音响系统的设计论文

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1、2011 届毕业设计 专专 业：业： 应用电子技术应用电子技术 毕业设计课题：毕业设计课题： 音响系统音响系统 20102010 年年 5 5 月月 8 8 日日 摘摘 要要 音响系统主要分为两部分低频功率放大器和音箱组成。低频功率放大器 主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低 频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前 置放大器、音调调节、左右声道放大器、重低音放大器共五部分构成。稳压 电源主要是为前置放大器、重低音滤波电路提供稳定的直流电源。前置放大 器主要是电压的放大。左右声道放大器、重低音放大器实现电流、电压的放 大。设计的电路结构简

2、洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验 结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高 的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。音箱主要用来还原声音。 关键词关键词：前置放大级电路 调音电路 后级放大电路 电源电路 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 2 目目 录录 一一 绪绪 论论4 4 1.11.1 概述概述 5 5 1.21.2 音响的未来音响的未来 5 5 二二 方案设计方案设计7 7 2.12.1 总体方案论证总体方案论证 7 7 2.22.2 单元模块方案论证：单元模块方案论证： 8 8 2.2.12.2.1 弱信号前置放大级电路

3、：弱信号前置放大级电路：8 8 2.2.22.2.2 调音电路：调音电路：8 8 2.2.32.2.3 功率放大级：功率放大级：8 8 2.2.42.2.4 重低音放大级重低音放大级 9 9 2.2.52.2.5 电源电路：电源电路：1010 2.32.3 方案选择：方案选择： 1010 三三 单元模块设计单元模块设计1111 3.13.1 弱信号前置放大级和调音电路：弱信号前置放大级和调音电路：1111 3.23.2 功率放大电路功率放大电路: : 1212 3.33.3 电源电路：电源电路： 1414 四四 PCBPCB 的制作的制作 1515 4.14.1 电路原理图设计电路原理图设计:

4、 : 1515 4.24.2 PCBPCB 布局设计布局设计1515 4.34.3 电路电路 PCBPCB 板介绍板介绍 1717 五五 系统调试系统调试1919 5.15.1 稳压电源调试稳压电源调试 1919 5.25.2 前置运放和音调调节调试前置运放和音调调节调试 2020 5.35.3 功放机和重低音调试功放机和重低音调试 2020 5.45.4 系统的总机调试系统的总机调试 2020 总总 结结2323 致致 谢谢2424 参考文献参考文献2525 附录：附录：2626 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 3 前前 言言 音响系统在家庭影院、会议室中的应用越来越广

5、泛，与我们日常生活有 着密切关系。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在 大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品 的一个重要因素。音响系统主要由功率放大部分和音箱组成。功率放大部分 主要是放大信号、调节声音音调。音箱用来还原声音。 本次设计音响系统采用集成电路完成，攻放部分有三部分组成前置放大 级、音调调节和功率放大级。前置放大级主要任务是完成小信号电压放大任 务，同时要求低噪声、低温漂。音调调节主要完成高低音、左右平衡、音量 调节。功率放大级主要任务是在允许的失真限度内,尽可能高效率地向负载 提供足够大的功率，要求是输出功率要大、效率要高。通过详尽

6、的资料查询 和严密的方案论证后，我们选择通过集成运放 NE5532、LM4558/TA7630P、LM3886 的配套使用来使本电路系统设计简洁、 实用并且达到高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的指标。 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 4 一 绪 论 1.1 概述 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。 音源是指将音源软件中的磁信号或数字信号 转换为电信号的器材，它主要包括 DVD、S-VCD、VCD、CD、调谐器、卡座及 高保真录像机等。功率放大器主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放 大后产生足够大的

7、电流去推动扬声器进行声音的重放。 音箱是一套音响器 材的喉舌，音源软件最终的声音依靠音箱来表现，音响器材重放声的优劣完 全靠音箱去表达，因此音箱在音响器材中有着举足轻重的作用。 1.2 音响的未来 数字化音响。数字技术是一种新技术，所以数字音响在解决模拟音响 噪声的失真问题时发展而成。音响采用了数字技术之后，记录的数字信号从 取样频率到量化特性。而且可以和上位机互换，这与模拟设备无法比拟。数 字录音可以把时间、人名、地址一起录入带中，采用微型键盘来完成编目工 作，更换曲目编号，再加上遥控功能，使你能够自动地搜索需要的曲目，使 用方便。 影视听设备一体化。数字音响随着电声技术、影视技术、计算机技

8、术的 发展，它们在家庭中可以构成混然一体的多媒体影视音频系统。这样的系统， 能听到各种在输入端增添各种需要的信号输入和功能转换，通过电脑处理就 能使受众看到各种图像和听到各种声音。 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 5 烤上钢琴漆的音响。这款音响的最大特点在于它采用独特的烤漆技术， 为音响烤上了钢琴漆，在气质上体现出欧洲 19 世纪浪漫风情。色彩黑白色 相结合，带有哥特式建筑特有的冷峻与简洁，作为家庭摆设，能为屋内环境 增添不少高贵的气氛。 “音箱虫” 。这个小装置的中心部件是一个美军用于声纳装置的特殊材 料，叫 TerfenolD，含 60的铁和一些其他的稀有金属。把它放

