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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划自动化-d类功率放大器-电子设计实习报告电路设计软件应用实习报告学院：通信与电子工程学院专业：电子信息工程班级：*学号：*姓名：*指导教师：*时间：地点：信息与通信工程中心一、实习目的与要求掌握一种电路原理图与电路板的绘制方法是电类工程师的必备条件。本实习可使用软件工具Protel99SE。本实习的教学任务是通过实际操作练习，使学生掌握利用电路设计软件绘制各种电路板原理图的方法，SCH部分应掌握：PROTEL99系统界面和基本操作；元件封装的设计；原理图设计的基本操作；系统工作环境的
2、设置等基本应用。学会绘制的技巧和了解设计各种实际应用电路的方法，同时可以进行PCB设计。二、实习内容绘制具有一定复杂度的电路原理图。结合以前所学课程设计一个系统，要求：1）应有系统的理论完整性，此系统理论上可以完成2-3种以上可以描述的硬件功能。2）不同型号的大于5脚的芯片器件数量不少于4个，液晶、键盘、下载接口等非芯片接口不计入芯片数量。3）根据自己设计的系统，设计芯片的原理图封装，按照设计绘制正确的原理图。4）根据设计的原理图设计PCB图三、设计系统的基本硬件功能描述单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括
3、:单片机、晶振电路、复位电路、AD和DA转换部分等。.四、原理图中典型元件原理图库设计方法将元件库文件和原理图文件放在同一个设计中，即它们的地址是一样的。这里以排阻的制作为例介绍元件的制作方法。Step1：在原理图所在的设计数据库文件夹下新建一个原理图库文件，取名为mylibrary。名字可任取。Step2：打开原理图库文件，默认状态下此库文件里已经存在一个名为component_1的元件。点击Tools下的RenameComponent，更改元件名字为*。名字可随意取，即可以是英文也可以是中文，尽量做到见名知意。Step3：选择绘图工具框中的绘制矩形工具绘制元件的边框。注意边框所在位置需在原
4、点附近。Step5：左键点击绘图工具栏里的绘制管脚图标，按下Tab键进入管脚属性编辑对话框。管脚名字为com，其他管脚名隐藏，管脚编号为1。Step6：依次放置9个管脚，在放置管脚时，管脚的一端有一个小黑点，旋转管脚使小黑点朝外。注意此小黑点为电气结点，电流通过电气结点进出。也就是说元件之间的连接实际上就是这些电气结点的连接，因此电气结点必须朝外。实际上在制作元件时只需要将元件的管脚放置好就行了，因为在连接元件时实际就是这些管脚的连接。画边框只是为了方便制图者能见图知意，比如芯片元件就只需要画一个矩形边框就行，而电容元件我们就画二条平行的直线Step4：双击矩形方框进行边框属性设置。Borde
5、rWidth选择Small，BorderColor选择合适的颜色。去掉DrawSolid旁的钩。修改好以后确定，然后拖动边框到合适的大小。Setp5：用上述方法绘制个电阻形状的矩形框，放置在上面画好的边框里面。Step6：点击画图工具栏里的画线工具，将画好的电阻和管脚连接好。Step7：修改元件描述。点击左边原理图库文件浏览框里的Description,在DefaultDesignator里填上“R?”，此即为元件的默认名字。一般电阻以R开头，电容以C开头，芯片以U开头。在Footprint1里填上SIP9,此为元件的封装。关于封装在此不做介绍，但是在制作元件时将元件的封装预先填好会在以后由原
6、理图生成PCB图时带来极大的方便。Step8：保存后退出编辑。Step9：当所有的元件制作完成后，保存并关掉元件库文件五、原理图介绍(1)80C52单片机.80C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。80C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器
7、RAM、8k片内程序存储器32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，80C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。8051片内有ROM，无须外接外存储器和373，更能体现“单片”的简练。但是你编的程序你无法烧写到其ROM中，只有将程序交芯片厂代你烧写，并是一次性的，今后你和芯片厂都不能改其内容。
8、主要功能特性标准：MCS-51内核和指令系统片内8kROM(可扩充64kB外部存储器)32个双向I/O口256x8bit内部RAM(可扩充64kB外部存储器)3个16位可编程定时/计数器时钟频率/24/33MHz向上或向下定时计数工作电压全双工串行通信口布尔处理器帧错误侦测4层优先级中断结构自动地址识别兼容TTL和CMOS逻辑电平空闲和掉电节省模式PDIP(40)和PLCC(44)封装形式晶振电路模块单片机晶振电路分内部和外部时钟两种方式。晶振是电路中常用用的时钟元件,全称是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行
