当前位置:文档之家› 有源音箱系统的设计与实现

有源音箱系统的设计与实现

有源音箱摘要有源音箱主要由功放组件和电源变压器组成。

功放组件主要是前置放大器和功率放大器组成,前置放大器主要负责信号的电压放大、音量控制、多路音源的切换、音调调整以及阻抗匹配等功能,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出,电源变压器则为功放组件提供电能。

通过对集成前置放大器,集成功率放大器的设计和集成稳压电源的设计完成有源音箱的设计。

目录第一章前言 (1)第二章有源音箱的设计认识和意义 (2)本设计的意义 (2)有源音箱的认识 (2)第三章有源音箱的系统介绍 (3)有源音箱的组成 (3)有源音箱的工作原理 (3)整体方案设计 (4)音频功放电路的工作原理 (4)实验制作 (5)准备工作 (5)PCB焊接与安装 (7)特别提示 (8)第四章有源音箱的组成及特点 (10)有源音箱的组成 (10)有源音箱的组成及特点 (10)第五章功放电路的仿真及测试 (12)功放电路的仿真 (12)功放电路的测试 (13)第六章 PCB板的设计 (14)设计软件的介绍 (14)有源音箱的工作原理 (14)产生网络表 (14)制作物理边框 (14)元件布局 (16)布线 (14)调整完善 (14)检查核实 (15)PCB板图设计中应注意的要点 (15)第七章电路故障及解决方法 (16)无工作电压 (16)自激 (16)仰制自激的方法 (16)结束语 (17)参考文献 (19)致谢 (20)第一章前言有源迷你音箱是一种集功放、电池、小巧、方便携带等优点为一体的小型音响系统。

在制作中不仅需要音响能准确的把音源信号放大出来,同时也要保证所放大出来的音乐质量。

该音箱电源系统采用了干电池与USB双供电方式,突显了迷你音箱的携带方便特性。

有源音箱通常是指带有功率放大器的音箱,如多媒体电脑音箱、有源超低音箱,以及一些新型的家庭影院有源音箱等。

有源音箱由于内置了功放电路,使用者不必考虑与放大器匹配的问题,同时也便于用较低电平的音频信号直接驱动。

有源音箱是指在音箱内部装有自配功放的一类音箱。

这些功放是专门用于推动音箱内的喇叭,由于进行了专门的匹配设计,所以这些功放都能较好地用于推动音箱内的喇叭,从而让使用者不需再去考虑功放的功率有多大以及阻抗是否匹配等问题。

另外,由于在音箱内还装有在放大器的前边便进行分频的电子分频器以及每台功放仅仅负责放大一段频率的声频信号,所以放大器的效率往往可以做得高些,失真也相对可以小些。

此外,还有一些专业用内置功放电路的录音监听音箱和采用内置电子分频电路和放大器的电子分频音箱也可归入有源音箱范畴。

无源音箱(Passive Speaker)又称为“被动式音箱”。

无源音箱即是我们通常采用的,内部不带功放电路的普通音箱。

无源音箱虽不带放大器,但常常带有分频网络和阻抗补偿电路等。

有源音箱通常标注了内置放大器的输出功率、输入阻抗和输入信号电平等参数。

有源超低音箱则还标注了输入信号的频率特性(如全频带信号还是低频信号)、低通滤波器特性等参数。

无源音箱一般标注阻抗、功率、频率范围等参数。

所谓有源音箱就是指将功放做在音箱内部,可直接与音源连接并正常工作的音箱。

一些有源音箱不仅将功放集成到音箱内,还将解码器也集成到音箱内部,可以直接接受数字信号,这就是数字有源音箱。

虽然从字面上看,有源音箱可以认为是必须插电源的音箱,但严格地说这个“源”应理解为功放,而不是指电源,因为有不少需要插电源却仍需外部功放推动的音箱,这些音箱显然不属于有源音箱。

