有两个功能：一是无信号时自动关机，当音源无输入时，经过若干时间后，系统自动停机；二是有信号时定时关机，可用于播放音乐入睡后定时关机。4本课题的实行方案、进度及预期效果序号 时间安排 完成工作1 第 1 周第 4 周 查找相关资料，准备理论知识的基础，开始英文翻译2 第 5 周第 6 周 做好开题报告，在这个阶段还要完成的是方案的确定，及各主要元件的供货问题。确定硬件电路及 Protel 图纸制作3 第 7 周第 8 周 完成第一次硬件的基本组装及分块功能的调试4 第 9 周第 10 周 初步调试硬件，串联各个分块，确定是否能实现预定功能，着手整理写论文所需资料5 第 11 周第 12 周 进一步调试硬件，添加必要的外置，优化硬件6 第 13 周第 14 周 最后一步调试硬件，固定所有硬件，准备成型，修改并完善论文。7 第 15 周第 16 周 毕业论文成型及答辩预期效果：做出一个具备额定功率大于双 30w，总谐波失真小于 1，频率响应为 40HZ 到 20KHZ，噪声电压小于 5mv，整机效率大于 50的家用高保真音响电路，它包括了前级、均衡、功放、电源等，并具有自动关机和定时电路的实用功能。最终使做出的电路基本上满足上面提及的参数，并且接上音源以及扬声器能发出优美的声音。毕业设计（论 文）开题报告5、已查阅参考文献：1 邹天汉.控制器和经典功放设计与制作 M. 北京：人民邮电出版社，20042 彭妙颜，杨志勇.高保真音响与家庭影院实用技术M. 北京：电子工业出版社，20003 张义方.Hi-Fi 音响放大器制作大观M. 湖北：湖北科学技术出版社，20014 程勇，童乃文. 音响技术与设备M. 杭州：浙江大学出版社，20015 陈衍洪 .段静.视听音响设备 原理使用搭配 M. 陕西：西安电子科技大学出版社，19986 魏添才，黄唏.家庭音响设计、安装与调试M.福州：福建科学技术出版社，20027 GB6800-86 00011986，中华人民共和国国家标准S8Andrew Bateman. &Iain Paterson-Stephens. The DSP Handbook:Alogorithms,Application and Design Techniques M.北京：机械工业出版社 2003指导教师意见 指导教师：2006 年 3 月 12 日院（系）审查意见院（系）领导（公章）： 年 月 日编号： 毕业设计(论文)说明书题 目： 家用音响设计、制作 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2006 年 06 月 05 日摘 要随着人们生活水平的进一步提高，高保真音响设备和家庭影院系统已经逐步进入了人们的家庭，人们对娱乐消费类电子产品的需求欲望亦日渐高涨，建立适合自己口味的高保真梦幻组合和家庭影院也已经不再是梦想。本论文将以性价比为导向，兼顾基本的高保真的技术指标，讨论了适合一般家用的多媒体高保真功放。论文由浅至深，结合图示介绍了家用音响的组成和相关知识，以及整个功放的工作过程的细节，内容涉及输入前置放大电路、音调控制和音色处理电路、功率放大电路、电源电路。同时还对各个主要芯片自身的特点及如何去设计这个系统来满足一定的技术指标进行了讲解。论文尽可能通俗地来介绍家用音响，让大家能从中学到基本的家用组合音响的知识的同时，还能学会如何制作高保真音频放大器以及对音响器材选购作出正确的选择。在技术层面上，系统主要是采用集成芯片来完成的，这个设计中用 NS（National Semiconductor）公司带有 3D 环绕声场处理功能的 LM4610N 做音调芯片，通过改变直流控制电压来实现音调控制；前置放大使用了曾经的“运放之皇”NE5532，典型的增益为 20dB；后级功率放大部分用的也是 NS 公司的一款经典芯片LM1875 芯片，每声道两片，驳接成桥式推挽 BTL 电路,以取得更大的功率以及更好的音效；此外此音响还带有无信号或定时智能关机的电源控制设计，以适应一般家用的使用习惯。在论文的后面部分，着重讲述了制作和调试中遇到的软件、硬件上的问题以及如何解决，并给出了音频功率放大器性能指标的国家标准测量方法。这些可以成为大家制作过程中的一些的提示以及测试的依据。