9、都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。内部
10、时钟方式最常用的内部时钟方式采用外接晶体和电容组成并联谐振电路。MCS51单片机允许的震荡晶体频率范围24MHZ，一般为。电容C1,C2的取值对振荡器的频率输出稳定性，大小以及振荡电路的起振速度有一定影响，一般在20100pF直接选择，典型值为30pF图4-6晶振震荡图外部时钟电路外部方式就是利用外部震荡信号直接X1或X2，由于HMOCS或者CHMOS单片机内部时钟进入引脚不同，其外部震荡信号源接入的方式也不同。D/A转换模块DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE；第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。因为有两级锁存器，DAC0832
11、可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。LE为高电平、和为低电平时，为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变化；此后，当由低变高时，为低电平，资料被锁存到输入寄存器中，这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。对第二级锁存器来说，和同时为低电平时，为高电平，DAC寄存器的输出跟随其输入而变化；此后，当由低变高时，变为低电平，将输入寄存器的资料锁存到DAC寄存器中。D类功率放大器摘要衡量一套音响设备的主要性能一是它的频率特性指标，包括频率响应
12、、谐波失真度和互调失真度；二是它的时间特性指标，包括瞬态响应、瞬态互调失真和阻尼系数；三是信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率(尤其第三方面的性能指标主要由功率放大器实现，传统的功率放大器主要有A类、B类和AB功率放大器是以上两种放大器的结合，使每个功率器件的导通时间在50%100%(此类放大器目前最为流行，它兼顾了效率和失真两方面的性能指标，在设计该功率放大器时要设置功率晶体管的静态偏置电路，使其工作在甲乙类状态(随着半导体及微电子制造技术的不断发展，高速、大功率器件已越来越多，人们对音频功率放大器的要求更加趋向高效、节能和小型化，所以D类音频功率放大器越来越受到人们的重视此类放大器
13、的功率器件受一高频脉宽调制脉冲信号的控制，使其工作在开关状态，理论上其效率可达100%。其不足之处会产生高频干扰及噪声，但若精心设计低通滤波器及合理选择元件参数，其音质效果完全能与AB类线性功率放大器相比拟。D类开关音频功率放大器的工作基于PWM模式：将音频信号与采样频率比较，经过自然采样，得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波，然后经过驱动电路，加到功率MOS的栅极，控制功率器件的开关，实现放大，将放大的PWM信号送入滤波器，则还原为音频信号。D类功率放大器的原理D类功率放大器的工作过程是：当输入模拟音频信号时，模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信
14、号，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经过功率低通滤波器带动扬声器发声。当输入PCM数字信号时，数字信号经PCM-PWM转换器，转变成为PWM脉冲信号，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经低通功率滤波器带动扬声器工作。音频PWM编码可以从两种途径获得，一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频；二是对其他编码的数字音频，如CD的PCM编码，通过数字信号处理技术变换成PWM音频编码。CD和DVD碟片上输出的音频信号是数字化的，若采用普通的模拟功放机进行放大，则播放机进行解码后再经过数模变换，变成模拟音频后再送到功放电路中。而采用数字功放(D类音频功放)后，就可把解码后的PC
15、M数字音频信号直接进入数字信号处理电路处理成PWM码进行放大，省去了播放机中的数模变换和数字功放中的模数变换二个较贵重部分，这样不但音质受损少，成本也可降低。D类功率放大器的电路工作方式为开关状态，其原理方块图如图1，波形图如图2所示。输入图1：D类音频功率放大器原理方块图图2：将正弦波变为脉冲波的脉宽调制电路从图1的结构可知，两个放大器反相连接，实际上构成推挽状态，起到开关的作用去控制与电源串联的负载回路，低通滤波器LPF可以滤去脉冲波的高频部分，得到基波成分，所以实际上成为数/模转换电路，重新将脉冲波还原成为弦波。从电路结构看，当两支形状短路阻抗为0，开路阻抗无穷大时，电路的效率为100%。因为扬声器是感性负载，对于高电感的扬声器如中频扬声器，D类功放可以不用接低通滤波器，直接与扬声器相联。图2表示如何将正弦波转化为脉冲波，让脉冲波的宽度受正弦波幅度的调制，称为PWM信号，即“脉宽调制”信号。这里没有应用一般概念的A/D变
