小型音响的设计与制作Word文件下载.docx
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该设计制作使用扩音机电路电压放大器和功率放大器,还介绍了其性能指标和测试方法、故障检修等。
Abstract
Minitypecomputerartwithelectrontechnology,especially,followingthelarge-scaleintegratedcircuitcreationbutappearing'
sultimacyhappenedindevelopment,humanbeinglifeatfullspeedchanging.Ifthemicrocomputerappearinghasmademodernstudyofsciencegetaqualitativeleap,canexaggerateafieldnotintheleastsayingmonolithicmachinetechnologyappearingistogivemodernindustryfieldtohavebroughtaboutanewtechnologicalrevolutionthenso.
Advancebyleapsandboundsbeingaccompanyingtheadvancementofsociety,themediumcomputertechnology,thejobbeingchangingpeopleslowly,thewayliving,studyingandcommunicatingwith,itsapplicationhasbroughtaboutgiganticprogressforsociety,manypersonthinksthattheloudspeakerboxgoessolongasenergysoundproductionaccommodatesoneselfto,notcaringinfactisthatthefamilycinemaisstillPCbut,thegeneralcityhasbeenqualifiedforaloudspeakerboxtimepurchase,supposenothavinghadaloudspeakerbox,multi-mediacanonlybeameaninglessterm.
Inpeople'
slifeentertainment,theaudioexistenceisessential.Forinstance:
Manyfieldsuchascomputeretc.,allneedstheTVset,radioset,familyexpensestousetheeffectcomingtoaudiotobringsenseofhearingtosenseofhearingpeople.Thespecialfieldaudiosystemiscomposedofsenseofhearingsystem(people'
sear),hardwaresystem(equipmentandmaterial),softwaresystem(signalsource)andcanoftoneenvironmentsmainly.Theaudiosystemmajortechnologicalindexhas:
Frequencycharacteristicproperty,signal-to-noiseratio,dynamicrange,transientrespondto,stereophonyseparationdegree,stereophonybalancespend.Theseallaretobecomposedoftheaudiostaple.
Thistheproblemstudyingtime,minitypeaudiofabrication,comingtotalkcomparingwithspecialfieldismuch,simple,thefunctionisnotcomparedtobutthespecialfieldbeinginferior.Haveowedthecircuitvoltagedesigningtheamplifiermakingusagetheamplifierandthepoweramplifier,haveintroducedwhosefunctionindexandtestingmethod,troubleshootingetc.
第一部分绪论……………………………………………………………………………………………5
第二部分研究电路与说明………………………………………………………………………………6
设备与器件……………………………………………………………………………………6
电路与说明……………………………………………………………………………………6
2.2.1晶体管与集成电路混合型扩音机电路…………………………………………………6
2.2.2扩音机电源电路…………………………………………………………………………7
扩音机电路的基本组成………………………………………………………………………7
2.3.1前置放大器组成及工作原理……………………………………………………………8
2.3.2功率放大器组成及工作原理……………………………………………………………8
