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全遥控数字音量控制的D 类功率放大器资料

全遥控数字音量控制的D 类功率放大器资料
全遥控数字音量控制的D 类功率放大器资料

引言

几十年来在音频领域中,A类、B类、AB类音频功率放大器一直占据“统治”地位,其发展经历了这样几个过程:所用器件从电子管、晶体管到集成电路过程;电路组成从单管到推挽过程;电路形成从变压器输出到OTL、OCL、BTL形式过程。其基本类型是模拟音频功率放大器,它的最大缺点是效率太低。全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频设备节能环保的要求,迫使人们尽快开发高效、节能、数字化的音频功率放大器,它应该具有工作效率高,便于与其他数字化设备相连接的特点。D类音频功率放大器是PWM型功率放大器,它符合上述要求。近几年来,国际上加紧了对D类音频功率放大器的研究与开发,并取得了一定的进展,几家著名的研究机构及公司已经试验性地向市场提供了D类音频功率放大器评估模块及技术。这一技术一经问世立即显示出其高效、节能、数字化的显著特点,引起了科研、教学、电子工业、商业界的特别关注,现在这一前沿的技术正迅猛发展,前景一片光明。

单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。在许多基于单片机的应用系统中,系统需要实现遥控功能,而红外遥控则是被采用较多的一种方法。红外遥控是通过红外管发送红外遥控编码对其设备进行控制的,不同设备的遥控发送的红外遥控编码都是不同的。由于红外无线解决了有线连接的许多不便,因而受到了家电设备厂商、电脑外围设备商、以及通信设备厂商的高度重视。

如果将遥控技术、单片机与D类音频功率放大器结合起来,那么得到的产品将是非常前沿的。本次设计就是全遥控数字音量控制的D 类功率放大器。

1 功放的基本知识

1.1 功放的分类

传统的功率放大器主要有A 类(甲类) 、B 类(乙类) 和AB (甲乙类),除此之外,还有工作在开关状态下的D类(丁类)功放。

1.2功放的工作原理及特点概述

A 类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件,其晶体管总是工作在放大区,并且在输入信号的整个周期内晶体管始终工作在线性放大区域,它的优点是输出信号的失真比较小,缺点是输出信号的动态范围小、效率低,理想情况下其效率为50 % ,考虑到晶体管的饱和压降及穿透电流造成的损耗,A 类功率放大器的最高效率仅为45 %左右。

B 类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50 % ,因为其晶体管只在输入信号的正半周工作在放大区,在输入信号的负半周是截止的。它的优点是效率理想情况下可达78. 5 % ,比A类的提高了很多,其缺点是非线性失真却比甲类功放大,而且会产生交越失真,增加噪声。

AB类(甲乙类) 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。这类功放失真小于乙类功放,但其效率比乙类功放要低一些。

D类功率放大器又叫开关型功率放大器,现在又有人称之为数字功率放大器。它利用晶体管的高速开关特性和低的饱和压降的特点,效率很高,理论上可以达到100%,实际上可以达到90%。此电路不需要严格的对称,也不需要复杂的直流偏置和负反馈,使稳定性大大提高。用同样的功耗的管子可得到比AB类放大器高4倍功率的输出。

D类功放的功率器件受一高频脉宽调制( PWM) 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 %。因此能极大地降低能源损耗,减小放大器体积,在体积、效率和功耗上要求较高的场合具有很大的优势。另外,现代保真音响系统常采用数字音频设备如CD、DAT(digital audio tape),近年发展起来的DVD、计算机多媒体设备、MP3等也都是数字音频信号源。数字音频信号采用脉冲编码调制技术(PCM),信号分辨率通常为12位或16位,采样频率为44.1KHZ(CD)或48KHZ(DAT)。由于数字信号在存储、传输和数据出来上的优点,使人们开始追求数字式功放代替传统的模拟功放,这也使得D类功率放大器受到更大的关注。D类放大器虽然具有很高的效率,但由于功率晶体管的开关工作方式,D 类放大器引入的失真通常大于线性放大器,这是目前D 类放大器

在音频放大领域并未得到广泛应用的主要原因。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(丁类) 音频功率放大器越来越受到人们的重视。

1.3 D类功率放大器的特点

(1)效率高,产生的热量少

图1-1 D类功放与AB类功放的效率比较

(2)节能、数字化、体积小、重量轻

(3) D类功放与AB类功放的效率比较

比较条件:电源电压24V,负载4欧,1000HZ,连续输出,整机效率

(4)失真较大

D类功放的失真比较起其他几类功放来说,其失真较大,这也是D类功放一直以来都未投入市场的主要原因之一。但由于近年来对该类功放的保真度的大力研究,使得D 类功放成为最近几年内的热门研究重点。

输出功率(W) D类音频功率放大器模拟音频功率放大器

表1-1 D类功放与AB类功放的比较

2电路系统方案设计

2.1 设计构思

本设计是利用Ti公司全D类音频功放芯片TPA3004D2和MCS51系列微处理器设计红外线遥控的数字音量控制立体声音频功率放大器。TPA3004D2是D类立体声音频功率放大芯片,具有每通道12W的功率输出,本方案将使立体声音量由直流电压实现–40 dB 到 36 dB增益范围调节。我们知道要很好地设计一个电路,必须在设计之前对此电路中所用到的器件的功能特性能够有一个全面的了解。在下面的介绍中将会先对两大模块进行说明,然后对模块中用到了8051单片机、EEPROM24C04、红外一体接收头、D/A转换器MAX541及D类功放芯片TPA3004D2的功能特性、工作原理及电路连接进行阐述。由于部分器件某些功能特性不常用或本电路没用到,在此就不多介绍。因为我们做事情就应该统领全局、抓住重点。

2.2 电路总体框图

电路总体框图如下图:

图3-1单片机模块原理图

3.1.2 红外一体接收头的功能特性及电路连接

(1)红外遥控的概念及特点

所谓遥控,就是指对被控对象,按照所预定的意图对其内部参数、工作状态等进行远距离操纵。遥控技术公现代工农业生产、科研、国防等领域均有非常广泛的应用,随着现代科技的发展,它们的应用也越来越普遍。

现代遥控技术也十分普遍地应用于各类家电中,例如电视遥控、电灯遥控、电风扇遥控、空调遥控等。这类应用提高了家电的功能和档次,更重要的是给使用者带来极大的方便。设有遥控的电视,使用者不必离开座位,只需要使用手持红外遥控器就可以进行节目切换,以及对音量、对比度、亮度等的调节。

遥控的种类很多,若以遥控信息传送方式来区分,可以分为:有线遥控和无线遥控两大类,而无线遥控又包含了红外遥控、超声波遥控和无线电遥控三类。有线遥控和无线遥控可以达到很远的距离,而红外遥控和超声波遥控只能在十几米之内,因此多用于家电方面。

红外遥控是以红外线作为载体来传送遥控命令的。红外线的波长介于红光和微波之间,0.77—3UM为近红外区,3—30UM为中红外区,30—1000UM为远红外区。红外线在通过云雾尘埃等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射,有较强的穿透力,还具有不易受干扰,易于产生等优点,因此被广泛用语遥控装置。相比较前面两种遥控装置来看,红外遥控具有以下优点:

它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术,被众多的硬件和软件平台所支持:

·通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发;

·主要是用来取代点对点的线缆连接;

·新的通讯标准兼容早期的通讯标准;

·小角度,短距离,点对点直线数据传输,保密性强;

·传输速率较高,目前4M速率的FIR技术已被广泛使用,16M速率的VFIR技术已经发布;

·不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁,所以不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控。

(2)红外一体接收头的功能特性

红外接收电路选用Vishay公司生产的专用红外接收模块TSOP1738或者

图3-3 红外接收部分的电路连接

3.1.3 单片机8051的功能特性及电路连接

近些年来,单片机的发展速度很快,从有关资料提供的数据来看,单片机的产量已占整个微机(包括一般的微处理器)产量的80%以上,在1987年达90%。曾经占据8位微处理器产量约1/3的Z80CPU,1985年产量下降到1800万片,而8位单片机,1985年上升到2.1亿片,随着社会的进步和科学技术的发展,单片机的发展及对单片机的需求和它在各个领域中的应用将得到进一步扩大。

