有源音箱設(shè)計(jì)報(bào)告

有源音箱設(shè)計(jì)學(xué)院:移動(dòng)通信與軟件學(xué)院班級：電信產(chǎn)品班學(xué)生：任杰（原理圖）彭婷婷（PCB制作）鄭波（軟件仿真）有源音箱設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目有源音箱的設(shè)計(jì)一、 選題的背景和意義：音樂是生活的一部分，音箱又是提高音樂享受的必要工具音箱的成本低，價(jià)格極易被接受，獨(dú)立的外置功放的機(jī)殼應(yīng)該具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度并有良好的屏蔽性，有源音箱的功放設(shè)置在音箱內(nèi)部，比功放要少一套機(jī)殼，成本得以大幅降低。而且有源音箱連接簡單，使用方便。人對音速濃厚的興趣，故而希望將此因素運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，帶給更多的人美的享受。二、 課題研究的主要內(nèi)容：有源音箱組成；集成功率放大器的原理；集成前置放大器的原理；集成穩(wěn)壓電源的原理；電路的裝配和調(diào)試。三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述:采用集成電路的設(shè)計(jì)；采用集成電路設(shè)計(jì)集成前置放大器電路；采用集成電路設(shè)計(jì)集成功率放大器電路；集成穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。二、主要技術(shù)指標(biāo)：電源電壓：AC220V50Hz；頻響范圍：90Hz—20KHz；負(fù)載阻抗：8Q；最大不失真輸出總功率：15W。有源音箱主要由功放組件和電源變壓器組成。功放組件主要是前置放大器和功率放大器組成，前置放大器主要負(fù)責(zé)信號的電壓放大、音量控制、多路音源的切換、音調(diào)調(diào)整以及阻抗匹配等功能，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出，電源變壓器則為功放組件提供電能。通過對集成前置放大器，集成功率放大器的設(shè)計(jì)和集成穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)完成有源音箱的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：前置放大器；功率放大器；電源第1章前言1.1本設(shè)計(jì)的意義有源音箱實(shí)際上就是功放機(jī)與音箱的結(jié)合體。咱們過去在市場上見到的家庭影院組合，是把功放機(jī)與音箱分開的，而有源音箱就是把功放機(jī)放在了音箱里。在多媒體應(yīng)用豐富的今天，一套多媒體音箱基本上是每一套系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)配置。而大多數(shù)用戶往往會(huì)忽視這方面的選擇，為什么會(huì)存在這種現(xiàn)象呢？消費(fèi)者一般存在兩個(gè)極端的心態(tài):1,本身對音頻系統(tǒng)表現(xiàn)就沒有過高要求，只要能發(fā)聲就行了，裝機(jī)商人送的音箱就能滿足他們；2,本身對音頻質(zhì)量有著一定水準(zhǔn)的要求，對電腦這方面能力不報(bào)什么希望，所以也就遷就了。其實(shí)這些消費(fèi)者對于有源多媒體音箱還是存在某些誤解的，隨著國內(nèi)多媒體音箱產(chǎn)業(yè)在不斷競爭中發(fā)展，也涌現(xiàn)出不少好產(chǎn)品，其實(shí)只要你明白自己需要什么，還是能有產(chǎn)品能滿足你的需求的。1.2有源音箱的認(rèn)識有源音箱(ActiveSpeaker)又稱為“主動(dòng)式音箱”。通常是指帶有功率放大器的音箱，如多媒體電腦音箱、有源超低音箱，以及一些新型的家庭影院有源音箱等。有源音箱由于內(nèi)置了功放電路，使用者不必考慮與放大器匹配的問題，同時(shí)也便于用較低電平的音頻信號直接驅(qū)動(dòng)。有源音箱是指在音箱內(nèi)部裝有自配功放的一類音箱。這些功放是專門用于推動(dòng)音箱內(nèi)的喇叭，由于進(jìn)行了專門的匹配設(shè)計(jì)，所以這些功放都能較好地用于推動(dòng)音箱內(nèi)的喇叭，從而讓使用者不需再去考慮功放的功率有多大以及阻抗是否匹配等問題。另外，由于在音箱內(nèi)還裝有在放大器的前邊便進(jìn)行分頻的電子分頻器以及每臺功放僅僅負(fù)責(zé)放大一段頻率的聲頻信號，所以放大器的效率往往可以做得高些，失真也相對可以小些。此外，還有一些專業(yè)用內(nèi)置功放電路的錄音監(jiān)聽音箱和采用內(nèi)置電子分頻電路和放大器的電子分頻音箱也可歸入有源音箱范疇。所謂有源音箱就是指將功放做在音箱內(nèi)部，可直接與音源連接并正常工作的音箱。一些有源音箱不僅將功放集成到音箱內(nèi)，還將解碼器也集成到音箱內(nèi)部，可以直接接受數(shù)字信號，這就是數(shù)字有源音箱。雖然從字面上看，有源音箱可以認(rèn)為是必須插電源的音箱，但嚴(yán)格地說這個(gè)“源”應(yīng)理解為功放，而不是指電源，因?yàn)橛胁簧傩枰咫娫磪s仍需外部功放推動(dòng)的音箱，這些音箱顯然不屬于有源音箱。第2章有源音箱的系統(tǒng)介紹2.1有源音箱的組成有源音箱主要由功放組件和電源變壓器組成。功放組件主要是前置放大器和功率放大器組成，其功能是用來對音樂信號進(jìn)行放大并實(shí)現(xiàn)各種操控功能，而電源變壓器則為功放組件提供電能。有源音箱組成結(jié)構(gòu)（圖2-1）圖2-1有源音箱組成結(jié)構(gòu)2.2有源音箱的工作原理從信號源得到信號經(jīng)運(yùn)放推動(dòng)再送到后級放大推動(dòng)揚(yáng)聲器2.3有源音箱的主要元件介紹2.3.1LM1875的介紹及其應(yīng)用電路LM1875是美國國家半導(dǎo)體器件公司生產(chǎn)的音頻功放電路，該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載、過熱及感性負(fù)載反向電勢安全工作保護(hù)，在使用土30V電源時(shí)可以為8。負(fù)載提供30W的功率；當(dāng)使用單電源供電時(shí)，它能為4。的負(fù)載提供20W的

