电路综合实验数控音频播放器

1、电子电路综合设计实验实验报告 题目: 数控音频播放器 学 院 信息与通信工程学院 专 业 班 级 指导教师 一报告摘要与关键词31.摘要32.关键词3二前期准备31.实验内容32.实验材料3三设计方案51.整体框架52.基本模块设计52.1 电源模块52.2 555震荡电路62.3 逻辑门电路72.4 音频放大模块82.5 功放模块103. 拓展模块113.1线性电源113.2二阶巴特沃斯低通滤波器13四调试修改141.电源模块142.555振荡模块143.数字逻辑模块144.音频放大模块145.功放模块186.电源拓展模块187.音频放大拓展模块(巴特沃斯低通滤波器)18五性能测试181.测

2、试条件182.测试方法193.测试指标19(1)分级测试19(2)整体测试23六创新模块23七实验总结27八总体电路图291.仿真图292.实物图293.参考文献311一报告摘要与关键词1. 摘要 数控音频播放器实现了音频的放大与播放。本实验的设计电路主要由5个基本模块组成：电源模块、555振荡电路、数字逻辑模块、音频放大模块、功率放大模块。电源模块实现了为整个电路提供V的稳定电压，555振荡模块实现了输出方波，数字逻辑模块实现了提供控制电压，音频放大模块实现了放大增益3档可调，功率放大模块实现了功率放大和播放音频。 拓展部分由2个模块组成：电源拓展模块、音频放大拓展模块。电源拓展模块实现了将

3、220V交流电压通过整流电路转换为稳定的5V直流电压输出，为整个电路提供电压；音频放大拓展模块实现了利用二阶巴特沃斯低通滤波器滤除人耳听觉范围外的噪声，得到更加适合人耳听觉特性的音频。 本次报告内容主要包括：基本模块的设计，拓展模块的设计，调试与修改，性能测试，创新模块，实验总结，仿真图片和实物图片。本次实验包含了对基本功能和基本原理的设计和实现，也包含对实验的功能拓展与创新。2. 关键词 滤波，数控，音频放大，增益可调，功率放大2 前期准备 1. 实验内容实验模块 模块功能电源模块将5V的直流电压通过由LT1026和LM7905芯片组成设计的电路转换为稳定的+5V电压和-5V电压输出，为整个

4、电路供电555振荡模块通过NE555芯片设计输出稳定的方波，工作频率在1Hz20 Hz内可调节，占空比可调节，并调节为50%数字逻辑模块利用74LS00芯片和复位按键设计电路控制74LS161计数器稳定进行加计数和复位清零，且通过异步清零实现十进制09计数，74LS48芯片用来驱动数码管显示数字，74LS138译码器对74LS161计数器进行译码，并选出两个输出为音频放大模块中的继电器提供控制电压 音频放大模块利用继电器和运算放大器NE5532芯片对输入的音频信号进行放大，且运算放大增益由数字逻辑模块控制可调，设计为3个档功放模块利用LM386芯片设计功率放大电路对输入的音频信号进行功率放大，

5、设计为双功放桥接输出电源拓展模块利用LM7805芯片、变压器、二极管设计整流电路将220V交流电压转换为稳定的5V直流电压输出，为整个电路提供电压音频放大拓展模块设计二阶巴特沃斯低通滤波器将人耳听觉频率范围（20Hz20kHz）外的噪声滤除，使声音效果更加适合人耳的听觉特性2.实验材料实验模块 实验器材数量功能 电源模块电源适配器1直流5V输出电源插头 1与适配器配合使用电源开关1控制电路通断负压芯片LT1026 1DIP封装，产生负压LM7905芯片1负压稳压 电容10551uF陶瓷电容，滤波指示灯LED2显示电压正常工作保护电阻1k2保护指示灯不被烧毁电容100uF/10V2旁路电容和去耦

