【正文】 話放級、混合級、音調(diào)級都是由運(yùn)算放大。分級調(diào)試又分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試。把以上 幾塊 電路，用耦合電容總體方框圖的程式連接起來，即組成了一個(gè)完整的音響系統(tǒng)放大裝置 [20]。如要求增加輸出功率，可用兩片 LA4102 連接成 BTL 電路，若其它條件都不變，則理論上可證明其輸出功率增大到原來的 4倍。 例如，本 設(shè)計(jì)中 ，若取 Vcc=25V，輸出 15w 時(shí)， η =69％。所以其效率主要取決于所選取的電源電壓值，即電壓利用系數(shù)。功率放大器的效率是一個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo)，在 分立元件功放中對此有詳細(xì)的分析計(jì)算。 C1 是級間耦合電容，一般為幾微法到幾十微法。 其它元件的參數(shù)值都可根據(jù)其功能進(jìn)行選取，例如 Rs、 Re為了給運(yùn)放的同相端提供直流電壓，所以取 Rs＝ Re，而且其值不應(yīng)太小，也不要太大，常用幾千歐姆到幾十千歐姆。 (f)確定 C R7 可取 C5=0。 (d)選取 R4 已知 R3=68 KΩ ，所以 R4=R3/4=17 KΩ 。 (b)確定 R3 根據(jù)前述可知，功率放大器的中頻增益應(yīng)大于 37dB，為留有一定余量，可取 40dB，即 l00 倍，可求得 R3=68Ω 。 ②功率放大 器的增益及頻率特性： 因?yàn)殡娙萜鳎?C3C2，所以在低頻時(shí)， C3 開路，在高頻時(shí)， C2短路。 取工作點(diǎn)為： VVGS 3?? mAIDQ ? 能夠得到： GSDQ VRRI ??? )( 32 所以： ???? KmAVRR 332 再取 2CCD VV ? Vcc＝ 9V，則有： VVD ? 所以有： VVDS ??? ??? KmAVR 4 因?yàn)樵诳傮w分析中我們已經(jīng)確定話筒的放大倍數(shù)為 20倍 所以有： 2034 ?? RRAv 推出： ??? KRR 3 可以得出： ???? KR 為保證足夠大的輸入電阻， R1 取 1兆 歐， 由經(jīng) 驗(yàn)公式，得出 C C C3的值分別為 1微法、 1微法、 47微法。推導(dǎo)過程如下：所以當(dāng)?shù)皖l時(shí)， C C4 看作開路，當(dāng) Rw2 滑向 A點(diǎn)時(shí)，可以得到圖 13 所示的原理圖，所以能夠得到式子： 222222212212221 11)1//(CRjRRRRCjRRRRCjRRRZAWWWWWfvL ??????????????? 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 放大器硬件系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 26 同樣能夠得到當(dāng) Rw2 滑向 B點(diǎn)時(shí)的原理圖，這時(shí)的閉環(huán)增益表達(dá)式為： 12212122121212211)1//( CRjRRRRCjRRRCjRRRZRAWWWWWfvL ??????????????? 當(dāng)高頻時(shí)， C C2 看作短路。在低頻信號(hào)段 ， C3 是開路（畫出等效電路圖），所以有： 211 ZZAv ?? 可以得到： 2223434224234 1)(1CRjRRRRRCRjRRRRAvL ??????????? 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 放大器硬件系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 25 放大倍數(shù)為： 4234 R RRRA vL ??? 極點(diǎn)的轉(zhuǎn)折角頻率為： 2211CR?? 零點(diǎn)的轉(zhuǎn)折角頻率為： 23422342 )( CRRR RRR ????? 因?yàn)?R2R3R4，所以 2322 )//(1 CRR?? 在高頻信號(hào)段，認(rèn)為 C2 是短路，有： 3334343434 11CRjRRRRCjRRRAvH ???????? 因?yàn)楦鶕?jù) RIAA 特性，知道三個(gè)轉(zhuǎn)折角的頻率為 :50、 500、 2120 可得： 32 9RR ? 21202 133 ?? RC ? 32 CC ? 根據(jù)前面確定的均衡放大器的中頻增益為 30dB，選定 R4， 就可以確定 R3，然后得到 C C2。音調(diào)控制放大器的中頻增益一般為 1dB 功率放大器的電壓增益為： 63dB 26dB = 37dB 均衡放大器的放大倍數(shù)定為： 30dB 均衡放大器 將唱片信號(hào)還原并放大； 將錄制信號(hào)的低頻端幅度適當(dāng)壓縮，而對信號(hào)中的高頻成分適當(dāng)提升 [19]。 3）整機(jī)電路參數(shù)確定 設(shè)計(jì) 主要參數(shù)的確定 ： 放大器輸出電壓為： Vo= VRP L ??? ?？紤]到功率管的飽和壓降和射極電阻上的電壓降，電源電壓 (單電源供電 )可取 25— 30V。為了保證電路安全可靠地工作，通常使電路的最大輸出功率 PoM 比額定功率要大一般取 PoM＝ ＝ 15(W)， 所以最大輸出電壓為 。電路主要元件參數(shù)確定如下。 