课程设计——MINI音响的制作1

1、××大学××学院××系××课程设计MINI音响的制作 学生姓名学 号所 在 系专业名称班 级指导教师成 绩 ××大学××学院二一一年十二月摘要：随着电子技术的发展，音箱越来越受到人们的关注和使用。音响是将电信号还原成声音信号的一种装置，还原真实性将作为评价音箱性能的重要标准。有源音箱就是带有功率放大器的音箱系统。把功率放大器与扬声器系统做成一体，可直接与一般的音源（如随声听、CD机、影碟机等）搭配，构成一套完整的音响组合。而迷你音箱就是一款简单的有源音响，本文主要介绍了迷你音

2、响的构成、功能、及工作原理，它主要是由TDA2822芯片所组成的集成功放电路构成。本身具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。是一种可普遍用于家庭音响系统、立体声唱机等电子系统中，便于携带，适用性强。关键字：音响，TDA2822，晶体管，电解电容Abstract: With the development of electronic technology, sound box by the people more and more attention and use. Audio is reductive into electrical signals will be t

3、he voice signal a device, restore authenticity as a performance evaluation of the speakers will be important standard. Active speakers with power amplifier is the speaker system. Put the power amplifier and the speaker system into an organic whole, can be directly with general of the audio source (s

4、uch as sound with listening, CD, DVD player, etc) is tie-in, form a complete set of sound system. And mini speaker is a simple active acoustics, this paper mainly introduces the mini audio the structure, function, and working principle, which is mainly composed of TDA2822 chip of integrated amplifie

5、r circuit to form. Itself has the power supply voltage range wide, static power consumption is small, can a single power use, price is low wait for an advantage. Is a commonly used to family sound system, stereo, and other electronic system CD player, easy to carry, applicability. Key words: Audio,

6、TDA2822, transistors, electrolytic capacitors目 录前言11. 总体设计方案21.1 方案设计21.2 方案论证31.3 音响设计的任务与要求31.4 音响总体设计32. 单元模块设计42.1 音响电路设计4 外置电源电路4 功放电路5 音源设计6 音箱设计62.2 主要元件介绍7 TDA2822 集成功放7 晶体管8 电容93. 系统功能103.1 特征及功能 103.2 PCB 的制作104. 设计总结115. 参考文献116. 附录13前言随着人民生活水平的提高，人们学会了更多精神文化的享受，音乐已经成为了人们生活中不可或缺的一部分，对音响的要

7、求也越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒体。人能够听见的音频信号的频率范围大约是 60Hz-20kHz， 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，音乐和其他自然声响是全范围分布的。而MINI音响则是满足人们随处听到绝美音乐的最佳选择。我们为适应高校等多代表队单位活动的需要，本次所做的课程设计就是一个集功放、外观和电池等优点的MINI音响电子产品，基于所学知识，利用TDA2822集成功放芯片模拟制作音响功率放大器，然后制作一个简单的MINI音响，践实所学知识掌握程度，并通过对所学知识来制造和改进相关产品，讲述了电路各部分的设计原理及所能实现的功能，它要求要对功放、音箱、音源及外部电路等多种数

8、字电路及芯片的熟悉，并能加以运用。本文详细介绍了音响的设计方案及功能。共分为三章，第一章是对音响功放方案的选择和对音响整体的概述；第二章介绍了音响内部构成的各个单元模块；第三章则是对音响的功能分析和PCB制作过程的讲述。1.总体设计方案1.1 方案设计一个音响的主要精髓在于功放，下面将详细讨论功放的方案设计。方案一：采用锁环频率相合成技术外加音响放大器采用锁相环频率合成技术，先用锁相环频率合成产生一定范围的频率，在通过传感器把接收到的频率信号转化音频信号，再通过低通滤波器把频率控制在音频所需要的频率范围。它的优点就是工作频率可调也可以达到很高的频率分辨率；缺点是要求使用的滤波器通带可变，实现很

9、困难。具体方案如图1所示：晶振整形电路R分频器鉴相器环路滤波器压控振荡器可变分频器 图1 锁环频率相合成技术框图方案二：采用直接数字式频率合成器DDS技术外加音响放大器采用直接数字式频率合成器(DDS)，是用RAM存储所需波形的量化信息，按照不同频率要求以频率控制字K为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在内存里。DDS具有相对带宽很宽、频率转换时间极短、频率分辨率高等优点；另外，全数字化结构便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度也可实现程控。但在方案中需要一块FPGA,一块双口RAM,那么设计的成本较高。同时电路也不好仿真。实现起来也比较困难。方案三：采用直接给定的音频信