6、电容固定铜柱10固定线路 555振荡模块NE555芯片1产生方波100k滑动变阻器2调整占空比和工作频率二极管1N40011使电容迅速充放电，不互相干扰电容22uF1滤波电容10uF1组成RC振荡电路 数字逻辑模块74LS161芯片1实现10进制计数74LS48芯片1七段数码管译码器驱动器74LS138芯片1实现译码功能74LS00芯片1提供4个与非门共阴极数码管1显示数字复位按键2手动加计数和复位清零 音频放大模块二极管1N40012正向导通，反向稳压三极管S80502放大电压电阻1k2保护放大电路不被烧毁继电器HRS4 2控制不同档位电阻的转换NE5532芯片1实现音频的放大电阻5k,10

7、k,20k,50k1控制音频放大的档位电容10uF1旁路电容 功放模块LM386芯片2实现功率放大10k滑动变阻器1调节LM386输入音量的大小喇叭1输出音频信号10电阻2保护电阻电容220uF2耦合电容电容10uF1提高增益倍数电容1uF1旁路电容 电源拓展模块二极管1N40015滤波LM7805芯片1稳压芯片变压器1220V转9V变压器指示灯LED1显示电压正常工作电阻1k2保护电阻，加快电容放电电容220uF1旁路电容电容0.1uF1耦合电容音频放大拓展模块LM358芯片1构成巴特沃斯低通滤波器电阻20k2调节放大倍数为2电阻5.6k1形成RC低通网络电阻11.2k1形成RC低通网络电容

8、1022形成RC低通网络三设计方案1.整体框架图1.音频放大器的整体框架图2. 基本模块设计 2.1 电源模块 A.设计要求1) 自行设计电源接入模块，提供直流电源适配器； 2) 在万用板上固定电源接口； 3) 利用直流产生直流输出； 4) 安置电源开关，同时控制正负电流输出； 5) 为正负电压输出设置指示灯。 B.设计原理通过电源适配器，得到直流电源，通过的去耦电容滤除电源中的毛刺，得到更加稳定的直流电压。通过电压转换芯片得到大约的负电压，进入负稳压芯片得到电压，最后通过的去耦电容输出电压。 C.设计原理图图2.电源模块电路图 2.2 555震荡电路 A.设计要求1) 本实验中产生可控频率的

9、时钟，时钟频率范围至少包括可调； 2) 输出方波占空比可调，并且可以调整到； 3) 该时钟作为其他模块的输入条件（也就是所谓的“驱动信号”）。这 是一个基础模块。 B.设计原理图3.NE555芯片典型应用电路从芯片手册中的得到典型应用电路，如图所示。在典型应用电路图上进行修 改，用两个阻值为的电位计去代替和实现周期和占空比可调节。计算公式： 当时，此时占空比为50%，频率为，且频率只与电阻 有关，实现了脉冲频率与占空比独立可调。如果要得到至可调， 则。从的OUT端可以得到所需要的方波。 C.设计原理图图4.振荡模块电路图2.3 逻辑门电路A. 设计要求1) 利用74LS161和其他逻辑芯片设计

10、计数器模块； 2) 计数器的计数范围为09；3) 可以通过按键控制加计数，也可以通过555产生的时钟控制自动计数； 4) 需要有清零功能，按下清零按键，计数器清零重新计数；5) 利用74LS48来驱动单个共阴极数码管，使数码管显示从0到9的数字； 6) 利用74LS138做十进制的译码；输出最低位信号用于控制继电器切换， 实现控制音频模块增益的作用。 B.设计原理用上部分震荡电路产生的方波作为加法计数器的时钟信号，采用异步清零的方法实现十进制加法计数（即的QB和QD端通过与非门接入清零端，当输出为时，与非门输出低电平实现异步清零）。另一个与非门一端与+5V电源连接构成非门电路，另一端通过复位开

11、关SW1接地，与非门输出至和端，通过手动控制和的电位来实现手动计数，加计数时需要一直按住SW1，经与非门后输出为11至和端，计数器正常计数；断开SW1后，经与非门后输出为00至和端，计数器为保持状态，经译码器后有稳定输出。的清零端通过复位开关SW2接地，按住SW2后输出为0至端，实现手动清零功能。加法计数器的输出通过数码管驱动芯片实现7段数码显示管显示。同时，加法计数器的低三位输出（即QC、QB、QA）输入至译码器的地址端，实现译码功能，为下一部分继电器提供控制电压，本实验中选择译码器的3,5端作为输出。 C.设计原理图图5.逻辑门模块电路图2.4 音频放大模块A. 设计要求1) 从音频头输入