本课题用到的8051单片机是MCS-51系列单片机的一种型号,MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年推出的一种高性能8位单片微型计算机。在MCS-51系列中,有两个子系列即51子系列和52子系列。在5l子系列中,主要有803l、8051、8751三种同档次机型,它们的指令系统与芯片引脚完全兼容,仅片内程序存储器(ROM)大小有所不同。52子系列是51系列的增强型,主要有8032、8052两种机型。与51子系列不同在于,片内数据存储器增至256个字节:片内程序存储器增至8KB(8032无片内程序存储器);有3个16位定时器/计数器;有6个中断源。其它性能均与51子系列相同。它们可通过接口电路与外围设备相连构成可以完成各种控制功能的单片机系统。下面将会介绍此系列单片机的功能特性以及用到的8051单片机在设计中的电路连接。

(1)MCS-51系列单片机的基本结构框图如下图示:

图3-4 MCS-51系列单片机的基本结构框图

(2)51系列系统主要功能特性:

①1个由运算器和控制器组成的8位微处理器(CPU);

②128KB的片内数据存储器(RAM),用来存放运算的中间结果和最终结果;4KB 的片内程序存储器(ROM),可用来存放程序、一些原始数据和表格;

③21B专用寄存器,主要用来实现对内部功能部件的控制和数据运算;扩展片外数据存储器的寻址范围可达到64KB;扩展片外程序存储器的寻址范围可达64KB;

④4个8位并行I/O接口P0、P1、P2、P3,既可用作输入,也可用作输出;

⑤1个全双工UART(通用异步接收发送器)串行I/O接口,可用于单片机之间或单片机与微机之间的串行通信;

⑥2个16位定时器材数器,可用于根据确定的时间间隔或对外部事件计数的多少发出控制信号;中断系统有5个中断源,可编程为两个优先级;

⑦111条指令,含有乘法指令和除法指令;

⑧有很强的位寻址、位处理能力;片内采用单总线结构;

⑨片内带振荡器,振荡频率的范围为1.2—12MHz,可有输出;

⑩用单+5v电源。

(3)MCS-51单片机内部结构:

单片机内部各基本部件之间通过总线交换信息。所谓总线是信息流通的公共通道,总线上的信息可以同时输送给几个部件,但不允许几个信息同时输送给总线,否则将产生信息冲突。总线按传送信息不同来分,可分为数据总线(DB)、控制总线(CB)、地址总线(AB)。数据总线用于CPU、存储器、输入/输出接口之间传送数据,如从存储器取数到CPU,把运算结果从CPU送到外部设备等。数据总线是双向的,控制总线是传送CPU 发出的控制信号,也可以是其它部件输入到微处理器的信息,对于每一条控制线,其传送方向是固定的。地址总线用来传输CPU发出的地址信息,以选择需要访问的存储器和I/O接口电路。地址总线是单向的,只能是CPU向外传送地址信息。单片机采用上述三组总线的连接方式,常被称为三总线结构。MCS-51内部各部分的功能简述如下:

①微处理器(CPU)

微处理器又称CPU,是单片机的控制和指挥中心,由运算器和控制器两大部分组成。

?运算器

运算器以算术逻辑运算单元ALU为核心,含累加器A、暂存器1、暂存器2、程序状态字PSW、寄存器等许多部件。

?控制器

控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器、定时电路及控制电路等部件,能根据不同的指令产生相应的操作时序和控制信号。

②存储器配置概述

MCS-51单片机,片内除了CPU之外,还有存储器。其中,片内只读存储据(ROM)用作程序存储器,在计算机工作时,事先存入已编好的各种程序、常数等信息;片内读写存储器(RAM)又称随机存储器,它的存储单元的内容根据需要既可随时读出也可写入,用作数据存储器,存放输入、输出数据和中间计算结果.或与外存交换信息,以及作为堆栈,在必要时可保存断点、保存现场。MCS-51系列单片机内含有的存储器容量(以字节为单位)不够时,可以另外扩片外程序存储器或片外存储器。

(4)MCS-51系列单片机引脚功能及一些简单电路介绍:

下图2-3为MC-51系列单片机引脚图及逻辑符号,各引脚功能如下:

图3-5 MCS-51系列单片机引脚图及逻辑符号

①电源引脚Vcc和Vss

V cc(40脚):电源端,接+5V。

V ss(20脚):接地端。

通常Vcc和Vss之间应接高频和低频滤波电容。

②时钟电路引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1(19脚):接外部石英晶体和微调电容一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入。若使用外部时钟时,该引脚必须接地。

XTAL2(18脚);接外部石英晶体和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。若使用外部时钟时,该引脚作为外部时钟的输入端。

图2-4为利用石英晶振作为时钟输入的电路图。石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波,使MCS-51片内的OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常,OSC的输出时钟频率f osc为0.5—16MHz,典型值为12MHz或11.0592MHz。电容C01和C02可以帮助起振,典型值为30pf,调节它们可以达到微调f osc的目的。

图3-6 MCS—51OSC晶振连接图

③控制信号引脚ALE、PSEN、EA和RST

ALE/PROG(ADDRESS LATCH ENABLE/PROGRAMMING,30脚);地址锁

存信号输出端。在存取片外存储器时,用于锁存低8位地址。当单片机上电正常工作后,ALE端就周期性地以时钟振荡频率的1/6的固定频率向外输出正脉冲信号。此引脚的第二功能PROG是对片内带有4K字节EPROM的8751固化程序时,作为编程脉冲输入端。

PSEN(PROGRAM STORE ENABLE,29脚):程序存储允许输出端。是片外程序存储器的读选通信号,低电平有效。

EA/V pp(ENABLE ADDRSS/VOLTAGE PUL OF PROGRAMMING,3l脚);程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时,CPU执行片内程序存储器指令,但当PC中的值超过0FFFH时.将自动转向执行片外程序存储器指令。当EA为低电平时,CPU只执行片外程序存储器指令。在8051中,当对片内EPROM编程时,该端接12V 的编程电压。

RST/VPD(9脚):复位信号输入端。高电平有效,在此输入端保持两个机器周期的高电平后,就可以完成复位操作。复位以后,P0—P3口均为高电平,SP指针重新赋值为07H,PC被赋值为0000H。复位有自动上电复位和人工按钮复位两种,电路如图2-5所示。此外,该引脚还有掉电保护功能,若在该端接十5V备用电源,一旦在使用中V cc 突然消失(掉电),则可以保护片内RAM中信息不丢失。

A 自动上电复位

B 人工复位

图3-7 MCS-51复位电路图

(5)MCS-51单片机I/O口概述

MCS-51单片机有4个8位并行输入/输出口,分别称为P0、P1、P2和P3口,每个口都是8位准双向口,这4个接口可以并行输入或输出8位数据,也可按位使用,即每一根输人/输出线都能独立作为输入或输出;每个端口都包括一个数据锁存器(即特殊功能寄存器P0--P3),—个输出驱动器和输入缓冲器。作输出时数据可以锁存,作输入时数据可以缓冲,但这四个通道的功能并不完全相同。

在无片外扩展存储器的系统中,这4个端口都可以作为准双向通用I/O口使用,但在具有片外扩展存储器的系统中,P2口可用作输出高8位地址,P0口作为双向总线,分时输出低8位地址和输入/输出数据。

图3-8 P0口的一位结构图

①P0口(P0.0—P0.7,39—32脚):

P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O口,每位能驱动8个LSTTL负载,在访问片外存储器时,它分时作为8位地址线和8位双向数据线。当P0口作为普通输入口使用时,应先向口锁存器写“1”。

从图2-6可以看出,P0口的输出驱动器中有两个场效应管,上面的管子导通,下面

的管子截止,输出为高电平;上面的管截止,下面的管导通,输出为低电平;上、下管均截止时输出浮空。P0口的输出驱动器中含有一个多路电子开关,当其接至口锁存器-Q 端时,作为双向I/O口使用。将“1”写至口锁存器时,上、下管均为截止,输出浮空。一般这时应外上拉电阻,将口线拉至高电平.否则,P0口输出的信号不确定。将“0”写至锁存器时,下管导通,输出低电平。作输入时,口锁存器应置“1”,保证从引脚读人的数据正确。

