南京工业职业技术学院(数控音频功率放大器实训报告)2

南京工业职业技术学院项目技术报告-1-《数控音视频技术综合实训》数控音频功率放大器的设计与制作姓名：学号：班级：指导教师：提交日期：2013年4月7日能源与电气工程学院南京工业职业技术学院项目技术报告-2-目录前言...........................................................3一、方案论证..................................................41.1项目设计要求及芯片的选择...............................................41.2芯片介绍...................................................51、芯片7085................................................52、芯片LM358.............................................63、芯片X9313..............................................94、芯片CD4053..............................................115、芯片TDA2003.............................................126、STC89C51................................................147、LED数码管...............................................17二、Protel99se软件的介绍...................................182.1Protel99se的发展史.........................................182.2Protel99se的系统组成.......................................18三、项目的制作与调试.........................................203.1原理图、PCB的设计...........................................203.2焊接的要求..................................................223.3软、硬件调试...............................................23总结..............................................................31参考文献.........................................................32附录..............................................................33南京工业职业技术学院项目技术报告-3-前言通过五周的实训，使我对数控音频功率放大器的设计与制作、分析、调试有一定的感性和理性认识，对芯片7805、LM358、CD4053、X9313、TDA2003、STC89C51的工作原理、典型电路有一定的了解；为日后的学习打下了更深一层的基础。实训让我掌握了电路的设计方法，能够独立的分析解决一般性质的问题，在设计与制作过程中能够从经济性和环保性等方面去考虑，在设计与制作中能大胆的实践，开拓创新，能够将自己的想法体现到实际电路当中去；培养了我与同组同学的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。本次实习我有以下收获：1、进一步熟悉稳压源、示波器使用、调试。2、了解了芯片7805、CD4053、X9313、TDA2003、STC89C51的引脚分布以及引脚功能、芯片的应用、工作原理、典型电路及部分元器件的封装。3、学会了protel99se绘图工具的使用。4、基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。南京工业职业技术学院项目技术报告-4-一、方案论证1.1项目设计要求及芯片的选择1、数控音频功率放大器的结构框图：2、数控音频功率放大器的技术指标和功能要求：输入电源：18V/2A输出功率：5W(不失真功率、R=4欧)功放效率：η≥35%线路放大频率响应：100HZ~15KHZ(3dB带宽)失真度：≤1%信噪比：≥80dB音量控制分32级，并具有静音和音量参数的掉电保护功能红外遥控距离：≥7M输入分为音频线路输入1Vpp、输入阻抗10k和MIC话音输入20mVpp设计需考虑电路结构的简捷、材料成本低廉、调试测量方便等因素音频线路输入话音输入模拟开关静音键盘遥控发射遥控接收数字音量电位器音频功率放大器MCU显示电路南京工业职业技术学院项目技术报告-5-1话音输入的芯片选择•话音输入的芯片选择可以选择LM324和LM339，LM358．•LM324和LM339都是四运放芯片，都有是14个引脚；LM324可单电源，也可双电源．•LM358是双运放芯片，有8个引脚，单双电源都可工作．如果要放大交直流电信号时，最大可达20KHZ.LM358价格比较便宜,而且芯片面积比较小。•根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求话音输入适合选择双运放芯片LM358．2模拟开关的芯片选择•根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求可以选CD4051,CD4052,CD4053等芯片；它们都具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号.