关键词：3D 环绕；集成芯片；直流电压音调控制；BTL；无信号自动关机AbstractWith the development of peoples living standards, the hi-fi audio system and family video system have come into peoples life. Its no longer a dream to establish a suitable and favorable hi-fi audio system as peoples desires for electronic products are becoming stronger.Under the guidance of the ratio between quality and price, considering the basic technical index, the essay discusses the ordinary multi- media hi-fi audio amplifiers. The content of the essay develops from shallow to profound, and is illustrated with diagrams to introduce the structures and relative knowledge of the household audio system, and also the detailed working procedures, including the entry of front extending circus, volume controller, voice dealing circus, efficiency extending circus and supply circus. And meanwhile the essay describes the features of the main chip and also on how to use and to learn from this system.Ive tried my best to make the language of this essay easy and simple for readers, and with every wish that they can learn something useful from my works: how to make an audio system, and how to choose the right materials for it.As per techniques, the design chiefly adopts the integrated chips. In this design, I adopted the NSs LM4610N with 3D voice encircling function as the leading chips, by changing the voltage of direct circus to control the volume. The front amplifier is the “Master of amplifier” NE5532, with the typical increase 20dB. The rear efficiency amplifier also adopts NSs LM1875, every step two pieces, bridging into BTL push-pull circus so as to achieve the higher efficiency and better voice. Besides, for customers convenience, the system can timely be turned of f automatically when there is no signal.At the end of my essay, I also state about the difficulties and problems during my design and test, the ways to solves these problems and also offer some standard