10、号外加音响放大器采用直接所定的音频信号，是由MP3等现代音频信号设备，直接给音响放大器。此电路简单，其优点是：在音频信号具有直接给定的音频频率，在频率方面没有失真效果，而且具有混响器的效果。具体方案如图2所示：话音放大器电子混响器磁带防音机混合前值放大器音调控制器功率放大器图2 直接给定的音频信号外加音响放大器1.2 方案论证通过对方案的比较和选择，选择第三个方案有如下原因：首先这个方案它设计简单可靠，软硬可相互补充各自的缺点，同时音响效果也比较好；第二本方案能利用TDA2822集成功放芯片进行模拟仿真能够完成计算机调试的过程，减少我们在制作过程中的麻烦；第三本方案也是本组讨论觉得最合适的方案

11、，便宜且方便。1.3 音响设计的任务与要求MINI音响是一种集功放、电池、小巧、方便携带等优点为一体的小型音响。在设计中不仅需要音响能准确的把音源信号放大出来，同时也要保证所放大出来的音乐质量。我们需要熟悉常用的功放电路以及相关的集成功放芯片，正确掌握并使用Protel软件绘制电路原理图及完成PCB的图的设计工作，掌握识件、焊接的相关知识并完成设计报告书。完成上述功能的主要部分便是功放的选择和设计。1.4 音响总体设计MINI音响主要是由音源、功放、音箱而构成。音源提供低电压的音频信号，功放则作为音响系统的动力，起着音源和音箱之间的桥梁作用，而音箱的作用是将电信号通过机械运动转化成声能得作用。

12、主体电路完成音源播放出各种声音信号的放大作用，即当人们选择好音乐之后，连接好音响，便可放出优质的美妙音乐。音箱音箱音频功放外置电源音源(PC CD MP3等) 图3 系统框架图2.单元模块设计2.1 音响电路设计2.1.1 外置电源电路图4 电源电路图电源设计是电路设计很重要关节，它为其它电路提供电源。它的稳定与否涉直接影响到系统是否能稳定工作。按照设计要求，我们需要+5V的直流电源，首就要使输入电压经整流桥（图5）整流即使其输入直流，然后经三端稳压集成电路（图6）稳压后就可以得到稳定的+5V电压了。在电子电路设计中经常会用到整流桥（图5）和三端稳压集成电路7805（图6）。下面就将其简单介绍

13、一下。 图5 整流桥 图6 三端稳压集成电路7805整流桥：它通过二极管的单向导通原理来实现功能的，只允许电流二极管的正极进正电和负极进负电。所以将其接入交流电路时，图5中的四只二极管发生全波整流。流桥通也是由四只整流硅芯片作桥式连接，构成的全桥整流。三端稳压集成电路7805：三端稳压集成电路7805主要是输入端1脚、接地端（GND）2脚、输出端3脚构成的电路稳压器件，通过三端稳压集成电路，可以将整流桥出来的不稳定的电流稳定在+5V。2.1.2 功放电路如7图所示为功放电路原理图，它是将音源播放的各种声音信号进行放大以推动音箱发出声音。从技术角度看，功放好比一台电流的调制器，它将交流电转变为直

14、流电，然后受音源播放的声音信号控制，将不同大小的电流，按照不同频率传输给音箱，这样音箱就发出相应大小，相应频率的声音了。由于考虑功率、阻抗、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计、生产工艺上也各部相同。图7 功放电路原理图2.1.3 音源设计顾名思义，音源就是声音的源头，没有音源，用音响系统还原声音也就无从谈起。音源是指记录声音的载体，只有先把声音记录在某种载体上，才谈得上用音响设备把载体上的声音还原出来，这些载体是音响系统中声音的来源，所以叫音源。常见的音源载体有CD（小型激光唱片）、盒式磁带、LP（密纹唱片）等，现在又出现了DVD-1（ 音频DVD）、S

15、ACD（超级音频CD）等更先进的新型载体。2.1.4 音箱设计音箱的主要作用便是准确的输出功放，发出的声音由于音箱的谐振引起共鸣，声音便加强。音箱主要由扬声器，箱体和分频器组成，而发挥主要作用的便是扬声器。扬声器的工作原理是：线圈（音圈）中通过交变电流时，线圈切割磁力线（扬声器有由磁铁等构成的恒磁场），线圈将产生运动，运动的方向和大小根据输入信号的方向和大小而变化。线圈运动，就带动鼓膜振动，而动鼓膜振动，将压缩或拉伸空气，从而传播声波，所以我们就听到扬声器发出的声音了。 图8 音箱工作原理图2.2 主要元件介绍2.2.1 TDA2822集成功放TDA2822是双声道音频功率放大电路适用于随身听