当多路开关接至地址/数据端时,P0口作为地址/数据端口使用,分时输出外部存储器的低8位地址(A0—A7)和传送数据(D0—D7)。由于存储器在被访问期间要求地址信号一直有效,而P0口是分时传输地址、数据信号,地址信号只在某个时间段出现,并非一直有效,所以需要由地址锁存允许信号ALE将低8位的地址锁存到外部地址锁存器中,接着P0口便输入/输出数据。P0口输出的低8位地址来源于程序计数器PC低8位、数据指针DPTR8位、R1或R0。

图3-9 P1口的一位结构图

② P1口(P1.0—P1. 7,1—8脚):

P1口是一个带内部上拉电阻的8位淮双向I/O口.P1口的每一位能驱动4个LSTTL 负载,P1口作为输入口使用时,应先向口锁存器写“1”。

输出时,将“1”写入P1口的某一位锁存器,则对应连接在-Q上的场效应管截止,该位的输出由内部的上拉电阻将引脚拉成高电乎,输出“1”。将“0”写入锁存器,则对应连接在-Q上的场效应管导通,该位的引脚输出低电平,即输出“0”。

输入时,口锁存器必须置“1”,使输出场效应管截止,这时该位引脚由内部上拉电阻拉成高电平,也可以由外部电路拉成低电平。此时,引脚的状态由外接的输出设备的输出状态决定。CPU读Pl引脚的状态时,实际就是读外部输出设备的输出信息。P1口作为输入线时,可以被任何TTL电路或MOS电路驱动。由于内部有上拉电阻,也可以被集电极开路或漏极开路的电路驱动。

图3-10 P2口的一位结构图

③P2口(P2.0—P2.7,21—28脚):

P2口为准双向I/O口,有两种功能,对于内部拥有程序存储器,无须扩展外部ROM 且无外部ROM的应用场合(无高8位地址需求),P2口可作为输入/输出口使用,直接与外部设备相连。P2口也可用于系统扩展的地址总线口,输出地址总线的高8位A8—A15。对于内部没有程序存储器的单片机(如8031),一般情况下只能作为系统扩展的高8位地址总线输出口.而不能作为与外部设备相连接的输入/输出口。

P2口的输出驱动器有一个多路电子开关(MUX),当MUX开关接至输出锁存器Q输出端时,P2口作为第一功能输出线,与P1口的功能相似;当MUX开关接至地址端时,

P2口的状态由CPU送出的地址确定:访问程序存储器时,地址来源于程序计数器PC 的高8位,输出地址A8—A15;访问数据存储器或I/O设备时,地址来源于数据指针DPTR的高8位DPH,特殊的采用间址寄存器R1或R0时,则P2口保持原有的地址信息不变。

图3-11 P3口的一位结构图

④P3口(P3.0—P3.7,10—17脚):

P3口为准双向多功能I/O口,可以分别定义为第一功能输入/输出线或第二功能输入/输出线。当P3口定义为第一功能输入/输出出线时,第二功能翰出线总是高电平。此引脚输出电平取决于口锁存器的状态,当输出“1”时,写人口锁存器的数据从Q端输出,使输出场效应管截止,引脚由上拉电路拉成高电平;当输出“0”时,写人口锁存器的数据从Q端输出,使输入场效应管导通,引脚输出低电平。同样,P3口的某一位作为输入线时,该位口锁存器应保持“1”,使输出场效应管截止,引脚状态由外部输入电平所确定。

当P3口定义为第二功能输入输出线时,该位的口锁存器必须保持“1”,输出场效应管的状态由第二功能输出确定。P3口的第二功能定义如下:

P3.0 RXD(串行输入口)

P3.1 TXD(串行输出口)

P3.2 INT0(外部中断0输入口)

P3.2 INT1(外部中断1输入口)

P3.4 T0(定时器0外部输入口)

P3.5 T1(定时器1外部输入口)

P3.6 WR(写选通输出口)

P3.7 RD(读选通输出口)

3.1.4 EEPROM24C02的功能特性及电路连接

(1)EEPROM 概述

EEPROM是一种可用电气方法在线擦除和再编程的只读存储器。它既有RAM在连机操作中可读可改写的特性,又具有非易失性存储ROM在掉电后仍然能够保持所存储的数据的优点。写入的数据在常温下至少可以保持10年。

EEPROM芯片有两类接口:并行接口和串行接口芯片。并行接口EEPROM一般相对容量大、速度快、功耗大和价格贵,但读写方法简单。串行EEPROM芯片的特点是体积小、功耗低、价格便宜,使用中占用系统的信号线较少;但相对工作速度慢,读写方法稍许复杂些。对于那些需要存放有时需要改变特征代码或参数的系统,通常所需要的字节和写入的次数不会很多,写入速度也没太高要求,这种情况下采用串行EEPROM是非常合适的。

(2)24C02的特点简介

24C02(A)是一种采用CMOS工艺制成的128/256/512/1K/2K/4K/8K*8位/14位引脚的串行的可用电擦除可编程只读存储器。自定时写周期包括自动擦除时间不超过10MS,典型时间为5MS。而MICROCHIP公司的串行EEPROM的擦除和写入1个字节数据时间可缩短为1毫秒以下。串行EEPROM一般具有两种写入方式,一种是字节写入,一种是页写入,允许在一个写周期内同时对1个字节到一页的若干字节进行编程写入,一页的大小取决于芯片内页寄存器的大小,不同公司的同种型号存储器的页寄存器可能不一样。例如ATMEL的 AT24C01/01A/02A的页寄存器为4B/8B/8B,而MICROCHIP的24C01/01A/02A页寄存器都为2B,24AA01页寄存器为8B。擦除/写入周期寿命一般都已经达到10万次以上,有的产品已经达到1000万次。

采用单一电源+5V+/-0.1V,低功耗工作电流1毫安,备用状态时只有10微安;三态输出,与TTL电平兼容。一般商业品工作温度范围为0度—70度,工业品为-40度—85度。这个系列的芯片有8引脚DIP封装、8引脚SOIC封装形式,一部分型号还有14引脚SOIC封装形式。

该系列芯片是二线制串行EEPROM芯片,有硬件写保护引脚WP。

(3)引脚说明

用于基本总线操作的引脚只有SCL和SDA。其管脚定义如下:

SCL 串行时钟端。这个信号用于对输入和输出数据的同步,写入串行EEPROM的数据用其上升沿同步,输出数据用其下降沿同步。

SDA 串行数据(/地址)输入/输出端。这是串行双向数据输入/输出线。这个引脚是漏极开路驱动,可以与任何数目的其他漏极开路或集电极开路的器件

“线或”连接。

WP 写保护。这个引脚用于硬件数据保护功能,当其接地时,可以对整个存储器进行正常的读/写操作;当其接电源时,芯片就具有数据保护功能,被保

护部分因不同型号芯片而异。被保护的部分的读操作不受影响,实际少年宫

这时被保护部分就可以作为串行只读存储器使用。

A0、A1、A2 片选或页面选择地址输入。

VCC 电源电压接5V

VSS 接地端

(3)内部框图以及功能描述

24C02的内部框图如下:

图3-12 24C02的内部框图结构

24C02(A)/04A/08A/16A支持双向二线制串行总线及其传输规约,一般把传送数据到总线上的器件定义为发送器,接收数据的器件为接收器。串行EEPROM在系统中总是作为从机工作,总线必须由一片可以产生串行时钟(SCL)的住器件控制,通常这个住器件就是微处理器或者微控制器,控制总线访问和产生“启动”和“停止”信号。微处理器和EEPROM都可以作为发送器或者接收器,在对EEPROM进行写操作时,微处理器是发送器,串行EEPROM是接收器,而在读操作时,则刚好与之相反。

(4)EEPROM24C02的电路连接

EEPROM24C02的电路连接图如下:它在本设计中起到的作用是实现数据的掉电可存储功能。其中串行时钟端SCL和串行数据(/地址)输入/输出端SDA接到单片机的

P1口。

图3-13 EEPROM24C02的电路连接

3.2 D类功放模块介绍

利用Ti公司全D类音频功放芯片TPS3004和MCS51系列微处理器设计红外线遥控的数字音量控制立体声音频功率放大器。TPS3004 D类立体声音频功率放大芯片具有每通道12W的功率输出,立体声音量由直流电压实现–40 dB to 36 dB增益范围调节,并能对用户设置参数实现掉电存储。