12、语音信号（调试过程中可以用正弦波信号发生器代替），利用运算 放大器NE5532搭建放大电路，根据自行设计的方案决定采用同相或反相放大均 可； 2) 运算放大增益由数字模块控制可调，至少为两个档，建议做到4个档。（提示： 改 变增益的方法，可以是改变反馈回路的电阻，也可以改变输入信号的幅度）。利 用译码器的输出来控制模拟开关/继电器的连接方向，从而通过按键来控制增益。 具体实现方法自行设计，方式不限。 增益至少可以达到2倍和5倍，如果做出了 多档可调，可以定义更高的倍数，同时会用到更多的译码器输出位；3) 单频扫频测试，300Hz10kHz内波动小于5dB。B.设计原理图6.运算放大器原理图音频

13、放大模块使用双运算放大器来进行反向放大。上图为反向放大原理图， 计算公式如下：通过调节和可以改变放大倍数，为或，为或，上一模块译码器的输出通过继电器驱动电路来控制继电器的开闭，实现和的调节，实现原理如图所示： 图7.实现3档位的原理图由于译码器无法同时输出两个低电位，故图示中的“00”情况无法实现，故只能实现三个档位，即2、5、10倍三个档位。由于数字控制模块的芯片输出的电压范围为2.73.4V,而继电器的工作点为3.55V,所以无法直接驱动继电器工作，故设计电路使之正常工作，具体实现将在调试和修改部分详细介绍，此处不再赘述。C.设计原理图 图8.音频放大模块电路图2.5 功放模块A. 设计要

14、求1) 功放增益连续可调。无失真可调最大值与最小值之比应当大于1000倍。 2) 单频测试最大输出功率，不要采用USB供电（电流不够）。最大输出功率在负载为 8欧姆的情况下不小于0.5W。3) 不允许产生自激。 4) 能够驱动80hm扩音器，声音无明显失真。B. 设计原理图9.芯片LM386原理图音频放大芯片可以实现增益20至200倍，考虑到为了防止音频失真，设置增益为20倍。如图所示为音频放大芯片的典型应用，图中采用的最简单连接方法，放大增益为20倍。根据实际要求，增大电路的驱动能力，在音频无失真的情况下达到最大增益，在典型应用的基础上改造成双极放大，把上图的典型应用进行桥接，输出至扩音器。

15、C. 设计原理图图10.功放模块电路图3. 拓展模块 3.1线性电源 基本原理电路需要提供直流电压，而市电为交流电，如果把市电转换成所需的电压，原设计方案为使用电源适配器。如果不使用电源适配器，自己设计转换电路来实现220V交流电转直流电的功能。 设计思路高电压交流电转低电流直流电需要变压、整流、滤波和稳压四部分。变压部分采用小型变压器，得到低电压的交流电。整流部分采用桥式二极管整流电路，由正负电压时二极管的导通情况不同，得到整流电压，此时电压波动较大。滤波部分采用大电容滤波，降低电压波动，同时考虑到大电容放点较慢，故并联电阻加快放电。稳压部分采用稳压芯片，得到稳定电压。 方案原理图图11.电

16、源拓展模块电路图 方案结果设计电路时首先进行电路仿真，确定采用的元件参数。仿真软件为Multisim11.0。确定旁路电容，放电电阻，保护电阻，耦合电容，电位计。仿真结果如下： 图12.电源模块仿真结果由仿真结果可以看出，滤波后得到的电压还有一定的波动性，稳压后电压可以稳定在。在实际测量中，使用电位计模拟负载，调节电位计来改变负载，用万用表测量，电压在4.89V4.91V范围内波动，电压波动较小。虽然电压低于标准电压，但是由于电压转换芯片具有一定的放大功能，故不影响电压的产生。经测试，所设计的线性电源可以为后续电路供电。 3.2二阶巴特沃斯低通滤波器 基本原理：通过巴特沃斯滤波器对音频低通滤波

