数字音频均衡器设计毕业论文

高效率音频功率放大器的研制白林景,邵光存,李岸然,常兴连,王振伟(山东省科学院激光研究所,山东济宁 272100) 摘 要:本设计以高效率D类功率放大器为中心,输出开关管采用高速场效应管,连接成互补对称H桥式结构,兼有输出1: 1双变单电路和输出短路保护功能,比较理想地实现了输出功率大于2w,平均效率可达到75%的高效音功率放大器。关键词:D类音频功率放大器; PWM调制器; H桥功率放大器中图分类号: TN722. 1 文献标识码:A引言全球音频领域数字化的浪潮以及人们对音频节能环保的要求,要求我们尽快研究开发高效、节能、数字化的音频功率放大器。传统的音频功率放大器工作于线性放大区,功率耗散较大,虽然采用推挽输出,仍然很难满足大功率输出;而且需要设计复杂的补偿电路和过流,过压,过热等保护电路。D类开关音频功率放大器的工作于PWM模式,将音频信号与采样频率比较,经过自然采样,得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波,经过驱动电路,加到MOS的栅极,控制功率器件的开关,实现放大,放大的PWM信号送入滤波器,还原为音频信号。从而实现大功率高效率的音频功率放大器。系统电路本文采用H型桥式D类功率放大电路,电路如图一所示。图一 音频功率放大器电路(1) 三角波产生电路利用NE555构成的多谐振荡器以恒流源的方式对电容线性冲、放电产生三角波。接通电源瞬间,NE555芯片的3脚输出高电平,二极管D2、D3 截止,D1、D4 导通, Vcc通过T1 , T2 , R1 ,D1 对电容C1 恒流充电,当C1 上电压达到2 /3Vcc时,NE555芯片的输出发生翻转,即3脚输出低电平,此时,D2、D3 导通, D1、D4 截止,电容C1 通过D2 , T3 ,T4 , R2 恒流放电,直到C1电压等于1 /3Vcc,电容又开始充电,如此循环,电容C1上可以得到线性度良好的三角波。为了提高带负载能力,输出通过由LM358A组成的电压跟随器。输出三角波频率的计算:电阻R1 上电压等于T1 的VVbe≈ 0. 7V,故流过R1 的电流I = 0. 7V /300Ω = 2. 33mA,忽略T1 的基极电流,则流过R1 的电流即为T2 的射级电流,约等于T2 的集电极电流,故C1 的充电电流约为2mA,同理, C1 的放电电流约为2mA。设充电时间为t1 ,放电时间为t2 ,则有:23Vcc =13Vcc +i ×t1C13Vcc =23Vcc -i ×t2C可得三角波的周期: T = t1 + t2 =2Vcc ×C3 ×i故三角波频率为: f =3 ×i2Vcc ×C(2)前置放大电路 前置放大电路采用低噪声、高速运放的NE5532运算放大器,组成增益可调的同相宽带放大电路。功放最大不失真输出时,负载上等效正弦波的电压峰峰值为VP - P ,载波调制的调制波(正弦波)最大峰峰— 27 —值为VP - Pm ax ,对应的调制放大增益为AV2 =VP - PVP - Pm ax,运算放大电路中反馈电阻为R8 ,反相端电阻R7 ,则前置放大器的增益AV1为:AV1 = 1 +R8R7,通过选取调制波的峰值电压VP - Pm ax和调整R8 的阻值,可实现整个功率放大单元的电压增益连续可调。(3)脉宽调制( PWM)电路 采用高速、精密的比较器芯片,以音频信号为调制波,频率为f的三角波为载波,两路信号均加上1 /2Vcc的直流偏置电压,通过比较器进行比较,得到幅值相同,占空比随音频幅度变化的脉冲信号。(4)驱动电路 驱动电路由施密特触发器芯片和三极管组成,两个三极管组成的互补对称式射极跟随器。PWM信号经过驱动电路后,形成两个前后沿更加陡峭的倒相脉冲,两脉冲之间有一定的死区时间,防止了桥式驱动电路出现直通现象。(5) H型桥式驱动电路 由场效应管组成的功率开关管和四阶巴特沃兹LC滤波电路组成。