logo资料库

程控音频OCL_功率放大器.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.88M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共30页
第2页 / 共30页
第3页 / 共30页
第4页 / 共30页
第5页 / 共30页
第6页 / 共30页
第7页 / 共30页
第8页 / 共30页
资料共30页，剩余部分请下载后查看
    课程设计任务书 初始条件：1. PROTEL、 EWB、MULTISIM、MATLAB 等软件; 2.《通信原理》、《微机原理》、《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、 《电磁场与电磁波》等学科基础知识 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）用仿 真软件对电路进行验证，使其满足以下要求： 1) 失真度≤3%时，输出功率 P0≥7.5W； 2) 频率响应为(20~22000)Hz； 3) 在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，显示的输 出功率(Ps)与设定功率(Pg)的相对误差   P P s g  P g  3% 。 阶段内容 所需时间 时间安排： 序 号 1 方案设计 2 硬件设计 3 软件设计 4 系统仿真 系统调试 答辩 合 计 5 天 35 35 25 3 天 1 天 14 天 指导教师签名： 2012 年 07 月 12 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 摘要 7
    全球音频领域数字化的浪潮以及人们对音频设备节能环保的要求，迫使人们 尽快开发出高效、节能、数字化的音频功率放大器，它应该具有输出功率可程序 控制和失真度低的特点。OCL 功放电路采用双电源供电方式，输出端直流电位为 零，由于没有输出电容，低频特性很好，扬声器一端接地，一端直接与功放输出 端相接。单片机具有功耗低、功能强和可在线编程控制等显著优点，在自动化装 置、智能仪器仪表、过程控制和家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。 本设计将单片机与音频OCL 功率放大器结合起来，设计了一款新颖的程控音 频 OCL 功率放大器。 关键词：OCL 功放， AD637， 程控。 摘要……………………………………………………………………………………2 8
    1 设计方案选择………………………………………………………………………4 1.1 增益控制方案的比较与选择……………………………………………………4 1.2 A/D 转换方案的比较与选择……………………………………………………5 1.3 有效值检测方案的比较与选择…………………………………………………5 1.4 显示方式的设计方案的比较与选择……………………………………………5 1.5 电源模块的设计方案的比较与选择……………………………………………6 1.6 单片机的选择……………………………………………………………………6 2 系统设计……………………………………………………………………………6 2.1 总体设计…………………………………………………………………………6 2.2 单元电路设计……………………………………………………………………7 2.2.1 增益调整模块 ………………………………………………………………7 2.2.2 OCL 电路模块…………………………………………………………………8 2.2.3 过载保护模块…………………………………………………………………9 2.2.4 真有效值测量模块……………………………………………………………9 2.2.5 A/D 转换模块 ………………………………………………………………10 2.2.6 LCD12864 显示模块…………………………………………………………12 2.2.7 电源模块 ……………………………………………………………………12 2.2.8 单片机控制电路 ……………………………………………………………13 2.3 小结 ……………………………………………………………………………14 3 软件设计 …………………………………………………………………………15 3.1软件流程图………………………………………………………………………15 3.2 部分程序 ………………………………………………………………………16 4 心得体会 …………………………………………………………………………26 5 参考文献 …………………………………………………………………………27 设计要求： 1 设计方案选择 9
    （1）任务 设计一个功率可程控、有输出功率显示的 OCL 音频功率放大器电路。后级 OCL 功率放大部 分用分立元件制作，供电电源为±15V，输入信号电压幅度为(10~1000)mVrms，负载为为 8 欧电阻。 其结构框图如下图所示。 （2）要求 用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求： 1. 失真度≤3%时，输出功率 P0≥7.5W； 2. 频率响应为(20~22000)Hz； 3. 在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，   P P s g  P g  3% 。 显示的输出功率(Ps)与设定功率(Pg)的相对误差 根据要求，进行如下的方案选择。 1.1 增益控制方案的比较与选择 方案一：根据运放增益 Av=Rf/R1 改变Rf或R1均能改变增益。但由于增益开关电阻的变化， 会影响整个系统的精度，切换过程出现反馈回路的瞬间开路，能 使运放进入暂时饱和状态而影响速度。 方案二：使用非易失性数字电位器X9313 控制运放的增益，编程简单，容 易操作控制，成本低廉。 方案三：使用程控增益调整功能芯片AD603，能够在程序中用软件控制放 大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。常用于自动化程 度要求较高的系统中，但芯片价格昂贵。 综合以上方案，我们选择方案二，X9313 控制运放的增益。 10