17、，滤除人耳听觉频率范围外的噪 声，以便音频更加适合人耳的听觉特性。结合理论知识与实际情况， 对于FIR和IIR滤波器，折中考虑电路的复杂程度和滤波效果，最终 选择IIR二阶巴特沃斯低通滤波器。 设计思路：设计指标为通带增益，截止频率。计算如下： LM358正向放大倍数=，则； 根据设计的电路图可得到传递函数： 二阶巴特沃斯低通滤波器的归一化传输函数： 将带入到中，得到真实频率的传输函数： 其中=, (1) 则品质因数为： , (2) 令 (3),选择增益常数K=1，联立方程组，用软件Maple解 方程组，解得,，, 。 方案原理图：图13.二阶巴特沃斯低通滤波器电路图4 调试修改1. 电源模块

18、 问题1：经过电路输出的负电压经示波器观察后有一些毛刺。 解决：最开始设计的时候旁路电容和去耦电容设计为比较小的普通电容1uF，因为这样电源 断电后可以使电路迅速放电而不影响下次试验，但是滤波效果很不好；所以改为100uF 的电解电容，发现负电压的大大减少，说明滤波效果很好，断开电源后用万用表测量 电压，发现电容放电较慢，但是不会对实验有影响，所以将旁路电容和去耦电容换为 100uF的电解电容即可。2.555振荡模块 该部分由于原理图设计的没有错误，所以实现时较大问题。不过后来经老师提点，该部分 的振荡电路可以有其他设计方式，根据自己以往学习的模电知识和通电知识，利用反向输入 的滞回比较器和R

19、C积分电路又设计了一种方波信号发生器，见创新模块，此处不再赘述。3. 数字逻辑模块 问题1：电路连接没有错误，但是数码管显示计数只有07。 解决：经上网查阅资料，发现这是由于电路不稳定。因此需要将数码管串接阻值较大的电 阻，数码管即可正常计数。 问题2：实验中要求手动加计数，题目的意思是按动按键就会进行一次加计数，停止按 动后NE555自动进行加计数。 解决：设计电路的时候，有了几种设计方案，设计思想是NE555正常自动进行加计数，然后 每按一次按键就会在自动计数的基础上再瞬时加上一个数。但是在实际设计电路图 时，由于需要的上升沿可能会出现在自动计数的下降沿上，会导致冒险，故舍弃此方 案。然后

20、设计了一个按住按键就会自动进行加计数，松开按键就会停止，为后面提供 固定的一个档的音量。此方案实现的功能比较好，故实际采用此方案。4. 音频放大模块 问题1：整块电路不能正常工作，不知道什么器件的问题。 解决：先断开驱动电路，测试继电器的工作状态，将两个继电器的控制电压分别直接接在5V 和0V两端来实现3个档位的放大，即00,、01、11，经实验后通过示波器观察，波形 可正常进行发达，由此可以表明继电器部分没有问题，那么问题就出在驱动电路上。 问题2:如何解决驱动电路的设计和修正问题。 解决： 思路来源 译码器的参数如下表格所示：最小值典型值最大值 继电器的参数如下表格所示：型号线圈额定电压线

21、圈电阻吸和电压释放电压额定线圈功率HRS4-(S)-DC5V5V50（+/-10%)3.5V0.50V450mW为了实现音量的调节，需要使用译码器对继电器的控制。由上图两个表格所示，当译码器输出高电平时，电压典型值为，无法达到继电器的吸和电压，并且电流最大值为，无法达到继电器的额定电流。所以，无法依靠译码器直接驱动继电器。在译码器与继电器之间需要驱动电路，产生足够的电流和电压，实现译码器的输出对继电器的吸和与释放状态的控制。 设计方案方案一：三极管放大电路。方案内容：译码器产生的电压和电流较小，可以直接通过三极管放大电路来实现对电压和电流 的放大，根据上述表格，可以得出电压增益即可，原理图如下

