电子设计大赛论文立体声音频功率放大电路

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1、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

2、。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

3、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

4、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

5、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

6、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NE55

7、32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

8、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 200

9、9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

10、 = 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; sbit M = P16;sbit C = P17; sbit Enable1 = P30;sbit Enable2 = P31;sbit LCD_RS = P27;sbit LCD_RW = P26;sbit LCD_E = P25;uchar code table= 12 3 4;uchar

11、 code dis_num=0123456789;uchar volume=0;uchar relay=0x01;uchar temprelay;uchar track=1;void Delay5Ms(void) unsigned int TempCyc = 5552; while(TempCyc-);/读状态unsigned char ReadStatusLCD(void) LCD_Data = 0xFF; LCD_RS = 0; LCD_RW = 1; LCD_E = 0; LCD_E = 0; LCD_E = 1; while (LCD_Data & Busy); /检测忙信号 retu

12、rn(LCD_Data);/* LCD1602驱动程序 */写数据void WriteDataLCD(unsigned char WDLCD) ReadStatusLCD(); /检测忙 LCD_Data = WDLCD; LCD_RS = 1; LCD_RW = 0; LCD_E = 0; /若晶振速度太高可以在这后加小的延时 LCD_E = 0; /延时 LCD_E = 1;/写指令void WriteCommandLCD(unsigned char WCLCD,BuysC) /BuysC为0时忽略忙检测 if (BuysC) ReadStatusLCD(); /根据需要检测忙 LCD_D

13、ata = WCLCD; LCD_RS = 0; LCD_RW = 0; LCD_E = 0; LCD_E = 0; LCD_E = 1; /LCD初始化void LCDInit(void) LCD_Data = 0; WriteCommandLCD(0x38,0); /三次显示模式设置，不检测忙信号 Delay5Ms(); WriteCommandLCD(0x38,0); Delay5Ms(); WriteCommandLCD(0x38,0); Delay5Ms(); WriteCommandLCD(0x38,1); /显示模式设置,开始要求每次检测忙信号 WriteCommandLCD(0

14、x08,1); /关闭显示 WriteCommandLCD(0x01,1); /显示清屏 WriteCommandLCD(0x06,1); / 显示光标移动设置 WriteCommandLCD(0x0C,1); / 显示开及光标设置/按指定位置显示一个字符void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData) Y &= 0x1; X &= 0xF; /限制X不能大于15，Y不能大于1 if(Y)X |= 0x40; /当要显示第二行时地址码+0x40; X |= 0x80; /算出指令码 WriteC

15、ommandLCD(X, 0); /这里不检测忙信号，发送地址码 WriteDataLCD(DData);void main()A=0x00;M=0x00;C=0x00;Enable1=0;Enable2=0;/*P0=0xfe;relay=0x01;*/Relay1=0;Relay2=1;Relay3=1;Relay4=1;LCDInit();DisplayOneChar(0,0,S);DisplayOneChar(1,0,R);DisplayOneChar(2,0,C);DisplayOneChar(4,0,1);DisplayOneChar(7,0,T);DisplayOneChar(8

16、,0,R);DisplayOneChar(9,0,A);DisplayOneChar(10,0,C);DisplayOneChar(11,0,K);DisplayOneChar(13,0,A);DisplayOneChar(0,1,V);DisplayOneChar(1,1,O);DisplayOneChar(2,1,L);DisplayOneChar(4,1,1);DisplayOneChar(5,1,|);while(1)if(!Vol_p)Delay5Ms();if(!Vol_p)if(volume0)volume-;C=volume/4;M=(volume%4)/2;A=volume%

17、2;DisplayOneChar(volume+6,1, );DisplayOneChar(4,1,dis_numvolume+1);while(!Vol_m);if(!Relay_U)Delay5Ms();if(!Relay_U)if(relay1)&0x01;Relay3=(relay&0x04)2)&0x01;Relay4=(relay&0x08)3)&0x01; temprelay=relay; DisplayOneChar(4,0,tabletemprelay);while(!Relay_U);if(!Relay_D)Delay5Ms();if(!Relay_D) if(relay1

18、)relay/=2;Relay1=(relay&0x01)&0x01;Relay2=(relay&0x02)1)&0x01;Relay3=(relay&0x04)2)&0x01;Relay4=(relay&0x08)3)&0x01; temprelay=relay; DisplayOneChar(4,0,tabletemprelay);while(!Relay_D);if(!Key_track)Delay5Ms();if(!Key_track)track+;switch(track)case 1:Enable1=0;Enable2=0;DisplayOneChar(13,0,A);break;case 2:Enable1=0;Enable2=1;DisplayOneChar(13,0,L);break;case 3:Enable1=1;Enable2=0;DisplayOneChar(13,0,R);break;track%=3;while(!Key_track); 第 15 页 共 15 页