    1.2 A/D 转换方案的比较与选择 方案一：按照接口类型的不同可以将A/D 转换器分为串行输出和并行输出。 并行转换器的转换速度快，但占用I/O 多。串行转换器输出建立时间相对于并行 转换器稍长，但芯片与CPU 连接时使用引线少、电路简单、功耗低、成本低。 方案二：按照数字量的位数可以分为8 位、10 位、12 位、16 位等精度的转换器，位数越 大分辨率越大，但相应的成本也越高。 综合两个方案的优点，本设计采用Maxim 公司的12 位串行输出型A/D 转换 器MAX187。 1.3 有效值检测方案的比较与选择 方案一：根据A/D 转换的获得电压平均值V，正弦波的有效值与平均值的关 系可求出有效值，但它仅适合测量无失真的正弦波,若波形存在失真,或者被测量对象为非正弦波 则会产生测量误差，转换方法精度不高。 方案二：，根据真有效值（TRMS）原理，借助TRMS/DC 转换器对输入电压进行“平均→取 平均值→开平方”运算，就能获得交流电压的真有效值。真有效值转换芯片AD637 是高准确度的 单片真有效值/直流流转换器,测量误差<(0.2%计数+0.5mV),能计算任何复杂的波形的有效值、平 均值、均方值和绝对值, 具有分贝输出. 比较两种方案，我们选择方案二，使用AD637 直接获得输出真有效值。 1.4 显示方式的设计方案的比较与选择 方案一：采用LED 数码管显示。如果需要显示的内容较多，过多增加数码管 进行轮流显示则控制复杂，此外，数码管需要较多连线，电路复杂，功耗比较大。 方案二：采用带字库的液晶模块LCD 显示。可以显示字符、图片，利 用单片机直接驱动液晶显示模块，设计简单，且显示界面宽大美观舒适，耗电小。 综上所述，本设计选择方案二，采用LCD 实时显示输出功率等。 1.5 电源模块的设计方案的比较与选择 方案一：用MC34063 芯片将3V 电池电压进行直流斩波调压，得到±5V 和 ±15V 的稳压输出。减小系统体积重量，但该电路供电电流小，供电时间短，无 法保证系统长期稳定运作。 方案二：采用环形变压器，漏磁小，振动噪声小，无需另加屏蔽层来屏蔽 11
    电磁干扰，适合用在高灵敏度和易受高频影响的电子设备上。三端固定稳压器获 得±5V 和±15V 电源，电路经过进行扩流，另外输出用大容值电容滤掉高频成分，这样就可以 获得一个纹波系数非常小、电流大、电压稳定的电源。 综上所述，由于本设计对电源要求非常严格，所以选择方案二，采用环形变压器三端稳压 扩流电路。 1.6 单片机的选择 本设计选用AT89C51芯片作为控制器。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器 （FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单 片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存 储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的 一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 2.1 总体设计 2 系统设计 经过以上方案的比较和论证，最终确定的系统组成框图如图2.1 所示。单片 机控制数字电位器改变运放增益后，信号输入到OCL 功率放大电路，OCL 电路采 用运算放大器和大功率对管构成的功率放大电路，负载端经过TRMS/DC 电路可直 接检测出负载的有效值，再经过12 位的A/D 转换输出,可以计算出设定功率和实 际输出功率和相对误差。 12
    图 2.1 系统组成框图 2.2 单元电路设计 2.2.1 增益调整模块 X9313 是32 抽头，包含有31 个电阻单元的电阻阵列。在每个单元之间和 三个端点都可以被滑动单元访问的抽头点。滑动单元的位置由CS、U/D 和INC 三个输入端控制。滑动端的位置可以被贮存在一个非易失性存储器中在下一次上 电工作时可以重新调用。X9313 的分辨率等于最大电阻值除以31。图中信号经过 跟随器，数字电位器控制运放的增益。 X9313 的引脚图如下： 图 2.2 X9313 引脚图 13
    图 2.3 增益调整模块电路 2.2.2 OCL 电路模块 （1）关于 OCL 功率放大器 OCL：英文 Output Capacitorless 的缩写，意为没有输出电容。所以 OCL 功率放大器就 是输出端没有输出电容的功率放大器。 OCL 功率放大器的特点是：双电源供电、不需输出电容、频率特性好、可以放大慢变化 的信号。 （2）电路模块 分立元件构成的低频功率放大器电路可分为输入级、功率激励级和OCL 输出 级三部分。采用低噪优质运放NE5532 和大功率音频功率对管2SA1943/2SC5200 组成的音频功率放大器，NE5532 的作用是电压驱动激励级，功率对管的作用是 OCL 功率放大，调整滑动变阻器使2SA1943/2SC5200 的静态电流使其处于正常工作状态，二极管 1 和2 的作用是给输出级提供偏置电压，让输出级始终有静态电流通过，防止交越失真。配合负 反馈的作用，运放静态输出电压被嵌在0.7V左右，有效减少运放的小信号失真。 根据设计要求，输出端的负载阻抗RL=8Ω. 14
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    开发技术

    共收录19306份资料，累计14个分类，关注成员有19位，主要包括：Actionscript,Javascript,PHP,VB,Perl,Delphi,Python,C#,C,Java,C++,Web开发,硬件开发,其它

    热门标签

    Actionscript Javascript PHP VB Perl Delphi Python C# C Java C++ Web开发 硬件开发 其它

    最新资料