22、图所示：图14.第一次设计原理图 由于采用共发射级放大电路，设计电路的增益为，则 (1) (2) 联立(1)(2)解得： 因此，只要保证，即可实现反向放大两倍的功能。故令，。方案结果：实际搭建电路后，发现三极管和电阻都被烧毁，显然方案一设计失败。方案不足：1、 基级没有连接电阻，导致基级电流过大，烧毁三极管。2、 由于三极管放大系数假设值与实际值之间有些偏差，上式只是粗略计算，有一定 误差。3、 电路调节复杂，放大倍数太大容易烧毁电路，放大倍数太小又不能驱动继电器工作， 实现上不容易控制。方案二：开关电路方案内容：三极管具有开关特性，可以通过基级的电压去控制三极管的放大状态与截止状态。如果使用

23、译码器74LS138的输出接入三极管的基级，从而控制三极管的状态，即可使用开关特性来控制继电器的吸和与释放。方案原理图如下：图15.第二次设计原理图图中V1代表译码器74LS138的输出电压。当V1为高电平的时候，三极管S8050在放大区域，集电极与发射极间电压较小，此时继电器达不到吸和电压，故继电器处于释放状态。当V1为低电平的时候，三极管S8050处于截止状态，集电极与发射极之间可以认为开路，继电器两端电压为电源电压，此时继电器达到吸和电压，故继电器处于吸和状态。 方案结果：使用Multisim 11.0对上述电路图进行仿真，假设高电平时电压，低电平是电压，仿真结果如下：0.15V5V3.

24、0V989.638mV可以看出，当译码器输出低电平时，继电器两端电压为5V，继电器处于吸和状态；当译码器输出高电平时，继电器两端电压为989.638mV，继电器处于释放状态。实验结果说明，译码器的输出可以控制继电器的吸和与释放，故方案二可行。 方案不足：1、 由于继电器需要较大的电流，故电阻R1上流过的电流过大，电阻容易烧毁，应该使 用功率电阻防止被烧毁，但功率电阻在实验过程中一直发烫。功率电阻阻值较小， 电源一部分能量转换成热量耗散，方案效率不高。2、 当继电器由吸和状态转换至释放状态时，继电器线圈需要放电，瞬间的高电流容易 烧坏三极管，方案稳定性不高。3、 三极管基级没有保护电阻，容易使基

25、级电流过大，烧坏三极管。 方案三：改进的开关电路 方案内容： 在上述方案二的基础上改进电路，来克服方案二的不稳定和效率低的缺点。采用如下解 决措施：1、舍弃功率电阻，提高电源效率。2、增加二极管来加快放电，保护电路。3、增加基级保护电阻，防止基级电流过大烧坏电路。使用上述三条措施，分别改进方案二的三条缺点。改进后的原理图如图所示：图16.第三次设计原理图图中V1代表译码器74LS138的输出电压，当V1为高电平时，三极管S8050在放大区域，集电极与发射极间电压较小，二极管工作在反向截止区，达到继电器的吸和电压，继电器处于吸和状态。当V1为低电平时，三极管S8050在截止区域，集电极与发射极之

26、间可以认为开路，达不到继电器的吸和电压，继电器处于释放状态。当继电器由吸和状态转换至释放状态时，继电器线圈通过二极管进行放电，加快放电速度，保护电路其他部分。方案结果：电路最终使用方案三来搭建，经过实际测量，当译码器输出低电平时，继电器两端电压接近为零，当译码器输出高电平时，继电器两端电压为4.8V。经过多次继电器吸和与释放状态转换，电阻R1、二极管和三极管均不发热。故方案三效果最好。5. 功放模块 问题1：无失真可调最大值与最小值之比没有达到1000倍。 解决：经过测试，功放的正向放大为20倍，功放的反向放大为20倍，符合最初的设计要求， 但是实际中并达不到400倍的放大，放大倍数不够大；因

27、此根据器件的原理图，将反 向放大调整为50倍，最大不失真输出电压有所改善，但最终也就达到了36倍。图17.LM386的50倍放大的电路图6. 电源拓展模块 该部分较为顺利，比较顺利的搭建成功。7. 音频放大拓展模块(巴特沃斯低通滤波器) 问题1：单独测试音频放大模块和功放模块时时，输出的音频音质很高，当电路接入二阶巴 特沃斯滤波器后，声音变得模糊不清，而设计的时候预测将噪声滤除后声音会更加 的清晰。 解决：由于电路设计中有RC低通滤波器，其中,设计的时候设计的电阻为 20K，在实际应用中发现这个电阻设计的过大，是声音效果很不好。将电阻改为 后声音清晰播放。五性能测试 1.测试条件仪器名称型号功