national testing approaches for readers references. Key words: 3D encircling; Integrated chips; Voltage controller of direct current; BTL; Automatically turned off without signal; 目 录引言 .11 家用音响系统 .11.1 家用音响概述 .11.2 家用音响系统组成 .22 家用高保真功率放大器 .32.1 功率放大器种类 .32.2 高保真功率放大器主要技术指标 .43 功放电源 .73.1 功放电源概述 .73.2 功放电源组成 .73.3 整流滤波电路 .93.4 稳压电路 .124 方案论证阐述及可行性分析.124.1 设计要求 .124.2 方案论证 .134.2.1 音调芯片方案选定.134.2.2 前置放大器方案选定.134.2.3 后级放大器方案选定.144.2.4 电源方案选定.144.2.5 定时智能控制方案选定.144.3 具体方案阐述 .144.3.1 前级放大器方案阐述.144.3.2 后级放大器方案阐述.184.2.5 定时智能控制方案选定.215.2 电路板制作经验总结 .235.2.1 制板步骤.235.2.2 Protel99se 的使用经验总结 .236 功放的调试.246.1 调试步骤 .246.2 模块调试 .246.2.1 电源调试.256.2.2 后级功放模块调试.256.2.3 前置放大模块调试.25 6.2.4 前置音调模块调试.256.2.5 电源控制模块调试.267.1 性能指标测试的必要性 .267.2 主要性能指标测试 .267.3 测试所用仪器 .287.4 测试结论 .288 总结.288.1 完成程度及使用说明 .288.2 技术优点 .298.3 技术缺陷 .29谢 辞.31参考文献.32附 录.33附录 1 电路原理图 .33附录 2 PCB 图.37 引言音乐这种传递人类感情的艺术形式，它是需要一种载体来表达，而最好表达的便是高保真音响，如实地还原音乐，表达音乐。让人们从完全真实的音乐重放中汲取音乐的灵魂。音响是心理学、建筑声学、光学、电子学、计算机、自动控制及音乐等多学科相互渗透而形成的一门边缘。它是一门技术，同时又是一门艺术，技术是手段，艺术是目的。家庭高保真音响系统的最终目的是供人们欣赏音乐、戏剧及影视等艺术作品，因此设计时必须考虑到与人们的主观因素紧密相关的音质问题，这就是“高保真度”的概念。另外，人们为了追求音乐厅的听音效果，又提出了立体声的概念。随着人们生活水平的提高，又出现了自娱自乐的卡拉 OK 音响系统。近几年，家庭影院开始成为家庭电子消费的新时尚。随着电子科学技术的发展，用于音响系统的器材和材料都有长足的进步和发展。在我国，进入家庭最早和普及率最高的音响器材当数收音机。在 20 多年以前，收音机曾以家庭时尚“三大件”的身份自居。时至今日，形形色色的高级音响设备也早已进入了普通百姓家。诸如 CD、VCD、DVD、MD、MP3 等等现代音响套餐无处不见。相比之下，哪怕是高档次的收音机也很难再登当代家庭的大雅之堂！甚至一些当年酷爱收音机的“土老帽儿” ，现如今也玩起了“Hi-Fi” “Hi-end”，成为新兴发烧族中的一员。现在的音响技术可以说是到达了一个相当成熟的阶段。在技术如此成熟的环境下，从各种媒介能获得相当多的技术支持。为了培养自己的动手能力，结合自己的兴趣和一直以来对音乐的爱好，参考过相关电路后，设计并制作一个适合家用的集成芯片HIFI 音频功率放大器。设计制作过程中考虑到满足给定的技术指标，同时也尽量提高性价比。希望本论文能给音响初级爱好者带来音响基本知识以及制作过程中的注意事项，要是能同时为普及音响事业的发展做一点点小推动就更好了。1 家用音响系统1.1 家用音响概述家用音响设备包括收音机、录音机、激光唱机、环绕声处理器、卡拉 OK 机、功率放大器等，将这些单独的音响设备组合起来，就够成了组合音响；将组合音响与影碟机、大屏幕彩电结合起来，就购成了家庭影院，可营造出与专业影院相媲美的声像效果。家庭高保真音响系统的最终目的是供人们欣赏音乐、戏剧及影视等艺术作品，因此设计时必须 考虑到与人们的主观因素紧密相关的音质问题，这就是“高保真度”的概念。