求 轉(zhuǎn)折頻率 fL fL fH fH2 的值因?yàn)檫\(yùn)放的輸入阻抗較大，一般大于500千歐，所以 對于 Rw1 和 Rw2 可選用 100 千歐線性電位器。而對于高音端，若假定取 R4=R/3，則根據(jù) 程 式可算得高音最大提升和衰減量也為177。根據(jù)前述假定， R1＝ R2＝ R， Rwl＝ Rw2＝ 9R，則可算 得低音最大提升和衰減量為 177。12dB 。 ② 音調(diào)控制放大電路的參數(shù)確定 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 放大器硬件系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 24 根據(jù)本任務(wù)給出的技術(shù)指標(biāo)，音調(diào)控制特性為低音 (100Hz)177。 則源極跟隨器的工作點(diǎn)電流可取大一些，例如 12mA。 例如選取BW=40Hz10kHz。為了保證 輸入電阻大于 500kΩ，故 Rl 可取 1 兆歐。由 參考手冊 可 知 ，若選取 VGS＝ 3V。為了減少噪聲系數(shù) NF， Tl 管的工作點(diǎn)要取得低 — 些。 ① 話筒放大電路的參數(shù)確定 電路程式可參考圖 4，若兩只場效應(yīng)管選為 3DJ6。 — 般 取 R約等于 RL， Cs 可取為 。此外由于揚(yáng)聲器的音圈是線圈，具有一定的電感量，因此采用 C R7組成一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其作用是把揚(yáng)聲器的電感性負(fù)載補(bǔ)償成接近純電阻性。這里采用了同相輸入，由于 LA4102 芯片的開環(huán)增益一般為 90dB，因此是工作在深度負(fù)反饋條件下，故其中頻增益近似為Au=1+R3/R2。常用的電路程式有 OTL 和 OCL兩種，為提高效率，一般工作于接近乙類。 因?yàn)楸救蝿?wù)要求負(fù)載阻抗為 8Ω，輸出額定功率為10W。22 V 的電壓下工作（ LA4102 比 LA4102A耐壓低點(diǎn)，在 177。 LA4102 能在最低 177。根據(jù)本任務(wù)要求，完全可采用集成芯片來擔(dān)任功率放大器。 ④ 功率放大器 對功率放大器的要求除了輸出功率滿足指標(biāo)外，還要求效率高，非線性失真小，以及輸入端與音調(diào)控制放大器匹配，輸出端與音箱負(fù)載匹配，否則將會(huì)影響放音效果。則可獲得全頻帶高低音提升和衰減曲線。 ③ 音調(diào)控制電路 該音調(diào)控制放大器是由一個(gè)音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器 A所組成的負(fù)反饋放大器，其中 Rw1 和 Rw2是分別調(diào)節(jié)高音和低音的兩個(gè)電位器，調(diào)節(jié) Rw1 和 Rw2 兩個(gè)電位器以改變反饋系數(shù)，從而改變放大器的幅頻特性，以達(dá)到音調(diào)控制作用。適當(dāng)選取 R3及 R4值以滿足增益要求。則可采用共源共漏電路。為此本級可選用低噪聲運(yùn)算放大器或由場效應(yīng)管來擔(dān)任。由于整個(gè)系統(tǒng)采用單電源供電，所以這里運(yùn)放也采用單電源供電，故在運(yùn)放的同相端經(jīng)電阻及 R R6 的分壓得到直流電壓 Vcc 的一半。但其放音特性與唱片不同，即要采用不同的均衡網(wǎng)絡(luò)，可用開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù) Av 的表達(dá)式和分給均衡放大器的中頻增益 (dB)，即可求得 R C3 值。 C C4 是耦合電容，其容量較大，在通頻帶內(nèi)可看作短路。 典型的均衡放大器是帶有均衡網(wǎng)絡(luò)的負(fù)反饋放大器。高頻截止點(diǎn)與低頻截止點(diǎn)之間的頻率， 即為該設(shè)備的頻率響應(yīng)；聲壓與相位滯后隨頻率變化的曲線分別叫作 “ 幅頻特性 ” 和 “ 相頻特性 ” ，合稱 “ 頻率特性 ” 。 音響系統(tǒng)的頻率特性常用分貝刻度的縱坐標(biāo)表示功率和用對數(shù)刻度的橫坐標(biāo)表示頻率的頻率響應(yīng)曲線來描述。按國際上的規(guī)定，頻率均衡特性的標(biāo)準(zhǔn)是參照 RIAA 特性。 通常是將錄制信號(hào)的低頻端幅度加以適當(dāng)壓縮，而對信號(hào)中的高頻成分加以適當(dāng)提升。由于本 設(shè)計(jì) 中沒有明確給定唱機(jī)端的靈敏度，根據(jù)一般數(shù)據(jù)，選取均衡放大器的中頻放大倍數(shù)為東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 放大器硬件系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 22 32倍，即 30dB。由此得出功率放大部分的電壓增益應(yīng)大于 70 倍，即 37dB 以上。話筒放大器的增益可根據(jù) 總體框圖 中的值來決定，本級可取 20倍 (26dB)。 為留有一定的余量，確定總電壓增益為 1800，即 68dB。 輸出電壓有效為 ： Vo= VRP L ??? 。 