28、能函数信号发生器F40产生不同频率和幅度的正弦测试信号示波器TDS1002显示输入、输出波形万用表UT52测试电阻、电压、电流的值PClenovo作为音频信号的输入 2.测试方法 整个电路搭建好后，需要测试电路的实现功能，为了能正确的找到错误的或者不完善的模 块，采用先局部后整体的测试方法，即先分级测试后整体测试。 分级测试即分别隔离测试每个单独模块的功能，通过多种仪器测试是否达到预期的标准， 如果没达到或者效果不是很好，则在该模块进行调节和完善。只有当每个模块功能完成测试后 才能保证整体测试的效果。每个基本模块具均输入信号，可以为正弦波或者直流电源5V，然后 测量输出。 整体测试是指分级测试

29、通过后对完整的电路进行整体功能测试，实现电路的整体功能。 3.测试指标 (1)分级测试a. 电源模块 利用万用表测量输出的负电压，LM7905输出的稳定负压为-5.09V，基本达到实验的要求，且输出电压很稳定，用示波器观察毛刺较少，说明噪声很小，且正负电源的指示灯正常放光，说明正常供压。图18.负稳压输出b.555震荡模块 图19为输出频率为占空比调节为时的方波输出 图20为输出频率为 占空比调节为时的方波输出 图19.频率为的方波输出 图20.频率为的方波输出 综上可以看出本实验中产生了可控频率的时钟，时钟频率在范围内可调输 出方波占空比也可调，并且可以调整到；而且时钟频率和占空比独立可调。

30、c.数字逻辑模块 测试时计数器的计数范围为09，且数码管正确显示数字；可以通过一直按住复位按键 控制加计数，按键按下后，由NE555产生的时钟自动计数，松开按键后，计数停止；有清 零功能，按下清零按键，计数器清零重新计数；译码器输出端选择3,5数字输出口，为后 一级产生控制电压。d.音频放大模块 三档增益测试：输入电压峰峰值为500mV的正弦波，如图22、23、24分别对应放大增 益2、5、10的输出波形； 其中； 图22的输出电压的峰峰值为1.04V，则； 图23的输出电压的峰峰值为2.24V，则； 图24的输出电压的峰峰值为5.08V，则 图21.输入电压 图22.放大增益为2 图23.放

31、大增益为5 图24.放大增益为10 运算放大增益由数字模块控制可调，设计为3个档，为2、5、10放大增益，且为反向 放大，测量方法是改变反馈回路的电阻，即改变和。 单频扫频测试： 输入电压的峰峰值为1V，选择增益增益为10的档位，在300Hz10kHz频率范围 内测量输出电压的峰峰值，共8组数据：频率/kHz0.30.92612151820电压峰峰值/V5.445.445.285.605.365.445.525.44 从图表中可以看出波动很小，到波动为： 结果表明增益波动远小于5dB，达到了实验要求，说明设计良好。 图25为频率300Hz时的输出波形； 图26为频率10kHz时的输出波形； 图

32、25.频率300Hz时的输出波形 图26.频率20kHz时的输出波形e.功放模块 测量最小不失真输出电压峰峰值为=160mV，见图27； 最大不失真输出电压峰峰值为=5.76V，见图28； 则无失真可调最大值与最小值之比为/=36<1000，没有达到实验的标准，但功放增益连续可调；原因是很难测量到最小不失真电压，因为有电容在放电，示波 器示数一直在变动，只能测量到160mV就不能继续向下测量了。 单频测试最大输出功率为： =0.518W>0.5W， 能驱动负载为8的扬声器；实验中无自激现象；驱动扬声器后声音无明显失真。 图27.最小不失真输出电压 图28.最大不失真输出电压f.电源