高保真度(High Fidelity，简称 HiFi)是用于评价高质量放音系统如实重现原-装 -订 -线- 有声源特性的术语。高保真度是指重放声音的各种畸变（失真）非常小，以致主观感觉已无法分辨。高保真就是要求如实地记录和重放原有声源的特性而在主观上不引起畸变的感觉。高保真放声是指建立在客观物理基础上并得到大多数听众确认的音质的声音记录重放系统，当然也包括对录、放声进行必要的加工，按照主观爱好来美化声音的技术（例如频率校正、信号延时、人工混响等）其实，高保真度的定义并不是那么重要的。我们可以思考这个问题，高保真音响，它为什么要是高保真呢。因为它可以让人们更好的去享受音乐，去记录逝去的声音。那这本身就是一个主观的过程。其实是不是真实的还原音乐本身并不是重要的，我觉得音乐这种艺术给每个独立的不同的个人带来的一个享受的过程，它是非常重要的，我们不能单单从技术角度来评论对一种艺术的看法。音响是一个相当综合的学科，也就是渗透型的学科，它综合了相当多的学科在里面，比如模拟电路，信号处理，以及元器件的材料选择涉及到的材料学，还要对声音的各种运动、性质阐述的声学，还有设计中涉及到的模型处理等等，不一而足。总之，音响技术是向着高保真化、立体生化、环绕声化、自动化、数字化技术方向发展的。1.2 家用音响系统组成总的来说，家庭高保真音响系统由三大部件组成，即节目源设备、功率放大器和扬声器系统。1.2.1 节目源设备节目源是指重播声音时的信号源部分，一般都包括 CD 机、卡座、收音头、视盘机、LP 唱机、录像机等，这些器材的共同特点是，均可通过机器自身将存录于唱盘、卡带乃至空间电波中的信号转化为弱电信号播出，例如 CD 机可通过其内部电路将刻在 CD 唱盘上的数码信号转化为模拟弱电信号，并从其输出端输出。音源送出的弱电信号，由于其电压处于毫伏级，不能直接去推动音箱，所以，音源输出信号就必先要经过功放的放大，这就需要使用功放放大器。1.2.2 功率放大器放大器的任务是把节目源送来的比较微弱的信号充分放大，同时进行控制和修饰美化，以驱动扬声器系统。放大器包括前置放大器、功率放大器等。（1）前置放大器前置放大器位于后级功率放大器之前、信号源设备之后。它对改善整机特性，提高音质、音色，以尽可能以理想的方式将高纯度的音频信号进行切换、放大与处理并输入到功放级，具有极重要的作用。要达到高质量的放大，并能获得良好的信噪比，在前级放大器中对噪声的抑制是非常重要的。因为在输入 1mV 的音频信号(例如话筒信号)中，如果混有 0 .1mV 的轻微噪声，经过 1000 倍的放大，此噪声即可达到 0.1V，输入后级功率放大器后再经过放大，此噪声即会达到不能容忍的地步。-装 -订 -线- 因此，前级必须采取各种有效措施，以清除微弱的噪声。其中信号源与前级之间一般均用屏蔽线进行连接。（2）后级功率放大器后级功率放大器的作用是将来自前置放大器的信号放大到足够能推动相应扬声器系统所需的功率。就其功能来说远比前置放大器简单，就其消耗的电源功率来说远比前置放大器大，因为功率放大的本质就是将交流电能“转化”为音频信号，当然其中不可避免地会有能量损失，其中尤以甲类放大和电子管放大器为甚。后级功放部分，是进行单纯功率的部分，它的作用就是尽可能地原原本本地放大来自于前级的信号，我们对后级的要求是，放大倍数尽可能地高，而放大后信号的失真程度应尽可能地小。 1.2.3 扬声器系统音箱作为最终的还声设备，将放大后的电信号转换为声信号，传入我们的耳朵，一般来讲一只音箱中含多个扬声器单元。一对音箱，分左右两声道播放两路不同的信号构成立体声效果，最终将一个声场较为完整地展现于我们的面前。其实一个高保真音响，它是否让发烧友们满意还有很多因素，比如：前置放大器的输入线缆，放置音响的房间墙壁，房间形状，音箱之间的距离及摆位等等。不仅如此，就单线材，如果是非常发烧级的，就要几千人民币，不要说功放，音箱本身了。而能真正地欣赏高保真音响还需要一定的音乐素养。所以说高保真音响是一个生活水平上升之后的高级精神享受。2 家用高保真功率放大器由于高保真音响系统范围太过广泛，为了达到论文的针对性和专业性，该论文只集中阐述家用高保真功率放大器。2.1 功率放大器种类按放大器所使用的放大元件不同可以分为三种：电子管放大器、晶体管放大器和集成电路放大器，目前在高保真领域中，晶体管和集成电路两类放大器以其轻巧、省电和寿命长等许多优点而占有绝对优势。2.1.1 电子管放大器俗称“胆机” 。采用电子管作为放大级，主要优点是：动态范围大，线性好，音色甜美、悦耳温顺。