9、在磁场里， 它就会发出轻微的振动，幅度虽然不大，只有 1 微米，但是振动力量非常强， 只要把它连在一个光滑、坚硬的表面，比如窗户的玻璃或人的头盖骨，都能 把它们变成音箱。它的设计者给了它一个可爱的名字“音箱虫” 。 互动 PC 音响系统。这种可以安装到 PC 上的微型立体音响设备，可以收 听到当地的 AMFM 以及互联网无线电台播出的音乐节目，并将从互联网上 下载和 CD 光盘上的音乐以 MP3 文件的格式储存到计算机硬盘中。这套音响 设备仅重 7 英磅，非常方便使用，用户可以在听音乐的同时运行其他程序， 两者之间不会出现相互干扰的情况。电子音响蜡烛。这套电子音响蜡烛由蜡 烛体、蜡座和光控电子

10、音响系统组成，其特点是各种造型的蜡烛点燃后通过 光导纤维将光信号传至模拟发声电路，经扬声器播送音乐，使蜡烛能够边燃 边播乐，如果烛光熄灭，音响就停止。 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 6 二二 方案设计方案设计 2.1 总体方案论证总体方案论证 系统原理方框图如图1所示。根据题目任务, 我们设计有五个基本电路 前置放大电路 调音电路 左右声道后级放大电路 重低音放大电路 电源电路 图图 1 1 系统原理框图系统原理框图 其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；音调调节完成音量大小、 高低音、平衡调节；左右声道功率放大级和重低音放大级则实现对信号的电 压和电流放大任务；电源

11、部分则为整个功放电路提供能量 该系统是一个高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的音响与 脉冲传输、放大兼容的实用电路。下面对每个单元电路分别进行论证。 信信 号号 源源 前置放大电路前置放大电路 重低音放大电路重低音放大电路 音调调节电路音调调节电路后级放大后级放大 电电 源源 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 7 2.22.2 单元模块方案论证：单元模块方案论证： 2.2.12.2.1 弱信号前置放大级电路弱信号前置放大级电路： 弱信号前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音 响集成电路构成。符合上述条件的集成电路有： M5212、LM5213、

12、LLM1875、TDA1514、NE5532、NE5534 等。 本系统设计选用 NE5532，因为同众多的运放相比, NE5532 具有高精度、 低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能, 被称为“ 运放之皇” 。这种 运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能, 较宽的带宽能保证信号在 低、中、高频段均能不失真输出, 使电路的整体指标大大提高。 2.2.22.2.2 调音电路调音电路： 调音电路主要实现音量调节、高音调节、低音调节、平衡调节。能达 到以上要求的电路有:LM1036、LM4610、NE5532、TA7630 等。 本系统设计选用 TA7630，因为和其它调音电路相比，TA763

13、0 具有电 路简单、温度漂移小、音量控制范围、易调试等特点。 2.2.32.2.3 功率放大级：功率放大级： 方案一： 功率放大输出级采用分立元件构成的OCL电路，驱动级采用集 成芯片，整个功放级采用大环电压负反馈。这种方案的优点是：由于反馈深 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 8 度容易控制，故放大倍数容易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。 但外围元器件较多，调试要困难一些。 方案二：采用专用的功放集成芯片。LM3886是一款功率放大集成块， 体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过 热及感性负载反向电势安全工作保护。 根据题目设计要求，可

14、供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由 集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元 件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。许多 优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则 性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得 加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片，如 TDA2040A、LM1875、TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单， 保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超 过本设计的要求是没有问题的。另外集成运放还有性价比高的特点。故本系

15、 统设计选用方案二。该方案的优点是：技术成熟，外围元器件少，保护功能 较完善，调试简单，便于扩功等。 2.2.42.2.4 重低音放大级重低音放大级 方案一：采用 LM4558 作重低音滤波，LM3886 作重低音后级放大。 方案二：采用 NE5532 作重低音滤波，LM3886 作重低音后级放大。 通过上网查资料，咨询指导老师，首先采用了方案二，确定原理图， 画出 PCB 图，但是通电测试之后，发现低音呈现很浑浊，不厚重。然后采用 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论文（设计） 9 第二种方案测试，画出原理图，做出 PCB 测试之后发现重低音有明显变化， 变得厚重。之后通过分析 NE5

16、532 和 LM4558 性能参数，NE5532 在性能参数 上远 胜于 LM4458，但是在此电路上的差异却不相符。根据测试效果最终选 定方案一做重低音放大。只是最后没有找出差异不符的原因，确实是一大遗 憾。 2.2.52.2.5 电源电路：电源电路： 本系统电源设计采用RS808作整流，10000uF的铝电解电容作滤波， LM1812、LM1912作稳压。 2.32.3 方案选择：方案选择： 由前面的方案论证得知，设计本系统有两种方案，一种方案是采用集成 电路与分立元件相结合的方案，另一种是全部采用集成芯片的方案。 为尽可能的降低噪声影响，减小非线性失真，以及考虑到外围元器件过多会 给系统引入噪声等干扰因素造成不利影响，本设计采用方案二：全部采用集 成运放芯片搭建电路。 为了得到较好的音质效果我们决定在前置放大级电路中采用集成双运放 NE5 532,音调调节 TA7630P,重低音滤波 LM4558，功率放大级中 LM3886。 湘潭职业技术学院 2011 届大专生毕业论