3.2.1 模块原理图

此原理图为设计电路的后半部分,此部分电路实现的功能是通过调节DAC MAX541的输出电压值以及调节两个电位器的阻值使它们的电压值为可调,从而达到控制D类功放音量的目的。

模块原理图如下:

图3-14 D类功放模块原理图

3.2.2 D/A转换器MAX541的功能特性及电路连接

(1)MAX541特点简介

MAX541高精度DAC是美国MAXIN公司生产的串口输入,电压输出的16位数模转换器,其特点是采用三线串行接口,并且输入采用施密特触发器结构,内置上电复位功能,功耗为1.5mW。工作于+5伏单电源,工作电流为0.3mA其电压输出范围是0V到2.5V。由于具有很低的功耗,无须调整即可得到16位的精度,所以非常适合于工业控制及仪器仪表等应用。

(2)MAX541的外观及引脚说明:

如图,MAX541是8脚DIP和SO封装,

图3-15 MAX541的外观

引脚功能说明如下:

CS\ 片选信号输入端;

VDD 接+5V电源端;

AGND 接模拟地端;

DGND 数字地端;

REF 参考电压输入端,接外部+2.5V电压;

SCLK 串行时钟输入端;

DIN 串行数据输入端;

OUT 数模转换电压输出端。

(3)MAX541的工作原理

请看下表,此表很直观明了地说明了MAX541的工作原理。模拟输出电压V OUT的范围可以由输入不同的数字代码来有规律地控制。当输入的16位数字代码为全零时输出电

压为0,当输入的16位数字代码为全1时输出电压约为V REF即2.5V。V OUT变化的规律是:16位数字代码由全0开始,每次加1一直到全1变化,对应的输出电压V OUT从0开始,每次增加V REF*(1/65536)。

表3-1 数字输入代码与输出电压值对应表

我们还关心一个原理,就是怎样把16位的数字代码输入MAX541里面。请看下图,当片选端信号CS选通后(低电平有效),串行时钟输入端的时钟信号开始生效,在时钟信号的上升沿数据会同步地传输并锁存到DAC的数据输入寄存器中。当16位数据传输完后CS置1,然后进入下一轮的数据代码传输。

图3-16

(4)MAX541的电路连接

MAX541在本设计中的电路连接见下图,让它外接+5V电源,4、5、6脚接单片机的P1口实现串口通信。模拟地DGND和数字地AGND相接构成地线系统,为了消除高频和低频干扰,必须在REF与地之间接入退耦电容。由图可以看出,MAX541的输出电压及两个可调电位器分别接到了D类功放芯片的11(VOLUME)、10(VARMAX)和第9(VARDIFF)脚,通过调节这三个管脚的输入电压就可以达到控制此D类功放音量的目的。至于是怎样控制的在下面将会详细介绍。

图3-17 MAX541的电路连接

3.2.3 D类功放芯片TPA3004D2的功能特性及电路连接

(1)TPA3004D2的特性

此D类立体声音频功率放大芯片具有每通道12W的功率输出,立体声音量由直流电压控制,可以实现从–40 dB 到 36 dB增益范围调节。

(2)TPA3004D2的主要管脚功能

由于该芯片管脚较多,不可能也没必要一一说明其功能,下面就本设计所用到的管脚功能说明如下:

RINN(2)右声道音频输入的负极

RINP(3)右声道音频输入的正极

LINN(6)左声道音频输入的负极

LINP(5)左声道音频输入的正极

LOUTN(16、17)左声道音频输出的负极(两管脚接在一起)

LOUTP(20、21)左声道音频输出的正极(两管脚接在一起)

ROUTN(44、45)右声道音频输出的负极(两管脚接在一起)

ROUTP(40、41)右声道音频输出的正极(两管脚接在一起)

VARDIFF(9)结合VARMAX(10)与VOLUME(11)对输出设置增益

VARMAX(10)输入直流电压为VAROUT输出设置最大增益,(假如VAROUT没

用到VARMAX就要接地线)

VOLUME(11)在此管脚输入直流电压为VAROUT输出设置增益

(3)TPA3004D2的外观

图3-18 TPA3004D2的外观

(4)TPA3004D2的调制方案

调制方案在确定所需滤波器类型方面起着重要作用。传统的D类放大器需要LC滤波器,图X显示了采用的传统调制类型。在该方案中,当无信号输入时,差动PWM输出信号的占空比为50%,这50%的占空比不生成可以听到的声音,因为平均波形为零。但它会从喇叭吸收并使用大量电流,产生不希望出现的功率损耗。现在,随着输入电压的增加,正极OUT+的占空比也随之增加,负极OUT-的占空比则会减少。

就该类型的调制方案而言,应当采用二阶BUTTREWORTH低通滤波器。如图X所示,该滤波器用两个电感和三个电容作为典型的桥接式负载输出。该滤波器主要作为电感,在电压变换时使输出电流保持一致,这降低了少输入信号或无输入信号时的功耗。但是该类滤波器的主要缺陷是尺寸增加及额外的外部元件成本增加。由于扬声器既具有电阻性有具有电感性,而且D类放大器开关波形通过扬声器产生高电压,所以效率方面的提高将受到损失,从而导致较高的电源电流,也抵消了D类放大器带来的效率优势。

采用单片机控制的数字音量电位器功放

采用AT89C2051单片机控制的TC9153数字音量电位器功放 说明下,这个电路是我的原创已于2008年11月发表在我百度空间了有兴趣的朋友可以去看看“https://www.wendangku.net/doc/fe16070835.html,/xiaomage/blo ... d9a4d4fc1f1003.html”(我曾在网上找了好久都没有相关的文章介绍,根本没有人去做单片机控制这款音量调节电路,也许是感觉采用单片机控制没什么必要吧?所以说有些东西都是“逼”出来的,本来没有的电路或程序,你去做了并成功了就是一种创新,也是一种改革。比如我的那篇51单片机检测光电编码器一样)呵呵。 哦对了,顺便说下,我那个检测光电编码器程序,改用了STC89C52RC并启用双倍速后检测速度大为提高,源代码没有做任何改动的情况下检测速度能>15米/分钟 好了废话少说上图: PCB: 想看关于TC9153芯片和完工后的图的话还是去我的空间看吧,下面是程序 LED选用的共阳的所以用了2个PNP型三极管做选通,我用的8550

晶振用的6MHZ(这个速度足够了)~ D1 BIT P1.7 ;数码管1选通 D2 BIT P3.7;数码管2选通 K1 BIT P3.5 ;音量加 K2 BIT P3.4;音量减 K3 BIT P3.3;静音输入 JI BIT P3.2 ;静音输出 UD BIT P3.1 CLK BIT P3.0 D3 BIT 20H D4 BIT 21H ;P1.0~P1.6 :A~G ORG 00H LJMP MAIN ORG 30H MAIN: MOV SP,#40H ;初始化,设置 MOV P1,#0FFH MOV P3,#0FFH CLR P3.2 CLR CLK CLR UD SETB D1 SETB D2 CLR D3 CLR D4 MOV R7,#08H ;R6,R7是显示缓存,初始化过程中,让2个数码管全部显示为"8"用来检测 MOV R6,#08H LCALL CS SETB P3.2 MOV R7,#07H MOV R6,#00H MA: LCALL XS LCALL KAY LJMP MA KAY: SETB K1 ;按键扫描

A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器

1、A类功放(又称甲类功放) A类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。 A类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(Switching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊,A 类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。 A类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大,这让制造成本增加,售价也较贵。一般而言,A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。 2、B类功放(乙类功放) B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率。当有讯号时,每对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。纯B类功放较少,因为在讯号非常低时失真十分严重,所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%,产生的热量较A类机低,容许使用较小的散热器。乙类功放通常的工作方式分为OCL和BTL,BTL可以提供更大的功率,目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路。 3、AB类功放