•CD4051是8选1模拟开关有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入•双4选1的CD4052,有A、B两个二进制控制输入端和INH输入；•有三组二路双向模拟开关CD4053,有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入；•根据我们的结构图设计要求对两个信号进行选择，因此，模拟开关适合选三．二通道的CD4053芯片．3数字音量电位器的芯片选择X9511─按键式非易失性数字电位器简介X9511是一个理想的按钮控制电位器，其内部包含了31个电阻单元阵列．X9511采用8脚封装X9313系列为32阶数控电位器,X9313采用8脚封装。X9313的电阻数组带温度补偿，包含31个电阻单元，在每两个单元之间和两个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点。基于数字电位器X9313的功率调节电路在实际应用中体现出以下特点：电路结构简单，调试方便，整个功率调节电路仅十余个组件，只要焊接无误，几乎不需要调试；成本低。能进行32级音量控制，。南京工业职业技术学院项目技术报告-6-根据我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求：音量控制分32级，项目要求进行32级音量调节，所以适合选择X9313芯片4音频功率放大器的芯片选择TDA2030双电源，TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%输出功率大，Po=18W(RL=4Ω）．TDA2003单电源，Vcc=18V，在4Ω负载上可得到5W的输出功率，具有热保护功能，闭环增益可调。所以根据我们的数控音频功率放大器的项目要求当负载在4Ω时，功放电路的最大不失真功率为5W，根据比较，TDA2003在4Ω时的功率为5W，TDA2030在4Ω时的功率为18W。因此音频功率放大器最适合的是TDA2003芯片5电压转换芯片的选择7805原理图(器件少、成本低)2575原理图（器件多、成本高）2575、2596的转换效率远高于线性稳压的7805，如果电路里面没有AD转换就用2575、2596好了，如果有AD的话，二话不说就是7805、7809或者用更好的线性稳压或者高精密DCDC模块。与负载电流有关系，如果5V的供电电流很小(如只给单片机供电)，可以使用7805。供电电流较大时使用LM2757。用2575吧，12V直接砍掉7V，7805发热很厉害的看你需要的电流大小，7805线稳压，2575开关，电流小用7805,电流大用2575,7805成本低。我们常用7805稳压块产生5V电压。但7805的一个明显缺点，是当输入电压大于12伏时，发热会很厉害，最大的输入电压也只能到15伏左右。原因在于7805属于线性稳压。即如果输入12V，就有7V电压是完全的发热浪费掉。•现在我们我们的数控音频功率放大器的技术指标和功能要求最适合的是7805芯片南京工业职业技术学院项目技术报告-7-1.2芯片介绍1、芯片70857805是三端稳压集成电路，7805组成的稳压电源外围元器件极少，电路内部有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠，方便而且价格便宜。稳压电源，在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批型号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。典型应用电路：（DC电路）（恒流调节器,电路）南京工业职业技术学院项目技术报告-8-7805的封装尺寸：2、芯片LM358LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。南京工业职业技术学院项目技术报告-9-LM358特性(Features)：＊内部频率补偿。＊直流电压增益高(约100dB)。＊单位增益频带宽(约1MHz)。＊电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5一±15V)。＊低功耗电流，适合于电池供电。＊低输入偏流。＊低输入失调电压和失调电流。＊共模输入电压范围宽，包括接地。＊差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。＊输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V)。LM358主要参数输入偏置电流45nA;输入失调电流50nA;输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值VCC~1.5V;共模抑制比80dB;电源抑制比100dB;LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。DIP塑封引脚图引脚功能圆形金属壳封装管脚图LM358应用电路图：图1直流耦合低通RC有源滤波器南京工业职业技术学院项目技术报告-10-图2LED驱动器图3TTL驱动电路3、芯片X9313引脚排列X9313的引脚说明引脚名称功能1INC“增加”输入脚。INC输入端是负边沿触发。触发INC将使滑动端向计数器增加减少的方向移动,移动的方向由U/D端输入的逻辑电平决定。2U/D升/降输入脚。U/D输入控制滑动端移动的方向,而控制计数器是增加或是减少。3VH高电压端及低电压端。X9313的高(VH)和低(VL)从电压端等效于一个机械电位器的固定4VSS接地。5VW滑动端。VW是一个滑动端,相当于机械电位器的可移动端。滑动端在电阻阵列中的位置由控制输入端决定。滑动端的串联电阻值典型是40Ω。6VL输入端。其最小电压是-5V而最大电压是+5V。但必须注意VL和VH这个术语只是规定了,由U/D输入端选择的关于滑动方向的相对位置,而并不是端点上的电压。南京工业职业技术学院项目技术报告-11-7CS选输入端。当CS端输入为低时器件被选中。当CS变为高,且INC输入端也为高时,当前计数器的值被贮存在非易失性存贮器中。在贮存操作完成后,X9313将处于低功耗的等待模式,直到器件再次被选中。8VC