第二章有源音箱的设计认识和意义本设计的意义有源音箱实际上就是功放机与音箱的结合体。

咱们过去在市场上见到的家庭影院组合,是把功放机与音箱分开的,而有源音箱就是把功放机放在了音箱里。

在多媒体应用丰富的今天,一套多媒体音箱基本上是每一套系统中的标准配置。

而大多数用户往往会忽视这方面的选择,为什么会存在这种现象呢消费者一般存在两个极端的心态:1,本身对音频系统表现就没有过高要求,只要能发声就行了,装机商人送的音箱就能满足他们;2,本身对音频质量有着一定水准的要求,对电脑这方面能力不报什么希望,所以也就迁就了。

其实这些消费者对于有源多媒体音箱还是存在某些误解的,随着国内多媒体音箱产业在不断竞争中发展,也涌现出不少好产品,其实只要你明白自己需要什么,还是能有产品能满足你的需求的。

有源音箱的认识有源音箱又称为“主动式音箱”。

通常是指带有功率放大器的音箱,如多媒体电脑音箱、有源超低音箱,以及一些新型的家庭影院有源音箱等。

有源音箱由于内置了功放电路,使用者不必考虑与放大器匹配的问题,同时也便于用较低电平的音频信号直接驱动。

有源音箱是指在音箱内部装有自配功放的一类音箱。

这些功放是专门用于推动音箱内的喇叭,由于进行了专门的匹配设计,所以这些功放都能较好地用于推动音箱内的喇叭,从而让使用者不需再去考虑功放的功率有多大以及阻抗是否匹配等问题。

另外,由于在音箱内还装有在放大器的前边便进行分频的电子分频器以及每台功放仅仅负责放大一段频率的声频信号,所以放大器的效率往往可以做得高些,失真也相对可以小些。

此外,还有一些专业用内置功放电路的录音监听音箱和采用内置电子分频电路和放大器的电子分频音箱也可归入有源音箱范畴。

所谓有源音箱就是指将功放做在音箱内部,可直接与音源连接并正常工作的音箱。

一些有源音箱不仅将功放集成到音箱内,还将解码器也集成到音箱内部,可以直接接受数字信号,这就是数字有源音箱。

虽然从字面上看,有源音箱可以认为是必须插电源的音箱,但严格地说这个“源”应理解为功放,而不是指电源,因为有不少需要插电源却仍需外部功放推动的音箱,这些音箱显然不属于有源音箱。

第三章有源音箱的系统介绍有源音箱的组成有源音箱主要由功放组件和电源变压器组成。

功放组件主要是前置放大器和功率放大器组成,其功能是用来对音乐信号进行放大并实现各种操控功能,而电源变压器则为功放组件提供电能。

前置放功率放大电源图3-1 有源音箱组成结构有源音箱的工作原理从信号源得到信号经运放推动再送到后级放大推动扬声器。

图3-2 有源音箱电路原理图图3-3 元器件方位图整体方案设计音响主要是由音源、功放、音箱而构成,如图1所示。

音源提供低电压的音频信号,通常使用MP3、手机等,功放则作为音响系统的动力,起着音源和音箱之间的桥梁作用,而音箱的作用是将电信号通过机械运动转化成声能得作用。

主体电路完成音源播放出各种声音信号的放大作用,即当人们选择好音乐之后,连接好音响,便可放出优质的美妙音乐。

图3-4系统框架图音频功放电路的工作原理音频功放也叫功率放大器,简称“功放”。

很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

当负载一定时,希望其输出的功率尽可能大,其输出信号的非线性失真尽可能地小,效率尽可能高,功放的常见的有用集成运算放大器和晶体管组成的功放,也有专用集成电路功放。

本次制作所用的D2822芯片采用的就是集成电路功放,图2是D2822原理电路,左边缺口下方为1脚,此处的标示方法为大多数集成芯片的管脚标注方法。

D2822集成芯片,工作电压宽皆可以正常工作,其工作电压最高可以达到15V。

输出功率有1W*2不是很大但以可以满足我们一般的听觉要求,且有电路简单、音质好、电压范围宽等特点,采用双列直插8脚塑料封装(DIP8),表1为D2822管脚功能及测试数据。