电子管与晶体管的传输特性不同，两者有一定差异，如因信号过大发生激励（信号刺激超过承受范围）时，电子管波形变化较和缓，晶体管的则不大平滑，直接影响音质，又如电子管的放大多激发“偶次谐波” ，这些“偶次谐波”与音质无损，而晶体管放大器多激发“奇次谐波” ，会引起听感的不适。但电子管功放也存在两个问题，一是内阻大导致放大器阻尼系数小，影响瞬态特性，二是电子管需高压供电，离不开变压器，变压器不仅功耗大，还会导致失真，而-装 -订 -线- 且体积大，由于在汽车里面使用环境较为恶劣（高温、振动、电源等问题）从而很大程度限制了胆机在汽车音响系统中的使用，因此在市场上流通率并不高。2.1.2 晶体管放大器与电子管功放相比，晶体管功放具有更高的可靠性和更长久的耐用性。由于末级采用严格对称的 OCL 互补推挽电路，进一步减少了因输出变压器而引起的种种噪声干扰、频响缺陷和谐波失真，从而令晶体管功放有极宽的频率响应（低频放大可直到直流信号，高频可延伸至听域极限）和极高的保真度（总谐波失真可轻易达到 0.001%） ，阻尼系数非常高，瞬态响应也较电子管功放优秀得多。声音清脆开扬，极具穿透力且力度十足。特别音乐的背景噪声音宁静达到寂静无声的至高境界。一般而言，晶体管音色较电子管硬朗、冲劲十足，最适合于人声、重金属打击乐、现代摇滚乐、迪斯科舞曲以及大动态的重播。它克服了电子管功放的两个缺点，一是阻尼系数可做得很高，有良好的瞬态特性，在声音的节奏感，力度上要比胆机明快、爽朗、有力；二是无需变压器，不仅节省成本，缩小体积，而且避免了由变压器所引起的失真。晶体管放大器是现时市场上汽车音响功率放大器的主流产品，品种繁多，档次齐全，是车主选用的主要产品。2.1.3 集成电路放大器它的最突出优点是可靠性高，外围电路简单，组装方便，占用空间比较小，而且保护电路都内置了，一般情况下不会发生烧毁器件的问题，不足之处是电声指标（功率、频响、失真度、信噪比等）和音质皆不如分立元件组成的放大器， 但是现在随着集成芯片的进一步发展，差别也是越来越小了。由于集成放大器电路简洁且容易调试，更适合刚入门的电子爱好者自行制作，故本设计以其为重点作较详细的讲述。2.2 高保真功率放大器主要技术指标高保真功率放大器的主要技术指标有额定输出功率、总谐波失真、频率响应、信噪比、瞬态响应、转换速率、动态范围等。2.2.1 额定输出功率与功率储备放大器额定输出功率也称 RMS 功率或连续功率,是指在一定的失真范围内 ,在喇叭阻抗一定的条件下,放大器输出的最大功率，那么对于一台音频功率放大器来说，其额定输出功率并不是惟一值，而是随失真和负载的不同而变化.以前人们往往将功率放大器的额定输出功率定得和削波功率一样高，这样就严重影响了放音质量，后来又规定额定功率应为削波功率的二分之一，但实践证明额定功率仍然偏高，有的国家这样规定：两个声道各驱动一个阻抗为 8 欧的扬声器，在 20-20000HZ 范围谐波失真小于 1%时,测得的最大输出功率的有效值，即为放大器的额定输出功率。通过音乐节目的分析可以发现，音乐节目电平包络中总会不时地出现一些短暂的-装 -订 -线- 高峰，这对放音的平均实际响度会有影响,但不是很大，不过放大器的削波功率需避开这些高峰,否则将产生削波，音乐节目会变得干燥，发硬，并产生所谓的“动态畸变” 。要克服这种失真，音频功率放大器的削波功率必须大于额定功率的 10 倍，也就是说音频功率放大器要有一定的功率储备，一台削波功率为 80W 的晶体管音频功率放大器，其平均功率能用到 45W 左右，若削波功率为 50W，则平均功率只能用到 34W 左右。而且在使用时，如果平均功率大于该数值，则功放的音质会明显下降。2.2.2 总谐波失真任何一个自然物理系统在受到外界的扰动后大都会出现一个呈衰减的周期性振动。举例来说，一根半米长两端固定的弦线在中间受到弹拨的话，会产生一个 1 米波长的振动波，称为基波。弦线除了沿中心点作大幅度摆动外，线的本身也人作出许多肉眼很难察觉的细小振动，其频率一般都是比基波高，而且不止一个频率。其大小种类由弦线的物理特性决定。在物理学上这些振动波被称为谐波（Harmonics） 。为了方便区别，由乐器所产生的谐波常称为泛音（Overtone） 。谐波除了由信号源产生外，在振动波传播的时候如果遇上障碍物而产生反射，绕射和折射时同样是会产生谐波的。