音响音量调节器

研究与实践9 音响音量调节器 一、研究目的 1.加强掌握音响音量调节电路的原理和分析方法。 2.学习掌握由集成运算放大器构成的音响音量调节器的电路知识。 3.掌握集成音量调节电路非线性失真的调节方法和分析方法,加深理解其在工程实践中的应用。 4.掌握查阅和使用电子器件、集成芯片等说明书的方法。 5.学习掌握混合前置放大电路的基本知识。 6.掌握和理解阻抗匹配的知识和意义。 7.在学习掌握本研究性实验提示内容的基础上,设计满足任务要求的电路,并实现电路的仿真、制作和调试。 二、预备知识 1.了解集成运算放大器的使用方法。 2.掌握电路阻抗匹配的分析和应用。 3.了解放大电路非线性失真的概念。 4.掌握放大电路电压增益调节的相关基础知识。 三、研究背景 收音机、录音机、电唱机、CD、DVD、mp3和电视机等各种与视觉和听觉有关的产品不断深入到每个人的生活中,成为距离个人生活最近的电器产品。与听觉有关的产品,其目的是为听音爱好者提供满足要求的声音效果,为了实现这个目的,需要对音频信号进行处理和功率放大等。因此,能满足人们要求的听音设备至少要包含以下几个基本部分:输入放大器、音量调节器、音调调节器和功率放大器。 音响音量调节器的主要作用是调节音响设备输入信号放大器的增益,从而调节音响设备的输出音量,满足听音爱好者个性化听音的需要。不同层次的音响设备,由于对听音效果的不同需求,其音量调节的功能要求也不同。当然,随着科技的发展和人们需求的不断提高,现代音响设备具有更加完备丰富的功能,音响音量调节器也不断向数字化、功能化和人性化方向发展。

本研究实验以音响设备的基本原理为依据,主要研究音量调节器的工作原理,并对混响的工作原理作简单的介绍,以便获得音响设备有关知识的基本认识。 四、实验仪器及元器件 双踪示波器 1台 双路可调直流稳压电源 1台 多波形信号发生器 1台 万用表 1只 集成运算放大器芯片(LM741) 1片 电阻 若干 电容器 若干 滑线变阻器 若干 开关 若干 导线 若干 五、研究提示(略) 六、研究内容或设计目标 设计一个音响音量调节器 任务要求: (1) 设计一个音响音量调节器的电路图。 (2) 仔细阅读LM741集成芯片说明书,选择合适的电路元件和电路元件参数。 (3) 对电路设计进行Multisim软件仿真。 (4) 整体电路制作与调试实现。 (5) 根据选择的元件参数,通过理论计算确定电路电压增益的取值。 (6) 以多波形信号发生器为信号源,在保持信号源输出电压恒定的情况下,通过示波器观测在不同的电压增益情况下,输入信号电压为何取值范围时,音响音量调节器没有非线性失真,并分析其原因。 (7) 实验测试并计算音响音量调节器的输入电阻和输出电阻。 (8) 改变输出电阻值(在原电路中的负载两端分别并联2Ω、10Ω、100Ω和1kΩ电阻),重新完成(6)中的实验测试,分析输出电阻变化时,音响音量调节器非线性失真变化情况,理解阻抗匹配的概念和意义。 七、注意事项

音量音调调节功放

2012级应用电子工程实践 音 量 音 调 调 节 功 放 专业: 电子信息工程 年级: 2012级应用电子 组员: 陈贤(2012021091)、申聪聪

(2012021168) 指导老师: 王建波、徐承成 2014年2月18日

音量、音调调节功放 摘要 本电路是一套以STC89C52单片机作为控制核心,控制PT2314数字音频控制处理芯片的音频音色处理电路。PT2314是一个采用CMOS工艺技术设计的四声道音质处理器IC芯片,芯片内部包含音量、低音、高音、通道均衡、前/后级衰减和响度处理;PT2314的所有功能均可以有I2C的形式由单片机STC89C52来控制完成,由程序控制完成多变的功能。设计采用了液晶显示功能,其丰富的菜单选择,使整个操作过程更为人性化和可视化。后级使用LM1875为功放芯片,其在音频应用场合提供非常底的失真度和高质量的音色,还有高增益、快转换速率、大输出电压摆幅、大电流能力和非常宽的电源范围等特性。 关键词: PT2314、LM1875、音量音调调节、STC89C52

目录 引言 (5) 1系统方案 (5) 1.1.音量音调调节模块的论证与选择 (5) 1.2.功率放大模块的论证与选择 (6) 1.3.麦克风前置放大模块的选择 (6) 1.4. LCD显示模块的论证与选择 (6) 1.4.电源模块的论证与选择 (7) 1.5.单片机控制模块的论证与选择 (7) 2.电路与程序设计 (8) 2.1.电路的设计 (8) 2.1.1.系统总体框图 (8) 2.1.2音量音调调节子系统框图与电路原理图 (8) 2.1.3 功率放大子系统框图与电路原理图 (10) 2.1.4电源 (11) 2.1.5麦克风前置放大电路子系统框图与电路原理图 (11) 2.2程序的设计 (11) 2.2.1程序功能描述与设计思路 (11) 2.2.2程序流程图 (12) 3测试方案与测试结果 (13) 3.1测试方案: (13) 3.2 测试仪器: (13) 3.3 测试结果 (13) 3.3.1测试结果(数据) (13) 3.3.2测试分析与结论 (14)

D类数字功率放大器

3.3 D类数字功放 D类功放也叫丁类功放,是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。早先在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地,认为A类功放声音最为清新透明,具有很高的保真度。但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。后来效率较高的B类功放得到广泛的应用,然而,虽然效率比A类功放提高很多,但实际效率仍只有50%左右,这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合,仍感效率偏低不能令人满意。所以,如今效率极高的D类功放,因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视,并得到广泛的应用。 3.3.1 D类功放的特点与电路组成 1.D类功放的特点 (1)效率高。在理想情况下,D类功放的效率为100%(实际效率可达90%左右)。B类功放的效率为78.5%(实际效率约50%),A类功放的效率才50%或25%(按负载方式而定)。这是因为D类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。工作时,靠输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。 (2)功率大。在D类功放中,功率管的耗电只与管子的特性有关,而与信号输出的大小无关,所以特别有利于超大功率的场合,输出功率可达数百瓦。 (3)失真低。D类功放因工作在开关状态,因而功放管的线性已没有太大意义。在D 类功放中,没有B类功放的交越失真,也不存在功率管放大区的线性问题,更无需电路的负反馈来改善线性,也不需要电路工作点的调试。 (4)体积小、重量轻。D类功放的管耗很小,小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片,大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC芯片,使得整个D类功放电路的结构很紧凑,外接元器件很少,成本也不高。 2.D类功放的组成与原理 D类功放的电路组成可以分为三个部分:PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器。电路结构组成如图3.22所示。

数字电路课设(数字式音量控制器)

数字电路课设(数字式音量控制器) 课程名称:数字式音量控制器学院:电气工程与自动化学院专业班级:08级4班 指导教师:姜海燕 学号:010800423 姓名:王旭州 日期:2011年1月16日 1 目录 一、设计任务 书 ..................................................................... . (3) 二、总体设计方案的选择与论 证 .......................................................... 3 1.总体设计方 案 ..................................................................... ................................... 3 2.系统方案选择与论 证 ..................................................................... ....................... 3 2.1档数选择电路设计方案的选 择 ..................................................................... ..... 3 2.2音量大小电路设计方案的选 择 ..................................................................... ..... 5 2.3译码显示电路设 计 .....................................................................