2.3.3直流稳压电源…………………………………………………………………………10
第三部分研究目的和步骤………………………………………………………………………………10
研究目的………………………………………………………………………………………10
步骤与要求……………………………………………………………………………………11
3.2.1检测元件………………………………………………………………………………11
3.2.2连接线路………………………………………………………………………………11
3.2.3调试过程………………………………………………………………………………11
3.2.4整机功能试听…………………………………………………………………………12
第四部分主要性能指标及测试方法……………………………………………………………………12
最大不失真输出功率…………………………………………………………………………12
频率响应………………………………………………………………………………………13
输入阻抗………………………………………………………………………………………13
入零敏度………………………………………………………………………………………13
本扩音机电路的主要指标……………………………………………………………………13
本扩音机电路的主要点电路参数……………………………………………………………13
4.6.1交流参数………………………………………………………………………………13
4.6.2直流参数………………………………………………………………………………13
第五部分诊断及处理方法………………………………………………………………………………14
查找故障的一般方法…………………………………………………………………………14
第六部分傻瓜型集成功放的扩音机电路………………………………………………………………14
傻瓜型集成功放………………………………………………………………………………14
傻瓜型集成功放的特点………………………………………………………………………15
第七部分总结与体会……………………………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………………………………………………17
附录…………………………………………………………………………………………………………18
第一部分绪论
1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管,开创了人类电声技术的先河。
1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后,使音响技术的发展进入了一个崭新的时代,比较有代表性的如"
威廉逊"
放大器,较成功地运用了负反馈技术,使放大器的失真度大大降低,至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期,各种电子管放大器层出不穷。
由于电子管放大器音色甜美、圆润,至今仍为发烧友所偏爱。
60年代晶体管的出现,使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。
晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。
在60年代初,美国首先推出音响技术中的新成员--集成电路,到了70年代初,集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点,逐步被音响界所认识。
发展至今,厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。
70年代的中期,日本生产出第一只场效应功率管。
由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色,以及动态范围达90dB、THD<
%(100kHz时)的特点,很快在音响界流行。
现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。
音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期,在不同的历史时期都各有其特点。
预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。
音响系统主要由听觉系统(人的耳朵)、硬件系统(器材)、软件系统(信号源)及听音环境组成。
研究此课题的意义,正是从小范围具体研究小型音响的制作过程和制作方案,对组成各部件的充分了解和应用,熟悉小型音响的性能指标、制作成品的测试方法和故障的解决处理方法,使制作出的小型音响能达到基本应用功能。
第二部分研究电路与说明
设备与器件
(1)设备:
音频信号源1台、直流稳压电源1台、万用表1块、电烙铁。
(2)器件:
晶体管与集成电路混合型扩音机散件一套。
电路与说明
2.2.1晶体管与集成电路混合型扩音机电路
图1所示为一种晶体管与集成电路混合型扩音机电路,它能将各种信号源(传声器、收音机、CD机等)送来的信号,经前置放大器的选择、均衡、混合和放大后得到适当的特性和电平,然后经推动级送到功率放大器加以放大后得到足够功率去推动扬声器,以便得到逼真的扩音效果。