表1 D2822管脚功能及测试数据实验制作准备工作在拿到套件后,首先检查一下元器件是否与下面的元器件清单相符,例如清单给出的电阻阻值与色标是否相同,电容、电解是否相符,还有各种元器件的数目是否相等。

这些都是最基本的检查工作。

检查完这后再用万用表检测各元器件的性能参数与技术与标准对照看是否完好。

表2 元器件清单(1)清点好元件,可以用一张白纸贴上一条双面胶,然后将辨别好的元件,按种类和大小粘在双面胶上,用笔备注好大小和对应的符号如:R 1R 2C 1C 2,为了方便焊接时使用。

图3-5元器件 (2)看清线路板上的各个元件的位置: 序号名称 规格 用量 位号 1单面板 1片 2集成电路、管座 D2822、八脚座 各1个 IC1 3发光二极管 3MM 绿色 1 支 LD1 4电位器 B50K (双声道) 2只 VR1 5DC 插座 1只 DC 6开关 SK22D03VG2 1只 K1 7电阻 各2支 R3 .R4. R1. R2 8电阻 1K 3支 R5 .R6 .R7 9瓷介电容 104P 4支 C2 .C4. C7 .C9 1超小电解 100U 220U 各2支超小电解 470UE/16V 1支 C11 12立体声插头 1根 13 喇叭 4欧5W 2只图3-6 线路板上的各个元件的位置RX表示电阻,CX表示电容(线路板上椭圆形状放置瓷片电容,不区分正负极,圆形形状的放置电解电容,阴影部分代表负极,也就是对应电容上短的那只脚),BAT+代表接电源正极用红导线,BAT- 代表电源负极用黑导线,L+L-R-R+分别表示左右喇叭接线,用蓝色导线,IC1表示D2882集成电路(安放是注意集成电路的缺口对应线路板上的缺口),VRI代表电位器用来调节音量的,K1是开关,J1是跳线(用之前剪下的元器件管脚连上即可)图3-7 元器件对应的焊点图PCB焊接与安装焊接是一项最重要的工序,为确保电路的导电性能良好正常工作,所以在焊接时注意以下几点:⑴焊接时尽可以能掌握好焊接时间,能快则快烙铁头应修整窄一些这样焊接时不会碰到相邻的焊接点,焊接的时间一般不能超过3秒,尤其是集成芯片。

⑵元器件的装插焊接应遵循先小后大,先轻后重,先低后高,先里后外的原则,这样有利于装配顺利进行。

⑶在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时,引线不能太长,否则降低元器件的稳定性;但也不能过短,以免焊接时因过热损坏元器件。

一般要求距离电路板面2mm,并且要注意电解电容的正负极性,以免插错。

⑷集成芯片D2822在焊接时一定要看清缺口方向,和电路板上缺口方向要一致,要弄清引线脚的排列顺序,并与线路板上的焊盘引脚对准,核对无误后,先对角焊接1、8脚用于固定集成块,然后再重复检查,确认后再焊接其余脚位。

焊接完后要检查有无虚焊,漏焊等现象,确保焊接质量。

⑸焊接完毕后,在接通电源前,先用万用表仔细检查各管脚间是否有短路,虚焊、漏焊现象。

特别提示1.线路板有正反面,分清楚后,注意是在有焊接点(黄铜色的点)那一面进行焊接。

2.烙铁高温跟元器件接触的时间越长,元器件的损伤机会就越大,一般左手拿焊锡丝,右手烙铁,将焊接点、元器件管脚和焊锡丝顶端靠在一起,烙铁用最短的时间与他们接触,焊锡丝融化一点点后,就将焊接点、元器件管脚连接在一起,形成一个小小的焊点。

相关主题