D类功率放大器

D类功率放大器设计报告 指导老师:王全洲 制作者:张满归 制作时间:2010-6-20

1 引言 一般认为,功率放大器根据其工作状态可分为5类。即A类、AB类、B 类、C类和D类。在音频功放领域中,C类功放是用于发射电路中,不能直接采用模拟信号输入,其余4种均可直接采用模拟音频信号输入,放大后将此信号用以推动扬声器发声。其中D类功放比较特殊,它只有两种状态,即通、断。因此,它不能直接放大模拟音频信号,而需要把模拟信号经“脉宽调制”变换后再放大。外行曾把此种具有“开关”方式的放大,称为“数字放大器”,事实上,这种放大器还不是真正意义的数字放大器,它仅仅使用PWM调制,即用采样器的脉宽来模拟信号幅度。这种放大器没有量化和PCM编码,信号是不可恢复的。传统D类的PWM调制,信号精度完全依赖于脉宽精度,大功率下的脉宽精度远远不能满足要求。因此必须研究真正意义的数字功放,即全(纯)数字功率放大器。 数字功放是新一代高保真的功放系统,它将数字信号进行功率转换后,通过滤波器直接转换为音频信号,没有任何模拟放大的功率转换过程。CD唱机(或DVD机)、DAT(数字录音机)、PCM(脉冲编码调制录音机)都可作为数字音源,用光纤和同轴电缆口直接输出到数字功放。此外,数字功放也具备模拟音频输入接口,可适应现有模拟音源。 国外对数字音频功率放大器领域进行了二三十年的研究。在20世纪60年代中期,日本研制出8bit的数字音频功率放大器;1983年,国外提出了D类(数字)PWM功率放大器的基本结构。但是这些功放仅能实现低位D/A功率转换,若要实现16bit、44.1KHz采样的功率放大器。随着数字信号处理(DSP)和音频数字压缩技术的结合、新型离散功率器件及其应用的发展,使开发实用化的16bit数字音频功率放大器成为可能。 国内外一些从事数字信号处理的技术人员,专门研究音频数字编码技术,在不损伤音频信号质量的情况下,尽量压缩数据库。经过多次实验,终于将末级功放开关频率由没有压缩数据时的约2.8GHz减至小于1MHz,从而降低了对开

数字控制音频放大电路--课程设计报告

~ 课程设计报告 课程名称:电子技术应用课程设计 设计题目:数控音频放大电路 专业班级: 10电气2班 { 设计者: 学号: 指导老师:舒华、王峥 设计所在学期:大三第一学期 " 设计成绩: 广州大学 机械与电气工程学院 2012年 9 月 29 日

数控音频放大器设计报告 [ 声音无处不在,人类对于声音的利用可以是无孔不入。特别是信息传递方面,最常见的如人与人之间的对话。但是有时候我们想把声音信息先保存下来等到有需要的时候再播放出来,而播放的机制好坏直接影响到声音信息的完整性与真实性,即和声音的失真率有关。所以声音播放机制的好坏关乎到信息传递的准确性。 再者,当今社会声音播放机制是随处可见,这足以证明现实社会对播放机制的需求量大,且渐渐地向失真较小的方向发展。人们在致力寻求失真最小的机制同时,也想该机制尽量简单小规模,因为这样才能广泛利用于各个领域。如电脑音箱、笔记本音响、广播、手机等。各个领域对于声音播放的要求又各有不同,所以本报告着重讨论研究失真较小的家用级播放机制。 最后,机制电路的设计对于设计者来说是一个不容易解决得问题。对于设计者技术方面要求犹为重要。设计者要尽可能地减少外界对机制的影响和电路内部的影响,综合考虑电路布局、功率和材料选择。设计者如果在任何一个环节出错都会导致播放机制不稳定乃至失真、震荡。因此选择这个电路作为讨论研究对象具有代表性意义,能使初级设计者更好地理解播放机制的工作原理,同时也是是初级设计者技术的试金石,是一个很好的锻炼台阶!

一、系统功能简述 二、简论本系统意义(创新性、实用性、课题特点) 电子产品趋向于自动化,智能化方向发展,人们想电子产品在满足其基本需要时,能具备智能化、人性化的体现。因此,在这样的市场需求下,电子产品发展已向智能化、人性化方向发展。 在这个大趋势的推动下,本系统在设计方面也加入了一些比较人性化的设计,如可视化音量级别,与数控音量调节。也许正是一个经常可以看到的简单功能,但这却是一个具有创新性意义的代表功能。以前播放机制,是用一个简单的电位器来调节的,基于以前技术的相对落后,与材料的缺乏。电位器不是为一个很好地解决方案,但是电

音量控制器配置方案

音量控制器配置方案 1.音量控制器:控制该区域的广播放音时的声压,一般通过电阻或变压器分压式来实现;一般音量控制器有三种。 一、背景音乐音量控制器,它是二线制的,不需要消防广播的地方使用; 二、带消防广播强切的音量控制器(而这种带强切的音量控制器按它的强切方式分三线制与四线制);何为强切,当区域使用都将此音量控制器的音量调节到很少,甚至在关闭,当有紧急通知或消防时,控制机房通过发出一个紧急控制信号送到音量控制器上,强迫音量控制器进入广播,不受音量控制器的状态影响,进入广播状态。 三、选台音量控制器,顾名思义该音量控制器在可以控制音量的同时也可以选择不同的音乐,它也分消防与不需要消防强切二种,而这种选台音量控制器只能使用四线制方式进行强切。 1)、二线制音量控制器:不需要消防广播的区域则可以使用二线制音量控制器。机房到音量控制器是二芯广播线,音量控制器到喇叭也是二芯广播线,连接示意图如下: 2)、三线制强切音量控制器:需要消防广播的区域则可以使用三线制音量控制器。机房到音量控制器是三芯广播线(一根是公共线COM,一根是背景广播信号线N,一根是紧急广播信号线R),音量控制器到喇叭也是二芯广播线,中讯的PA系列功放与PA-B系列

功放可以直接三线输出,而中讯智能分区矩阵器PAS-316也是三线输出的,连接示意图如下:(注,三线制强切音量控制器比四线制的音量控制器稳定性要好。且布线也少) 3)、四线制强切音量控制器:需要消防广播的区域则可以使用四线制音量控制器。机房到音量控制器是二芯广播线(一根是公共线COM,一根是背景广播信号线)和二芯控制信号线(紧急控制信号24V),音量控制器到喇叭也是二芯广播线,中讯的PA系列功放可以直接四线输出,连接示意图如下:

MP3Gain-mp3音量调节软件使用教程

MP3Gain-mp3音量调节软件使用教程 2011-10-08 13:37 MP3Gain是一款优秀的音量控制软件。它可以使音量变大、音量变小,还会自动调节在音量增大时会引起破音的部分,从忽高忽低的音乐中挽救你的耳朵。以下介绍一下MP3Gain这款软件的用法。 【添加文件或文件夹】 可以首先点击主界面上的“添加文件”按钮,在弹出的对话框中选择所要改变音量的 MP3 文件;直接拖拽要修改的MP3文件到软件的界面里。 如果想改变一个文件夹中所有 MP3 歌曲的音量,那么你可以选择“添加文件夹”。 【音轨分析】 单击“音轨分析”项,就可以开始对加入的 MP3 文件进行分析了。这一步要看的主要是你的MP3现在的音量是多少。 点击“音轨分析”右边的下拉箭头,我们会看到共有三个选项,分别是: 1 、音轨分析:将选入的 MP3 一个一个进行单独分析,然后在下面的列表里显示分析结果。 2 、专辑分析:将 MP 3 以一个专辑为整体的一部分一部分的分析,分析 MP3 文件的音量,同时计算出所有加入的 MP3 文件音量的平均值,以便于将所有文件的音量进行对比。 3 、清除分析结果:分析结果中有八个项目:从左到右依次为:路径 / 文件、音量(以分贝( dB )为单位)、剪裁(减去 MP3 音源中过响的部分)、音轨音量增减(对于目标音量音轨需增强的分贝数)、剪裁(音轨)、专辑音量、专辑音量增减(对于目标音量专辑需增强的分贝数)、剪裁(专辑)。 【改变音量】(音轨增益) 在主界面上的“对象‘正常’音量”,把你想要的音量数字填进去,然后点击“音轨增益”。软件推荐设置 89.0dB ,很多 MP3 的音量在 90 dB -98 dB 之间。所以推荐值是 95 dB 。 注意1:对于YY录音等自己录制的MP3,修改时音量适当调节到更大一些。可以通过多次调节和试听找到一个合适的值。 注意2:由于 MP3 格式本身的限制,更改范围最小要 1.5dB 。也就是说设置的目标音量必须和原音量至少相差 1.5dB ,否则仍使用原音量。