图1晶体管与集成电路混合型扩音机电路
2.2.2扩音机电源电路
图2所示为扩音机电源电路,它主要由变压器、桥式整流电路、C滤波器和三端集成稳压电源等组成,可将220V交流电源处理成+15V和-15V双路直流电源。
图2电源电路
扩音机电路的基本组成
扩音机电路的基本组成框图如图3所示,它主要由前置放大器、功率放大器和直流稳压电源等三部分组成。
图3扩音机电路的基本组成
2.3.1前置放大器组成及工作原理
(1)输入级
输入级由第一片LM741集成运算放大器组成,它接成同相比例放大电路,输入信号从同相端输入。
为适应不同的输入方式,可分为话筒输入MIC和线路输入LINE(LINE输入加上了由电阻R1、R2所构成的衰减电路),分别将话筒、电唱机、收音机或其它线路输出的微弱音频信号进行放大。
由于输入的信号一般很微弱,故第一级采用了集成运放,这是因为集成运放本身不仅具有很高的输入电阻,而且还有很低的输出电阻,这对吸引信号和驱动后级负载的能力都有很大的帮助。
另外,从反馈的角度来看,由于第一级中R5、R3、C1构成了电压串联交流负反馈电路,这就进一步提高了输入电阻和降低了输出电阻,可得到稳定的电压放大倍数,改善了电路的性能。
(2)中间级
它由第二片LM741集成运放组成,它连接成电压跟随器形式,可在一定程度上改善电路的性能。
(3)推动级
由第三片LM741集成运放组成,它组成反相比例放大电路,中间级的输出信号经音量电位器RP1取样后送入第三级作为输入信号,本级的作用是供给功率放大器足够大的激励信号。
2.3.2功率放大器组成及工作原理
当负载一定时,我们希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能小,效率尽可能高。
功率放大器的作用就是对推动级输出的信号进行功率放大来推动扬声器工作。
(1)OCL功率放大器电路概述
图4OCL功率放大基本电路
甲乙类双电源互补对称电路如图。
其中图a所示的偏置电路是克服交越失真的一种方法。
由图可见,T3组成前置放大级,T1和T2组成互补输出级。
静态时,在D1、D2上产生的压降为T1、T2提供了一个适当的偏压,使之处于微导通状态。
由于电路对称,静态时ic1=ic2,iL=0,Vo=0。
有信号时,由于电路工作在甲乙类,即使VI很小(D1和D2的交流电阻也小),基本上可线性地进行放大。
上述偏置方法的缺点是,其偏置电压不易调整,而在图b中,流入T4的基级电流远小于流过R1、R2的电流,则由图可求出Vce4=Vbe4(R1+R2)/R2,因此,利用T4管的Vbe4基本为一固定值(硅管约为~),只要适当调节R1、R2的比值,就可改变T1、T2的偏压值。
这种方法,在集成电路中经常用到。
(2)OCL功率放大器特点
图5用NPN管驱动的OCL功率放大电路
其特点与图4所示电路一样:
(1)静态时RL上无电流;
(2)D1、D2(或R,或R、D)供给T1、T2两管一定的正偏压,使两管处于微导通状态;
(3)RC是T3的集电级负载电阻,A、B两点的直流电位差始终为左右,但交流电压的变化量相等;
(4)电路要求T1、T2的特性对称;
(5)需要使用对称的双电源。
如2.2.1图1电路中的功率放大器采用的是由正负双电源供电的准OCL功率放大电路,其中T1和T3组成NPN型复合管,T2和T4组成PNP型复合管;
电位器RP2和三个
二极管D的作用是为T1和T2提供适当的偏压,使它们处于微导通状态,以防止产生交越失真;
电阻R16和R18用于减少大功率管T3、T4的穿透电流从而提高它们的温度稳定性;
R19和C13组成相位补偿电路,使感性负载扬声器转化为纯阻性负载;
C11和C12用作相位校正环节以避免产生自激振荡;
R12和C8、R6和C3等组成退耦滤波电路;
输出端串接熔断器是用来保护功率管T3、T4,使它们在输出短路时不致于烧毁。
由于此功率放大电路输出与负载RL之间采用了直接耦合,所以整个扩音机电路的低频响应好、失真小、噪声和交流声都较小。
此功率放大电路的工作原理为:
当输入信号Ui(推动级输出信号)为正半周时,T1、T3组成的等效NPN型复合管导通,在负载上输出Uo的正半周波形;
当Ui为负半周时,T2、T4组成的等效PNP型复合管导通,使Uo输出负半周波形,正负半波合成为一个完整的周波。
2.3.3直流稳压电源
在2.2.2的图2为扩音机的直流稳压电源电路,因需要用到+15V、-15V直流电源,故采用了变压器副方为双15V的结构,注意中间接线端必须接地,后经单相桥式整流电路、C滤波电路、W7815和W7915三端集成稳压电路后得到稳定的+15V、-15V直流电源输出。
在具体焊接过程中,一定要注意W7815和W7915的各管脚不要接错,元件还需加装散热器。
在此电路中,C3和C5的作用是在输入线较长时,抵消其电感效应,防止产生自激振荡;
C4和C6的作用是用来改善负载瞬间变化的影响,削弱电路的高频噪声。
第三部分研究目的和步骤
研究目的:
(1)了解扩音机电路中电压放大器和功率放大器的基本结构。
(2)建立由各类放大器实现复杂电子电路的感性认识及一般方法。
(3)掌握集成运算放大器的使用及电路中某些相关点电位的测量。
(4)建立电子电路系统的基本概念。
步骤与要求
3.2.1检测元件
领回元件后根据电路图认真核对各类元件的型号、参数,勿遗漏元件。
3.2.2连接线路
(1)整机布局