T9、T12导通, T10、T11截止时,负载上的电压降VM AB0 =Vcc; T10、T11导通,T9、T12截止时,负载上的电压降VAB = - Vcc,因此,负载上的电压降可达到2倍的电源电压。解调信号放大后经过LC滤波送到扬声器。(6)短路保护电路 短路(或过流)保护电路采用0. 1过流取样电阻与扬声器串联方式, 0. 1电阻上的取样电压经过由NE5532组成的减法放大器进行放大。电压放大倍数为:Av =R19R17经放大后的音频信号再通过由D9、C9、R20组成的峰值检波电路,检出幅度电平,送给电压比较器U7的“ + ”端,U7的“—”端电平设置为5. 1v,由R22和稳压管D12组成,比较器接成迟滞比较方式,一旦过载,即可锁定状态。正常工作时,通过0. 1上的最大电流幅度Im =Vcc /(R + 0. 1) , 0. 1上的最大压降为0. 1 ×Im ,经放大后输出的电压幅值为Vim ×AV = 0. 1 ×Im ×AV ,检波后的直流电压稍小于此值,此时比较器输出低电平, T13截止,继电器J1不吸合,处于常闭状态,电源Vcc通过常闭触点送给功放。一旦扬声器两端短路或输入电流过大, 0. 1上电流、电压增大,经过电压放大、峰值检波后,大于比较器反相端电压,则比较器翻转为高电平并自锁, T13导通,继电器吸合,切断功放Vcc电源,功放电路得到保护。R21、C11、D10、D11组成开机延时电路,防止开机瞬间比较器自锁,关机后C11上的电压通过D10快速放掉,以保证再开机时C11的起始电压为零。讨论D类放大器工作于开关状态,无信号输入时无电流,而导通时,没有直流损耗。事实上由于关断时器件尚有微小漏电流,而导通时器件并没有完全短路,尚有一定的管压降,故存在较少直流损耗,实际效率在80% - 90% ,是实用放大器中效率最高的。参考文献:[ 1 ]Wing - Hong, Lau , IEEE Trans. Realization ofDigitalAudi2o Amp lifier Using Zero - Voltage - Switched PWM PowerConverter, Circuits Syst . Vol 47,NO. 3,March 2000.[ 2 ]Ashok Bindra. All - digital App roach HikesAudio Quality InConsumer Product.[ 3 ]李子升,吴锦铭,钟国新. 高效率音频功率放大器.[ 4 ]李振玉,姚光圻. 高效率放大及功率合成技术. 中国铁道出版社, 1985.[ 5 ]陈伟鑫. 新型实用电路精选指南. 电子工业出版社.[ 6 ]瞿安连. 应用电子技术. 北京科学出版社, 2003.[ 7 ]王金明等编著. 数字系统设计. 电子工业出版社出版.[ 8 ]全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选. 1994 - 1999.[ 9 ]虎永存,现代音响技术, D类放大器的原理和电路, 1998年第5期.[ 10 ]无线电2004合订本第2、3期. 无线电杂志社,人民邮电出版社.这个是从付费论文网站上买的，真珍贵的

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一个优秀的多媒体课件，除了清晰的图像画面以及各种生动的动画画面和文字描述之外，还常常要在课件中加入声音效果，使整个多媒体环境更具活力，使人具有身临其境的感觉。如录制解说词；将录音机中播放的音乐、英语教程等波形文件保存起来；将游戏中的音乐或下载的MP3等音乐保存在硬盘上；或将CD音频或VCD影碟中的伴音截取下来等等。对不同的音源，我们采集的方法是不同的，本文拟就多媒体课件制作过程中声音的采集技术浅谈自己的一些方法。一、多媒体课件中声音采集所需的硬件设备通常一个完整计算机音乐系统主要由如下一些设备构成：计算机、电脑音乐接口、音源、调音台、功率放大器、录音机、麦克锋（最好是电容咪头）等，这样制作出来的多媒体课件才有悦耳、动听的声音。