无论是基波或谐波本身都是“纯正”的正弦波（注：正弦波是周期性函数，由正半周和负半周组成，但决不能将其负半周称为负弦波）但它们合成在一起时却会产生出许多奇形怪状的波形。 放大器的线路充满着各种各样电子零件，接线和焊点，这些东西或多或少都会降低放大器的线性表现，当音乐信号通过放大器时，非线性特性会使音乐信号产生一定程度的扭曲变形，根据前述理论这相当于在信号中加入了一些谐波，所以这种信号变形的失真被为谐波失真。谐波失真并非完全一无是处，胆机的声音之所以柔美动听，原因之一是胆机主要产生偶次谐波失真。即频率是基波频率 2、4、6、8倍的谐波。在 40 年代时，有许多较“小型”的收音机故意加入相当程度的二次谐波失真。目的是制造“重低音”去取悦消费者。2.2.3 频率响应在众多技术指标中，频率响应是最为人们所熟悉的一种规格。一部分放大器而言。理论上只需要做到 20 至 20000HZ 频率响应频率就已足够，但是真正的乐音中含有的泛-装 -订 -线- 图 2.1 ：放大器的通频带音（谐波）是有可能超越这个范围的，虽然这些谐波，人类的耳朵根本就感觉不到，但是人类还是可以通过其他的途径感知到这些谐波的存在。加上为了改善瞬态反应的表现，所以对放大器要求有更高的频率响应范围，例如从 10 Hz100 KHz 等。习惯上对频率响应范围的规定是：当输出电平在某个低频点下降了 3 分贝，则该点为下限频率，同样在某个高频点处下降了 3 分贝，则定为上限频率。 按照一般的规定，高保真功率放大器的频率响应为 20Hz20kHz（3dB） 。如图 2.1 所示。2.2.4 信噪比信噪比（Signal Noise Ratio）是指信号通过音频设备后增加的各种噪声（如低频哼声、感应交流声、咝咝声等）于指定信号电平的 dB 差值，或信号幅度与噪声幅度之比，由于值比较大，一般用分贝来表示其值，有时也以重放设备输出的绝对噪声电压或电平值来表示，此时称为噪声电平（这实际上也是一个用电压来计算的信噪比数值，只不过分母是一个固定的数：0.775V，而分子则是噪声电压） 。由于信噪比和功率或者是电压成对数关系，要提高信噪比的话便要大幅度地提高输出值和噪声值之比，举例来说，当信噪比为 100dB 时，输出电压是噪声电压的一万倍，以电子线路来说，这并不是一件容易的事。下面将列出信噪比的数值计算公式：设噪声信号功率(或电压)为 PN(VN)，有用信号的额定输出功率(或电压)为 Ps(Vs)，则定义信噪比 SN 为：SN20lg (Ps/ P)= 20lg (V s/ V) 一台放大器如有高的信噪比意味着背景宁静，由于噪声电平低，很多被噪声掩盖着的弱音细节会显现出来，使空气感加强，动态范围增大。放大器的信噪比一般来说以大约 85dB 以上为佳，低于此值则有可能在某些大音量聆听情况下，在音乐间隙中听到明显的噪音。 2.2.5 瞬态响应瞬态响应是指放大器跟随瞬态（猝发）信号变化能力大小的一种标准。现代音乐中包括了很多此种信号，比如：打击乐器弹拨乐器，都能产生猝发声脉冲，即瞬态信号,当瞬态信号输入到音频功率放大器输入端时,如果放大器的瞬态响应差,其输出就跟不上图 2.2：瞬态响应不良时的波形瞬态信号的变化,猝发信号的包络将产生畸变，这就是瞬态失真。-装 -订 -线- 我们平时测量瞬态响应常用方波信号，当方波信号输入放大器时，如果输出信号的波形是方波，说明放大器的瞬态响应良好。而瞬态反应不良的就如图 2.2 所示。若音频功率放大器的瞬态响应良好，那么放音时钢琴的声音就特别悦耳，特别是跳跃式的短促音符，清晰度会增大。2.2.6 转换速率转换速率 SR 主要是描述放大器对音源高频分量的跟随（反映）速度快慢的一项指标。SR 和放大器的瞬态响应雷同。一个大 SR 的扩音机，它的高频响应一定很出色，而且瞬态失真 TD(transient distortion)和瞬态交互失真非常的小。转换速率的单位是uV/s。要是一款 HiEnd 级功放，其 SR 值都能达到数十微伏/秒或者上百微伏/秒。这中放大器的通频带一般也都相当宽，跟随频率变化的能力也是相当的强。2.2.7 动态范围功率放大器的动态范围是指最大音量与最小音量时所输出的不失真功率的分贝值之差。对于高保真功放，其动态范围应大于 75dB。较好的功放应达到 110dB。只有大的动态范围才能使信号中的像雷电声（110dB）和歌唱家的气息声以至唇齿声（75dB）等如实还原。3 功放电源3.1 功放电源概述保证放音完美的最佳电源是理想电源。