扩音机的结构通常由输入回路、前置放大器、中间放大器、功率放大器电路、电源变压器、整流滤波电路、大功率散热片、控制面板等主要部分组成,对这些主要部件的安排原则是:
1各主要部件的所属元件相对集中放置。
2便于调整、操作和检修。
3发热元件要便于散热,变压器、大功率管散热器必须在通风地方。
4尽可能缩短各部件间连线。
5尽量减少各部件间的有害干扰,如输入级不能靠近输出级,电源变压器要远离输入级等。
6适当考虑美观、大方。
(2)焊接与安装
焊接前,要根据电路图的各部分功能确定元器件在电路板上的位置,并注意电解电容的极性、晶体管和集成电路的各引脚排列、电路板与外部元件(如电位器、开关等)的连线,按信号的流向将元件作顺序地连接,以便于测试,在具体安装和焊接时,还需注意以下几个问题:
7引线在焊接前必须刮净、镀锡,焊点要光滑清洁。
8接线要短,且切记注意电路之间要共地。
9电解电容的极性不能接反。
10元件的标称值要尽量露出,并朝向容易读数的一面。
11在面板和电路板之间的信号线(如输入塞孔线、音量线等)最好用屏蔽线,并且远离输出线和电源线,屏蔽线的外皮接在电路板的接地点上。
12导线的颜色要符合习惯用法:
一般正电源用红线,负电源用蓝线,地线用黑线,信号线用其它颜色的线。
3.2.3调试过程
(1)电路的调试过程一般先分级调试,再级联调试,最后进行整机调试与性能指标的测试。
(2)调整时,为安全起见,可用同阻值的负载电阻代替扬声器。
(3)分级调试又分为静态调试和动态调试。
静态调试时,将输入端对地短路,用万用表测试各级电路中的电阻值、电路是否有断路或短路情况、电容的漏电情况、晶体管和集成电路的各引脚电压值是否正常。
动态调试时,在电路输入端加入适当信号,用示波器观测各单级电路的输出波形及工作情况,并测量各项性能指标是否达到要求。
(4)在单级调试完成后,可进行级联调试。
把前级输出信号作为后级的输
入信号进行调整,对分立元件电路,在级联调试时要注意考虑级间的相互影响。
(5)整机联调时,应观察各单元电路连接后各单级之间的信号关系,注意观察其动态结果,检查电路的性能和参数,分析测量的数据和波形是否符合设计要求。
3.2.4整机功能试听
在整机调整完成后,可用8Ω/10W扬声器代替负载电阻进行试听。
(1)话筒扩音:
将话筒与话筒放大器输入端MIC相连,扬声器发出的声音应清晰,改变音量电位器可控制输出音量的大小。
(2)线路扩音:
将收音机检波输出的音频信号加到扩音机的线路输入端LINE,改变音量电位器,试听输出音量的大小变化情况。
第四部分主要性能指标及测试方法
最大不失真输出功率
用音频信号发生器输出频率为1KHZ的正弦信号,加到扩音机电路的输入端,用8Ω/10W的负载电阻代替扬声器。
加大输入信号幅度,直到用示波器观察到的输出波形刚好出现不削波失真,此时对应的输出电压为最大不失真输出电压Um(正弦波的最大值),由此可计算出最大不失真输出功率为:
注意:
最大输出电压测量后应迅速减小输入信号,否则会因测量时间过长而损坏扩音机。
频率响应
放大器的电压增益随频率的变化关系称为放大电路的频率响应。
相对于中音频fm(1KHz)的电压增益下降3dB时所对应的低音频率fL和高音频率fH,分别称为放大器的下限频率和上限频率。
fH与fL之差称为放大器的通频带。
输入阻抗
从扩音机放大器输入端看进去的阻抗。
入零敏度
使扩音机输出额定功率时所需输入电压的有效值即为输入零敏度。
测量方法:
将输入信号从零开始增大,直到输出电压达到额定功率所需要的电压值,此时对应的输入电压值即为输入的灵敏度。
本扩音机电路的主要指标:
电源电压为+15V、-15V;
不失真输出功率≤10W;
输入灵敏度为10mV(话筒)和100mV(线路),负载阻抗为8Ω。
本扩音机电路的主要点电路参数(参考值):
4.6.1交流参数(信号大小以幅值计)
当MIC端输入10mV、1KHz的正弦交流信号时,前置级输出1V;
中间级输出1V;
为保证扬声器最大不失真输出,音量电位器RP1的分压信号约为;
推动级输出;
扬声器输出;
功放电路为射极输出器电路;
扬声器输出信号与MIC输入信号反相;
扬声器最大不失真输出功率为。
4.6.2直流参数(主要指各级直流电压偏置)
前置级电压偏置:
+(7脚)、(4脚)
中间级电压偏置:
+14V(7脚)、(4脚)
功放级电压偏置:
+15V、-15V
第五部分诊断及处理方法
扩音机使用时间一长,难免会出现故障,即使刚装好的扩音机也会因元件质量不好、选配或焊接装配不当等都可能使扩音机工作不正常。
为使扩音机正常工作,必须对出现的故障现象进行正确地分析和处理。
查找故障的一般方法
(1)观察法
通过眼睛看、鼻子闻和动手操作等方法来寻找故障发生的部位,这是一种既简单又常用的方法。
(2)信号注入法
用信号发生器作信号源,将信号注入到扩音机的各级输入端,通过扬声器的反应或用示波器观察输出波形及幅度的大小是否正常,判断故障所在的大概部位。
用信号注入法进行检查时,通常从电路的末级向前级逐级进行。
(3)信号寻迹法
此法与信号注入法过程相反,把输入信号调到正常值,接到电路的输入端,用示波器由前往后逐级检查各级有无输出信号及波形是否正常,进一步判断故障发生的部位。
第六部分傻瓜型集成功放的扩音机电路
傻瓜型集成功放
我们简要地介绍另一种由集成电路组成功放级的扩音机电路,它的结构如图4所示。
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