电脑声卡接线直上而下（立式机箱）分别为声音输出、线路输入、麦克锋输入。二、多媒体课件中声音的采集Windows操作系统提供的“录音机”程序与日常生活中的录音机在使用和外面上基本上是相同的。录音机提供了简单的声音编辑与处理功能。用户对声音文件进行复制声音、删除片段、插入声音、混入声音、改变播放速度、添加回响、反转声音和改变音量等操作。Windows录音机所采集的声音是以波形声音的形式（格式为WAV）输入到计算机中，录制的时间也只有1分钟。 医疗分类信息 如果录制的声音超过1分钟，就要重新按录音键，但如果速度不娴熟，在60和61秒之间连接处的声音不是很理想。1、使用Windows录音机采集声音最为简单的声音采集是在多媒体计算机再加一个麦克风，如果想采集到比较悦耳、动听的声音就要那样的设备了，在Windows环境下录音，其操作步骤如下：（1）在Windows桌面上单击“开始”按钮，选择“程序”→“娱乐” →“录音机”，打开“录音机”程序。（2）在启动的“声音－录音机”对话框中，对着麦克锋或播放音乐，单击录音按钮,即可开始录音。（3）单击停止按钮，录音完毕。（4）单击播放按钮可回放、收听录音效果，若不满意，可重新录制。（5）录音满意后，打开“文件”菜单，选择“另存为”命令，将录制的声音文件保存在相应的文件夹中，此时的保存文件为WAV格式。2、使用声音编辑软件Cooledit 采集声音Cooledit 是一个双音轨数字音频编辑软件，包括一整套处理音频素材的效果和工具，如有调音台、均衡器等，对音频素材的编辑、录制及合成器效果很好。其界面如图（三）：录音前的准备工作同使用录音机录音时相同。（1）打开Cooledit 软件。（2）播放音乐，点击红色“录音”按钮开始录音。（3）点击“暂停录音”按钮可暂停录音，此时在波形窗口中可以看到录制的声音波形。如果想继续录音可再一次点击“录音”按钮。（4）点击“播放”按钮试听所录制的效果。（5）点击“文件”菜单中的“保存”命令保存声音文件。注意：使用麦克风录音会受到环境噪音的影响，所以应在安静的环境中录音。此外Cooledit 软件可以对包括WAV、WMA、RM、AVI等声音格式文件进行编辑。三、声音采集后的编辑技术1、混合声音文件在多媒体开发过程中，我们常希望录音机中正在播放的新闻、配乐诗、磁带中的英语听力训练课程等以数字音频的格式输入到计算机中，然后对其进行混合编辑。例如，将一个解说的文件与一个音乐文件相混合，可以产生特殊效果。在播放时，则可听到在背景音乐结束的提前下，解说词紧接开始，这种方法不受环境噪音的影响，但缺点是Windows的录音机这种混合只能是针对WAV文件，一个文件紧接另一个文件。（1）首先打开一个声音文件。（2）用“播放”和“停止”按钮来定位想要混入声音文件的位置。（3）从“编辑”菜单中选取“与文件混音”命令。（4）在文件对话框中输入想要混入的另一个文件名。（5）按“确定”按钮，完成混合。2、删除声音文件中的某一部分内容在已经采集的声音文件中，如果对某一段声音不满意可以进行删除。操作方法如下：（1）打开需要删除的声音文件。（2）用“播放”和“停止”按钮来定位欲删除的位置。（3）从“编辑”菜单中选择“删除当前位置以前的内容”命令，或选“删除当前位置以后的内容”命令。（4）确认是否删除。3、获取光盘中的声音素材使用“超级解霸2000+”中的“超级音频解霸”都可用来截取CD光盘和VCD光盘及MP3光盘中的音频片段。这两个播放器的界面相同，使用方法也基本一样。截取音频信息的操作步骤如下：（1）首先播放CD或MP3音频文件。其方法是：单击“开始” →“程序” →“豪杰超级解霸2000”，在弹出的菜单中选择“音频解霸”命令，则弹出对话框。 （2）打开“文件”工作菜单，选择要播放的光盘或MP3文件等音源，播放器开始播放。（3）当播放到需要截到的开始位置，单击“暂停”按钮。（4）打开“控制”菜单，选择“播放并且录音”，则弹出“保存声音波形文件”对话框。