所谓理想电源就是电源内阻为 0 欧，在任何负载情况下电压恒定不变的电源。在实际应用中符合上述条件的理想电源并不存在，但是人们可以使其接近理想化。在对电源的设计制作中，应当以理想电源为标准，尽力满足降低电源内阻和提高电源电压的稳定度这两个最基本的要求。我们都知道，在一台高质量的功率放大器中，需要电源系统能够供给功放电路平稳纯净的电压，因为我们都知道功放中的后级放大是相当大的倍数的，只要有一点点电流的杂波就有可能被放大几十上百倍。这样的话，我们就不是在听音乐而是在“忍受噪音”了。功放电源的重要性由此可见一斑。所以对我们一般所见的功放电源进行探讨很有必要，所以现在来探讨一下如何才能制造出电压稳定、没有杂波的电源系统。3.2 功放电源组成电源系统通常由变压器、整流二极管、滤波电容器、稳压电路等构成。3.2.1 电源变压器 一台好的功放必须有一只好的电源变压器，这已经是业内的共识。但是选用什么样的变压器才能使功放的声音更符合你的口味，对于不少初级 DIY 爱好者来说，也许并不是很清楚。本文简述几种常用电源变压器，希望能够对喜欢焊机初入此道的发烧友有所帮助。 -装 -订 -线- 变压器的出现已经有 100 多年的历史了，六十年代以前，世界上普遍使用的变压器铁芯结构为 e 形或 c 形，截面为矩形，采用插片式或中间切割工艺制造，铁芯的质量和一致性都很差。变压器的电性能参数难以得到提高。随着科学技术的进步，变压器铁芯的结构经过了几次大的改进。变压器铁芯材料也由热轧低硅片发展到热轧高硅片、冷轧取向硅片、非晶态合金片等。电磁性能参数也有了较大的提高。 在功放中最为常见的电源变压器为 EI 型、环型，其次为双柱型、r 型、c 型。（1）EI 型EI 型是最为常用和多见的，结构简单.它的优点是加工制作容易绕制方便，成本低廉，抗饱和性能好。缺点为漏磁大、同功率下的体积重量偏大，转换效率相对较低。 EI 型变压器在音色上的声音走向为厚重浓郁、温暖醇和，音场层次、细节解析力一般。 当采用特殊的分层分段绕制方法后（即所谓的发烧绕制法） ，在细节和解析力上有显著提高，而且高频上的延伸感也非常出色，有别于其他类型的电源变压器。如果在使用过程中再针对其缺点增加部分辅助改良措施，例如增加屏蔽罩，采用优质铁芯和无氧铜线，科学合理的绕制方法等，这一最原始古老的电子器件，仍是非常出色的。许多世界名机例如麦精图等一直在坚持沿用这一传统的元器件。经典的胆机制作也一直在沿用它。适合听音口味上喜欢“唯美”的 DIY 爱好者选用。 （2）环型变压器环型变压器是 c 型变压器之后开发出来的品种，磁路短，效率高，铜损与铁损均小于 EI 型变压器，体积和重量小，安装使用方便。缺点为制作费用相对较高，抗直流饱和性能差。 环型变压器在音色走向上为清爽亮丽、刚劲，音场层次、细节解析力、速度感优于 EI 型。但在中频的厚声温暖感上要逊色于 EI 型。由于环型变压器具有一些优异的性能特点，因此被广泛的应用于各种档次的功放之中。但是由于环型变压器的抗直流饱和性能差，极易产生杂音干扰，因此在一些顶级功放中的应用又受到一定限制，尤其是一些纯 A 类功放。近年来由于技术的进步，环型变压器的这一先天缺点已经逐步得到改善，在国外的一些高档功放上环型变压器的身影又多了起来。其他的变压器不是那么常用，所以就不再叙述了。 3.2.2 整流二极管（整流桥） 整流二极管在电源中占有很重要的地位，它将交流电转换成直流电。虽然许多人对快速恢复整流二及管大加推崇，但如在线性电源中使用普通二极管，并且在每一个二极管上并联一个小电容，也同样可以大大改善噪声干扰 。 3.2.3 滤波电容器 由于大容量的需求，电源系统中的滤波电容器清一色的都使用电解电容器 ，在功放中所见的电容器标法规格常有容量（uF） 、工作电压（V） 、纹波电流（A） 。一般功放中的总容量约为 100,00uF，或稍小一些。 -装 -订 -线- 那么是不是电容器就无限制地越大越好吗？当然钱是个要考虑的因素，另一方面 ，越大的电容器也面临着另一个问题，几乎容量大的电解电容器都会伴随有微小的电感量，这是因为电解电容器本身是卷成螺旋状包装在铝壳中制造而成的，这会导致其高频特性劣化。3.2.5 稳压及恒流电路 对功放采用稳压电路供电是一个好方法，记得安装位置也要正确，要置于滤波电容之前，其输出直接接到
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号