16、、便携式的DVD、多媒体音箱等音频放音用；是一块低电压、低功耗的立体声功放。其中的主要部件TDA282集成芯片，工作电压宽1.8-12V皆可以正常工作，其工作电压最高可以达到15V。输出功率有1W*2不是很大但以可以满足我们一般的听觉要求，且有电路简单、音质好、电压范围宽等特点，采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）。 TDA2822电路的特点u 电源电压降到1。8V时仍能正常工作u 交越失真小，静态电流小u 可作桥式或立体声式功放应用u 外围元件少u 通道分离度高u 开机关机无冲击噪声引脚排列情况如图：1脚3脚是左右输出通道5脚8脚是反相输入通道2脚4脚是正负电源通道6脚7脚是同相输入通道图9

17、 TDA2822元件电路图 图10 TDA2822元件实物图 图11 TDA2822引脚分布图2.2.2 晶体管晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。图12 晶体管电路图 图13 晶体管实物图2.2.3 电容在音响中，电容一般具有滤波和耦合的作用，电路图如下。图14 电容工作电路图滤波作用，

18、在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容，由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001-0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰 耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合，为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。

19、3.系统功能3.1 特征及功能MINI音响的主要特征及功能主要表现在以下方面。 第一：.集功放、电池、双扬声器于一体，首创专利技术“伸缩式扩展共鸣腔”，解决了有些音箱共鸣腔窄小的难题，打破数十年的音箱外型规格限制，压缩到极限。 第二：.不需要长长的音频线，不需要外接电源，不管是高山流水般的清新韵律，还是激情澎湃的DJ舞曲，都能淋漓尽致地展现出来！一切的一切，就只为了能随时随地，自由享受。 第三： 设计简洁明了，使用方便。使用USB1.1或2.0标准接口供电及音频输入，免驱动USB接口即插即用，完全兼容WINDOW 95 98 ME 2000及XP操作系统。具备3.5mm立体声音频输入接口链接笔

20、记本、桌面PC、手机、PSP、随身听、MD、Mp3、掌上计算机、PDA、Mp4、复读机、iPod 、手机和其它设备。 第四：迷你音箱只需与笔记本电脑、手机等设备连接，无需电源供给，就能播放美妙的音乐。有的音箱内部装有一块大容量的锂电池，产品可以播放35小时的音乐。当音箱电池没电的时候，我们就可以通过USB口和电脑相连接来给电池充电。 第五：便携性能适用于户外运动探索者，休闲者，自行车户外运动者，也适用于电脑扩音，当成电脑小音箱。总之，迷你小音箱因为体积小播放时间长，外喇叭声音大，不像传统的MP3需要带上耳塞，伤及耳膜，已经得到了更多更广泛的人喜爱！特别是运动小音箱，自行车音响等！3.2 PCB

21、的制作据设计要求设计电路原理图，并完成原理图的绘制。对于简单的原理图也可以进行直接的PCB板绘制。PCB图如附录图所示。开始引入网络表生成网络表PCB系统设置修改封装与布局设置PCB规则存盘打印结束自动布线设计与绘之原理图手工调整布线图15 PCB生成流程图a. 据原理图生成网络表，这部分PROTEL99是自动进行的，只需要用户单“create Netlist”即可；b. 网络表有也是原理图与印制电路板的接口；c. 规划电路板的结构，即确定电路板的框架，设置系统参数；d. 引入第二步生成的网络表和零件封装，让原理图与印制电路板连接起来；e. 引入网络表后系统将根据规则对零件自动布局进行飞线；f

22、. 修改封装与布局，这是自动布线的前提；g. Protel 99 SE自动布线比较完善，它采用最先进的无网络技术。基于形状的对角线自动布线技术；h. 自动布线后，如果有不满的地方，我们可以进行手工调整；i. 存盘并打印；j. 结束。4.设计总结我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能。通过两个星期的电子设计实践，虽然过程的艰辛可谓是一言难尽，但值得高兴的是我学到了很多东西。第一：通过设计这个MINI音响电子电路，我们进一步理解了TDA2822的基本原理和应用。第二：培养了严谨的工作作风，养成了良好的工作习惯，培养了争取的劳动观与人生观，也培养了团队集体精神。第三：通过课程设计，培养了我们的实践能力和创新精神。加强了我们的动手能力，对于问题的分析能力，以及发现并解决问题的能力。第四：同时，也让我从中体会到了要不断动手，不断向他人学习，这样才能不断提高自己，在挫折中不断磨练自己，坚持就是胜利。这次课程设计的顺