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，已知話筒放大器的輸入靈敏度 5mV，音調(diào)控制放大器的輸入靈敏度 100mV，而輸出功率 P。 由此可得功放級的電壓增益 Av4為 Av4=R11/RF=100， R11 是 LA4102 內(nèi)部反饋電阻R11=20kΩ，如果輸出波形出現(xiàn)高頻自激（疊加毛刺） 以在 13腳與 14腳之間加 的電容。 43C 取 220μ F， 44C 取 100μ F 電解電容。 HC 為自舉電容，使集成電路內(nèi)部輸出復(fù)合管的導(dǎo)通電流不隨輸出電壓升高而減小 ，HC 取耐壓 25V， 220μ F 電解電容。 DC 為反饋電容，用于消除自激振蕩，一般取幾十 ~幾百皮法。 C 為 OTL 電路輸出電容， 兩端充電電壓為 Vcc/2，一般取耐壓大于 Vcc/2的幾百微法電容。 BC 起相位補(bǔ)償作用，用于消除高頻自激振蕩，一般取幾十皮法。 LA4102 功放集成電路其內(nèi)部電路中有電壓串聯(lián)負(fù)反饋環(huán)節(jié)，內(nèi)部電路反饋電阻 rR 為 20?k ,只要改變外接反饋電阻，即可改變集成功放增益。 常用音頻集成功放有 LA4102系列、 TDA20 SF404 等。功率放大電路的電路形式很多，有雙電源供電的 OCL 互補(bǔ)對稱功放電路，單電源供電的 OTL功放電路， BTL 橋式推挽功放電路和變壓器耦合功放電路等等。一直 按照此流程 循環(huán) 判斷，直到完畢 [13]。判斷S0 鍵是否按下，按下就啟動(dòng) CD音源，然后再判斷是否按下 S4 鍵，按下音量啟動(dòng)，在判斷音量是增還是減，然后再判斷音量鍵是否關(guān)閉，關(guān)閉就返回。 S0、 S S S3 分別是控制音源選擇的鍵。此引腳輸出電平取決于口鎖存器的狀態(tài)，當(dāng)輸出“ 1”時(shí)，寫人口鎖存器的數(shù)據(jù)從 Q 端輸出，使輸出場效應(yīng)管截止，引腳由上拉電 路拉成高電平；當(dāng)輸出“ 0”時(shí)，寫人口鎖存器的數(shù)據(jù)從 Q 端輸出，使輸入場效應(yīng)管導(dǎo)通，引腳輸出低電平。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 放大器硬件系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 17 ④ P3 口 (— ， 10— 17腳 )： P3 口為準(zhǔn)雙向多功能 I/O 口，可以分別定義為第一功能輸入 /輸出線或第二功能輸入 /輸出線。 而不能作為與外部設(shè)備相連接的輸入 /輸出口。 P2 口也可用于系統(tǒng)擴(kuò)展的地址總線口，輸出地址總線的高 8 位 A8— A15。 對于 52子系列， 還有第二功能： 可用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端 T2； 可用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部控制端 T2EX。 P1口作為輸入線時(shí)，可以被任何 TTL 電路或 MOS 電路驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，引腳 的狀態(tài)由外接的輸出設(shè)備的輸出狀態(tài)決定。將“ 0”寫入鎖存器，則對應(yīng)連接在 Q 上的場效應(yīng)管導(dǎo)通，該位的引腳輸出低電平，即輸出“ 0”。 P1口的每一位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)LSTTL 負(fù)載， P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫“ 1” [11]。 P0 口輸出的低 8 位地址來源于程序計(jì)數(shù)器 PC 低 8 位、數(shù)據(jù)指針 DPTR8 位、 R1 或 R0。當(dāng)多路開關(guān)接至地址/數(shù)據(jù)端時(shí)， P0口作為地址 /數(shù)據(jù)端口使用，分時(shí)輸出外部存儲(chǔ)器的低 8位地址 (A0— A7)和傳送數(shù)據(jù) (D0— D7)。將“ 0”寫至鎖存器時(shí)，下管導(dǎo)通，輸出低電平。一般這時(shí)應(yīng)外 接上拉電阻，將口線拉至高電平。 P0口的輸出驅(qū)動(dòng)器中含有一個(gè)多路電子開關(guān)，當(dāng)其接至口鎖存器 Q 端時(shí)，作為雙向 I/O 口使用。當(dāng) P0 口作為普通輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫“ 1”。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4個(gè)端口都可以作為準(zhǔn)雙向通用 I/O 口使用，但在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中， P2 口可用作輸出高 8 位地址， P0口作為雙向總線，分時(shí)輸出低 8 位地址和輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 MCS51單片機(jī) I/O 口概述 ： MCS51單片機(jī)有 4 個(gè) 8 位并行輸入 /輸出口，分別稱為 P0、 P P2和 P3口，每