D类功率放大器简介

D类数字功放简介 D类功放也叫丁类功放,是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。早先在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地,认为A类功放声音最为清新透明,具有很高的保真度。但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。后来效率较高的B类功放得到广泛的应用,然而,虽然效率比A类功放提高很多,但实际效率仍只有50%左右,这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合,仍感效率偏低不能令人满意。所以,如今效率极高的D类功放,因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视,并得到广泛的应用。 一、D类功放的特点与电路组成 1.D类功放的特点 (1)效率高。在理想情况下,D类功放的效率为100%(实际效率可达90%左右)。B类功放的效率为78.5%(实际效率约50%),A类功放的效率才50%或25%(按负载方式而定)。这是因为D类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。工作时,靠输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。 (2)功率大。在D类功放中,功率管的耗电只与管子的特性有关,而与信号输出的大小无关,所以特别有利于超大功率的场合,输出功率可达数百瓦。 (3)失真低。D类功放因工作在开关状态,因而功放管的线性已没有太大意义。在D 类功放中,没有B类功放的交越失真,也不存在功率管放大区的线性问题,更无需电路的负反馈来改善线性,也不需要电路工作点的调试。 (4)体积小、重量轻。D类功放的管耗很小,小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片,大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC芯片,使得整个D类功放电路的结构很紧凑,外接元器件很少,成本也不高。 2.D类功放的组成与原理 D类功放的电路组成可以分为三个部分:PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器。电路结构组成如图3.22所示。

数字音量调节器

数字音量调节器 使用说明书 User Manual Ver 中文 在使用本产品之前,请务必先仔细阅读本使用说明书 请务必妥善保管好本书,以便日后能随时查阅 请在充分理解内容的基础上,正确使用

目录 综合介绍 ?功能特性1 ?特性参数2 ?工业标准3 产品说明 ?结构与连接4 ?注意事项7 通讯协议 ?协议结构8 ?控制指令9 目 录

综合介绍:功能特性 1.LCD面板状态显示; 2.音量可调; 3.高低音调可调; 4.静音功能; 5.等响度选择功能; 6.立体声/单声道切换功能; 7.RS232串口控制; 8.结合快思聪,AMX等高端中控使用,可节省控制端口的成本; 9.使用低压电源,安全可靠; 1 综合介绍:特性参数

综合介绍: 工业标准 数字音量调节器,就其整体设计,包括线路板,电子元件等,并经过耐久性,高温环境,震荡, 2 使用控制界面(User Controls ) 2 x 输入通道状态LED 指示灯 2 x LCD 面板指令指示灯 1 x 参数设置旋钮开关 1 x 参数设置按键开关 使用环境(Operating Environment ) 温度范围 -5℃ 至 +40℃ 湿度范围 0 至 90% RH 尺寸(Dimensions ) 高 x 宽 x 深 H 45mm x W 183mm x D 160mm 重量(Weight ) 净重 load compatibility 输入电源 (Control Supply ) 12V 直流电源 控制输入通道数(Input Control Number ) 1 路 RS232 控制输出通道数(Output Control Terminals ) 1 x 直通RS232通道 音频通道 4 x 非平行音频接口输入 4 x 非平行音频接口缓冲输出

11.D类功率放大器

D类功率放大器 一.原理 D类功放也称为数字功放,与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态。传统模拟放大器有甲类、乙类、甲乙类和丙类等。一般的小信号放大都是甲类 功放,即A类,放大器件需要偏置,放大输出的幅度不能超出偏置范围,所以,能量转换效率很低,理论效率最高才25%。乙类放大,也称B类放大不需要偏置,靠信号本身来导通放大管,理想效卒高达78 5%。但因为这样的放大,小信号时失真严重实际电路都要略加一点偏置,形成甲乙类功放,这么一来效率 也就随之下降。虽然高频发射电路中还有一种丙类,即C类放大,效率可以更高,但电路复杂、音质更差,音频放大中一般都不采用。这几种模拟放大电路 的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中,它按照输入音频信号的大小控 制输出的大小,就像串在电源与输出间的一只可变电阻,控制输出,但同时自 身也在消耗电能。 D类功放采用脉宽调制(PWM)原理设计,其功放管工作在开关状态。在理想情况下,功放管导通时内阻为零,两端没有电压,因此没有功率损耗;而截止时,内阻无穷大,电流又为零,也没有功率损耗。它在实际的工作中的功率消耗 所示: 主要由两部分构成:转换损耗和I2R损耗。转换损耗如图1-1 当开关式放大器输出在接通和断开之间切换,或断开和接通之间切换时通 过线性区域而消耗功率。在D类功放中开关管如果采用的是金属氧化物半导体 场效应晶体管(MOSFET管),它的开关导通电阻较小一般远远小于1Ω,所以 I2R损耗相对来说还是很小的。当达到最大额定功率时,D类放大器的效率在80%到90%的范围内。在典型的听音条件下,效率也可达到65%到80%左右,约为AB类放大器的两倍以上。 D类放大器可分为数字D类放大器与模拟D类放大器两类,数字D类放 大器一般用于数字音响领域,如CD信号的功率放大。模拟D类放大器一般可分为前置放大级、PWM调制、功率放大与低通滤波四个部分。其中PWM调制和功率放大是D类放大器的核心,PWM调制的一般方案有: (1)采用PWM调制芯片产生PWM信号,此类芯片可方便的产生PWM 信号,但一般对电源有要求,不利于整机单5v供电,并且很多情况下产生的PWM型号为方波。 (2)自己搭建PWM调制器,采用运放进行比较积分产生PWM信号。

A、B、AB、D类音频功率放大器

D 类音频功率放大器(Class D Audio Power Amplifier)
B 类、 近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎 A 类、 C 类等放大电路,而讨论音频功率放大器仅强调 A 类、B 类、AB 类而却把 D 类 放大器给忘掉了,事实上 D 类放大器早在 1958 年已被提出(注一),甚至还有 E 类、F 类、G 类、H 类及 S 类等(注二),只是这些类型的电路与 D 类很接近,运
用机会低,所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出,而卫衍生与电源 所供给功率不对等的关系,即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比) 如表一所示: 偏压分类 理想效率 A类 25% AB 类
介于 A 与 B 类之间
B类 78.5%
D类 100%
表一 各類功率放大器的效率比
随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展,诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及 LCD TV…数位家庭等,寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因 此最近几年音频功率放大器由 AB 类功率放大器转以 D 类功率放大器为主流。 如 图 1 所示(注三),在实际应用上 D 类放大效率可达 90%以上远超过效率 50%的 AB 类放大。所以 D 类放大的晶体管散热可大大的缩小,很适合应用于小型化的 电子产品。
圖 1
D 類 及 AB 類效率比

A 类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号,其输出电路恒有电流流 通,而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作 ,如图 2 所示,以求放大后的 信号不失真。所以它的优点,是失真度小,信号越小传真度越高,最大的缺点是“功率 效益”(Power Efficiency)低,最大只有 25%,不输入信号时丝毫不降低消耗功率, 极不适合做功率放大。但因其高传真度,部分高级音响器材仍采用 A 类放大器。
图1
图 2(a)、(b)皆属 A 类放大器,设计时让 VCE=1/2VCC,以求最大不失真范围。注意到 Vi 不输入时仍有 0.5VCC/RL 的电流流过晶体管, 所以晶体管需要良好的散热环境 。 由于 “共 集极”组态(图 2(a) Common Collector 组态又称“射极跟随器”)转移特性曲线较“共 射极”组态(图 2(b) Common Emitter 组态)有较佳的线性度(亦即失真较低)及较低 的输出组抗,因此,同属于 A 类放大器,射级随耦器却较常被当成输出级使用(“共射 级”组态较常被当成“驱动级”使用)。

YAMAHA数字调音台01v96中文使用说明书

1、初始化01V96 2、通常用场景记忆页面来存储和调入场景 3、检查电池和系统版本 4、使用监听 初始化01V96 您可以删除全部的用户设定并且恢复01V96到出厂的状态,同时可以复位操作锁的密码。步骤如下: 1 确保01V96 的电源关闭。 2 按住SCENE MEMORY [STORE] 按钮不放,然后打开电源开关。片刻之后,出现如下的确定窗口: 3 如果要对01V96 进行初始化,移动光标到INITIALIZE 按钮,然后按[ENTER]。取消初始化操作,移动光标到CANCEL按钮,然后按[ENTER]。当01V96的内部信息重写后,01V96就回到了工厂设定。 4 如果是要清除密码,在第二步的时候移动光标到PASSWORD按钮,然后按 [ENTER]。密码就重新设定成“1234”。如果出现确认窗口后您不进行任何操作,该窗口会自动关闭然后启动01V96。 检查电池和系统版本 Utility | Battery页面用于检查内部电池的情况和显示系统版本。可以通过反复按DISPLAY ACCES[UTILITY] 按钮来显示该页面。