功率，并且只產(chǎn)生0.015%的失真，廣泛應(yīng)用于中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大及失真小等特點(diǎn)。LM1875主要技術(shù)參數(shù)單雙電源最大不失真功率為30W；低失真輸出(30W時(shí)小于1%)；開環(huán)增益90db；靜態(tài)電流小于100mA；最大輸出電流4A；最大擺幅率8V/ps；外引腳的排列及功能如圖2-2所示。OLM187512 3 45OLM187512 3 45圖2-2VvVVVLM1875引腳排列及功能如圖2-3所示電路是雙電源時(shí)LM1875的典型應(yīng)用電路。輸入信號Ui由同相輸入端輸入，R1、R2、C2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。+152.2uF.圖+152.2uF.圖2-3LM1875構(gòu)成的功率放大圖中電容C4、C6、C7、C8為電源去耦濾波，其中0.川F小電容主要是濾除高頻噪音，R5、C4構(gòu)成揚(yáng)聲器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，可吸收揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢，防止電路震蕩。2.3.2NE5532前置放大器1.NE5532,它是美國SIG公司生產(chǎn)的低噪聲前置放大集成電路，采用8端雙列臥式封裝結(jié)構(gòu)。具有外圍元件少、結(jié)構(gòu)簡單、低噪聲、瞬態(tài)響應(yīng)好、輸出阻抗低等優(yōu)點(diǎn)。它的引腳排列圖如下：1腳為運(yùn)放輸出，2腳為反相輸入端，3腳為輸入，4腳為負(fù)電壓，5腳為另一運(yùn)放同相輸入，6腳反相輸入，7腳輸出，8腳正電壓.（圖2-4）NE5532OUT■15]vcc+IN-26]OUTIN+37]lN-VCC-■48]in+圖2-4NE5532外部引腳排列圖2.NE5532的極限參數(shù)與電氣參數(shù)表2-1NE5532的極限參數(shù)參數(shù)符號NE5532單位電源電壓Vcc±22V差分輸入電壓Vdif±13V輸入電壓Vi提供電壓V功耗，T.=25°CPD1100mW工作溫度TOPR0~70C表2-2NE5532的電氣參數(shù)參數(shù)符號測試條件 |最小值標(biāo)準(zhǔn)最大值單位

輸入失調(diào)電壓VTC--0.54.0mv輸入失調(diào)電流I--10150nA輸入偏置電流IDTAC--200800nA供電電流I CC——--6.016mA輸入電壓范圍V I(R)-±12±13-V共模抑制范圍CMRRTA=25°C70100-dB電源抑制比PSRRTA=25°C輸出電壓范圍Vc(nr>\RLN600Q±12±13-V輸入電阻RITA=25C30300-KQ短路電流I--38-mA過調(diào)OSRL=600Q,CL=100PF-1020%電壓增益GVf=10kHz22.2-V/mv增益帶寬GBWCL=100PF,RL=600Q810-MHz轉(zhuǎn)換速率SRRL=1K,CL=100PFRL=600Q-68.0V/us輸入噪聲電壓enfo=30Hzfo=1kHz-8.05.0-nv/"Hz第3章有源音箱系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1穩(wěn)壓電源電路圖的設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器T、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，電網(wǎng)供給的交流電壓u1(220V,50Hz)經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓。但這樣的直流輸出電壓，還

會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。如圖3-1所示。圖3-1直流穩(wěn)壓電源框圖有源音箱系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源電路圖如圖3-2所示圖3-2穩(wěn)壓電源圖3.2前置放大電路的設(shè)計(jì)NE5532構(gòu)成的前置放大電路如圖3-3所示

圖3-3NE5532構(gòu)成的前置放大電路上圖為有源音箱前置放大電路，輸出電壓經(jīng)R12、RP2反饋至輸入端，構(gòu)成電流并聯(lián)負(fù)反饋，提高前置放大電路的性能，調(diào)節(jié)RP2的阻值從而改變對較低頻段的放大倍數(shù)，從而起到低音調(diào)節(jié)的作用。前級信號輸入端RP1,R11,R12,C15組成一個(gè)高頻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，可以改善小音量放音的效果。第6章結(jié)束語有源音箱的成本低，價(jià)格極易被接受，獨(dú)立的外置