33、拓展模块 用示波器测量电源拓展模块的输出电压，观察输出电压为4.95V，且输出电压很稳定；用示波器观察毛刺较少，说明噪声很小；正电源的指示灯正常放光，说明正常供压。 图29.正电压稳定输出g.音频放大拓展模块(二阶巴特沃斯低通滤波器) 测量二阶波特沃斯低通滤波器，输入峰峰值为1V的正弦波，在30Hz20kHz频率范围内 测量输出波形电压的峰峰值，共9组数据：频率/kHz0.030.5181214161820电压峰峰值/V2.222.202.182.152.141.881.581.321.18 通过图表可以看出实际通带电压增益约为，实际的点为,所 以截止频率约为；通频带，在点处，衰减为 基本能够

34、达到设计要求，可以实现低通滤波，但是实际效果不是很好，达不到理 论设计的标准，实际原因可能是由于巴特沃斯滤波器不是很稳定，电路设计的过程中存 在有限字长效应，且二阶滤波器的计算较为复杂，导致结果的不完善。(2) 整体测试 将输入端接入音乐，输出端音乐声音无较大失真，各项功能均正常实现。图30为电路板 的整体噪声测试，及对实验声音的影响大小，噪声幅度为260mV，则电路的最大信噪比为： 信噪比为放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比，所以可以看出该电路的 噪声较小，基本达到整体的实验要求。图30.电路板的整体噪声测试6 创新模块1.思路来源：实验中，电路采用555振荡器产生方波来作为数电

35、模块中的时钟。方波的产生方法不止有一种，可以采用其他方法产生方波。方波可以看做高电平和低电平两种状态做周期性交替，可以考虑使用电压比较电路来产生高低电平，使用RC震荡电路来起反馈与延迟作用。联系所学习知识，采用由施密特触发器组成的多谐振荡器来实现。实现过程如下：图31.方波产生原理2.工作原理：图32.产生方波的原理图 图33.迟滞电压比较器原理 图34.方波的产生如图所示是采用模拟集成运放构成的施密特触发器，配以RC网络构成多谐振荡器，RC网络起反馈和延迟作用，输入电压等于电容上的电压。施密特触发器的两个阀值电压分别为电源刚接通时，电容C的上的电压，即电位较低，输出为高电平，集成运放同相输入

36、端的电位。此时通过电阻R给电容C充电，时间常数为RC，使按指数规律上升，当上升至时，施密特触发器的状态发生翻转，输出由高电平跳变为低电平，同时运放同相输入端的电位变为。由于此时，则电容C通过电阻R放电，放电时间常数也为RC，使按指数规律下降，当下降至时，施密特触发器的状态再一次发生翻转，输出由跳变为，电路回到初始状态。之后电容C又充电，如此循环产生自己震荡，输出方波。电容的充、放电时间常数是一样的，电容的放电时间是振荡周期的一半，放电时初始值，的终值，在时，放电常数RC，据此可得震荡周期可以通过调节RC或者的值来调节振荡频率，输出方波的脉冲幅度取决于稳压管的稳压值。3.实验结果：图35.产生方

37、波的仿真图使用Multisim 11.0对上述电路图进行仿真实验，使用双踪示波器来观测输出电压（橙色波形）和电容C1两端电压（红色波形）的波形，结果如下：图36.方波的仿真结果测试数据如下：高电平电压低电平电压高电平持续时间低电平持续时间频率测量值3.390V-3.682V20.716ms24.482ms22.12Hz理论值3.13.5V-3.5-3.1V17.173ms17.173ms29.12Hz由上述仿真结果可以看出，采用由施密特触发器组成的多谐振荡器可以来产生方波，可以通过调节RC或者的值来调节频率，达到120Hz范围内可调，代替555振荡电路，作为数控音频放大电路的时钟信号。七实验总

38、结总结（一） 小学期10天转眼即逝，10天前自己还沉浸在忙忙碌碌的期末考试中，对大学生活有些迷茫，对随之而来的小学期也是感觉很累，然而通过这10天的小学期，最大的收获是找到的自主学习与创新的兴趣与动力，找到了大学学习和生活的方向。这期间，有汗水，有努力，有合作，有争执，有辛苦，然而电路成功播放出清晰地音乐时的那一刻，所有的感情就只剩成功的喜悦。由于与队友贾培栋合作的很好，对这次实验做得功课很充足，对实验中的问题仔细思考，查阅大量网络和书籍资料，所以较早的成功搭成功了电路，然后很荣幸的被老师选中有机会在其他同学面前与大家交流经验，这是至今为止我的大学生活中最难忘的经历。 在小学期的第一天，由杨钢