1Status (状态) 如果状态显示“Okay”,说明电池的电量充足。如果显示“Voltage Low!”,就提醒您赶快找YAMAHA的经销商或者是服务中心更换电池。否则会引起01V96的记忆数据丢失。2Ver X.XX (X.XX 是版本号。) 显示当前的系统版本。当您要进行系统软件升级之前,一定要先检查当前系统版本。 请访问以下网站检查最新系统的版本号码: com/ 通常用场景记忆页面来存储和调入场景 在Scene Memory(场景记忆)页面,您可以存储、调入、写保护、删除和编辑场景的标题。 1 把您要作为场景保存的01V96 参数调节好。 2 反复按DISPLAY ACCESS [SCENE]按钮直到出现Scene | Scene page 页面。 3 旋转参数轮或者是按[INC]/[DEC]按钮来选择场景记忆,移动光标到其中一个按钮,然后按[ENTER]。 1 TITLE EDIT (标题编辑) 选择这个按钮显示Title Edit (标题)编辑窗口,用于编辑场景标题。 2 RECALL (调入) 调入选择好的场景记忆。

带有数字显示的8档音量控制器

目录 1 概述 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计方法 (1) 2 系统总体方案 (2) 2.1 设计思想 (2) 2.2模块介绍 (3) 3 各模块硬件设计 (4) 3.1脉冲源电路图 (4) 3.2锁存器电路 (4) 3.3编码电路 (5) 3.4译码显示电路 (6) 3.5音量控制电路 (7) 4软件仿真 (8) 5 课程设计心得体会 (9) 5.1设计中遇到的问题及解决方法 (9) 5.2课程设计心得体会 (9) 参考文献 (10) 附:系统原理图 (11)

1、概述 1.1设计目的 本课程设计是在前导验证性认知实验基础上,进行更高层次的命题设计实验,要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识,解决电子线路中常见实际问题的能力,使学生积累实际电子制作经验,目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 1.2设计要求 设计一个带数字显示的8档音量控制器,要求实现以下功能: (1)用两个按键控制音量,一个用于增加音量,一个用于减小音量; (2)音量控制分为8档,每按键一下,增加或减小一档; (3)当音量增加(减小)到最大(最小)时,继续按音量增减开关无效,即音量被保持,不在继续增(减); (4)开机时自动恢复音量到最小状态; (5)用数码管显示音量的大小值,并随着音量的变化即时改变。 1.3 设计方法 设计的音量调节器有两个按键和一个开关,:按“加音量”键能对输出音量进行增大,按“减音量”可以对输出音量进行减小,“开关机”音量调节器所在机器的开关机键,加减音量按键给“音量调节开关”有次序的脉冲高电位,根据加减按键所给的脉冲信号,“音量调节开关”将输入信号翻译成二进制代码同时送给“译码器”和“音量数字显示器”。74LS193芯片的4个输出端分别接7448BCD 码七段译码驱动器的输入端,从而实现控制音量大小,同时通过BCD码显示译码器显示当前音量的大小档位,从而实现了题目所要求的功能。

电子音量控制IC

一、描述 DL9098 是为音频设备的音量控制电子化而设计的一块专用集成电路。该电路采用CMOS工艺制作。 二、主要特点 l通过提升、衰降输入端,可在0dB到-78dB范围进行衰减控制。 l该电路有20dB的抽头端子以构成等响度电路。 l采用多晶电阻,以实现低失真、高性能的音频系统。 l有一内置的直流输出(7级)可构成音量电平表。 l在待机状态时的电流消耗很小,此时仍可保持音量电平数据。 l封装型式为DIP16或SOP16。 六、极限参数(Ta=25℃) 参数符号参数范围单位 电源电压(16脚)V DD-0.3~7.5 V

当大小为10KΩ的电阻并联在TP端和GND端时,衰减见下表:

* 等效电路 * 音量步阶与衰减量(10K Ω的电阻并联在TP 端和GND 端时 的衰减量见下表:) 2、 音量提升、衰减控制电路 音量的提升、衰减控制由键的输入来执行。 键每触发一次低电平,音量输出就变化一个步阶。 若键持续维持在低电平,则音量输出也不断地改变。 击键的定时波形见下图: t :响应的延迟时间≈ 2.2×1/fosc (≈110ms ) T :到自动模式的转换时间≈ 10×1/fosc (≈500ms ) a :提升、衰减速度≈ 2×1/fosc (≈100ms ) 3、 音量电平表的直流输出电路 用于构成音量电平表的直流电压输出电路在内部与一数模转换器(R/2R 型)相连,并产生与音量电平相关的8段输出电压。因输出阻抗较高,如果下一级电平表驱动电路的输入阻抗较低,应插入一级高阻缓冲器。 l 等效电路 音量步阶 衰减量 音量步阶 衰减量 0 0(dB ) 16 32(dB ) 1 2 17 34 2 4 18 36 3 6 19 38 4 8 20 40 5 10 21 42 6 12 *22 46 7 14 23 50 8 16 24 54 9 18 25 58 10 20 26 62 11 22 27 66 12 24 28 70 13 26 29 74 14 28 30 78 15 30 31 ∞ *22级(46dB )为初始值

D类功率放大器原理与应用技术进展要点

毕业设计 学生姓名李信学号170906016 院(系) 物理与电子电气工程学院 专业电子信息科学与技术 题目D类功率放大器原理与应用技术进展指导教师杨军副教授 2013 年 5 月

摘要:本文分析了D类放大器的基本电路结构,包括反馈对电路性能的改善,D类拓扑-半桥与全桥以及无滤波器调制器,研究了D类放大器的应用技术及其进展。D类放大器采用先进的调制技术,可使各种应用免去外部滤波器并降低电磁干扰。省掉外部滤波器不仅降低了电路板的空间要求,同时也大幅降低了很多便携式便携式应用的成本,因而有较好的市场应用前景。 关键词: D类放大器,D类音频功率放大器,大功率,D类发展前景 Abstract:The basic structure of the circuit of class D amplifier is analyzed in this paper, Including feedback on circuit performance improvement, Class D half-bridge and full-bridge topology - and no filter modulator, Application and progress of the class D amplifier. Advanced modulation technology is used by class D amplifier. can make various applications from external filter and reduce electromagnetic interference. Skip the external filter not only reduces board space requirements, but also greatly reduces the cost of many portable portable applications, so it has a good market prospect. Keywords:Class D amplifier, Class D audio power amplifier, high-power, D development prospects

MAS6116数字音量控制IC

DA6116.009 13 January, 2014 MAS6116 Stereo Digital Volume Control ?Signal Voltage up to ± 18V ?Gain range from -111.5dB to +15.5dB ?Small step sizes 0.5dB ?THD 0.0002% in balanced mode ?SNR 124dB in balanced mode DESCRIPTION MAS6116 is an ultra low noise stereo volume control IC for high end audio systems. It can work with input signals as high as ± 18 V but operates from a single +5V supply with minimal power. It has a serial interface that controls two audio channels independently. The gain of each channel can be programmed from -111.5dB to +15.5dB in small 0.5dB steps. It is highly linear, especially in single channel balanced configuration with just 0.0002% THD. Audible “Clicks” on gain changes are eliminated by changing gains only during a zero crossing in the input signal. A peak detection circuit allows easy monitoring of the output signal. The MAS6116 is available in a 16 pin SOIC package. Its performance is guaranteed over a temperature range of -30°C to +85°C. FEATURES APPLICATION ?Input signal voltage up to ± 18V ?Gain range from -111.5dB to +15.5dB ?Small and equal gain step size 0.5dB ?0.0002% THD in balanced mono configuration ?Dynamic range 121 dB stereo configuration ?Two independent channels ?Zero cross detection for gain changes ?Power on/off transient suppression ?Signal peak level detection with adjustable reference ?Instant gain change option ? Hardware and software mute function ?Single +5V operation ?Low power consumption 12mW ?High End Audio Systems ?Consumer Audio /Entertainment Systems ?Mixing Desks ?Audio Recording Equipment

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