39、老师给我们布置任务和实验要求，一眼看到这个实验的时候，很茫然，觉得这个小学期又会很苦逼很纠结的做着自己不愿意做也不懂什么原理的实验，然后糊里糊涂的完成。组队的时候选择了和使用软件比较厉害的平时合作比较多的贾培栋同学一组，当天我们就在为实验做准备资料，在准备的过程中，由于所有的器件的功能都是单独给出来的，且是英文，所以花了很久时间了解整个实验的思想以及设计实验电路图，渐渐的，所有的模块都知道怎么做了，对每个元件的功能也了如指掌，突然间觉得自己爱上了做实验这个过程，享受团队合作的那种积极进取的满足感，不是简简单单做完实验就能感觉到的，所以在第一天就对这个实验充满兴趣，而且信心满满。 在实验前我们将

40、电路图设计出来然后用OrCAD画出电路图。第一天搭电源模块的电路图，由于电路图正确且由于仿真软件问题出现的无GND接地线我们都添加上了，所以很顺利的完成了第一模块。下午的时候搭555振荡电路的时候出现了输出波形为类似充放电形状的三角波，仔细思考了出现的问题，电路原理图和搭建确认没有问题，最后想到可能是示波器的问题，换成了ch1通道后方波立刻出现，且无毛刺。第一天成功搭建了2个模块，很有满足感，在设计这两块电路的时候，由于要用到NE555芯片，翻阅了本学期的大物实验书中的光开光的设计实验来更加清晰地了解NE555产生方波的原理，将自己所学的多门知识联系到了一起，将所学的知识真正应用于实践，感觉找

41、到了学习的动力与方向。第3个和第5个模块进行的比较顺利，最困难的就是第4 部分，搭建电路的时候发现三极管和功率电阻总是在发烫甚至有烧毁现象，而单独用5V和0V电压测试继电器部分正常工作，所以所有的问题都出在放大部分，经过一天的探讨和查阅资料，我在修改电路计算合适的电阻控制放大倍数，贾培栋在考虑换个电路，将放大电路改为开关电路，依旧给继电器正常供电5V即可，想到这一点我们很开心，因为班级几乎还没有人成功做出这一部分，问题是三极管的放大倍数控制不了，这样换个思路后，即刻设计电路，搭建后立刻就成功了，真的很开心，所有的电路成功搭建完成，一共用了2天时间，其中第4部分用了整整一天时间，所以当遇到问题后

42、，不要着急，要学会冷静思考，利用自己已经学习过的知识来解决面临的问题，而且做实验一定要细心检查出现问题的部分，然后专心探索解决该部分的方法。 基本电路模块由我搭建，因为我动手能力比较强，然后进行拓展部分，我负责设计搭建巴特沃斯滤波器部分，贾培栋负责设计搭建电源模块拓展部分。一想到滤波我就很感慨，学了一个学期的DSP了，终于可以学以致用了，对IIR、FIR滤波器已经了如指掌了，所以设计部分还是很轻松的，搭建后经调节也成功了。 在这个短暂而又漫长的小学期中，我和队友十分认真的设计和搭建电路，在这过程中有很多争执，但却也在认真思考对方的观点；也有很多喜悦，每搭建好一个电路后十分激动，就这样每天想着如何改进电路，如何改正错误，如何创新拓展的想法中度过。每天都很辛苦，每天却也很满足。这次实验激起了我对学习的热情和对已学知识应用，这应该就叫厚积薄发，以后会更加努力好好理解知识的内容，做到深刻理解。这次难忘的实验对我以后解决问题提供了宝贵的经验，对我的大学生活具有深远的影响。总结（二） 从早上九点到晚上八点，从开始布置题目到验收电路板，从当时对实验题目一无所知，到现在对实验原理的了解，短短10天的小学期结束了，这难以令人忘记的10天不仅仅让我