有源音箱精讲.docx
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有源音箱精讲.docx
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有源音箱精讲
有源音箱设计报告
学生姓名:
所在院系:
目录
一、-------------------------------------前言
二、-------------------------------------方案制定
三、-------------------------------------硬件设计
四、-------------------------------------PCB设计
五、-------------------------------------PCB制作
六、-------------------------------------PCB焊接与调试
七、-------------------------------------设计心得
一、前言
有源音箱是功放和无源音箱的有机结合体,在多媒体上得到广泛应用。
有源音箱省去功放外壳,节省空间,减少外接线路,省去与VCD等音源所重复的功能和电路(如卡拉OK电路等),特别是功放和音箱达到较好的匹配,因此具有较高的性价比。
这次小组任务就是实现有源音箱的项目需求分析到方案制定之后进行硬件设计、PCB设计、PCB制作、PCB焊接与调试。
实现有源音箱制作后,再进行报告总结和PPT答辩。
为了实现有源音箱完成后拥有左右声道音量调节、高低音调节、平衡调节、低音炮功能。
我们分配了各自的任务。
小组组长林旭宙负责PCB设计与制作,郑炜炜负责硬件分析与设计,毛强斌总结与PPT制作,张承江负责电路焊接与调试。
二、方案制定
1.电路框图:
由项目需求,电路设计成四大部分,分别是音频输入、电源供电、音量/平衡/高低音控制、左右声道功放、低音功放(低音炮)。
电路音频输入采用电容滤除低频信号,得到的高频信号输入音量/平衡/高低音控制电路再经过左右声道功放、低音功放(低音炮)输出到喇叭。
电路电源采用桥式整流滤波提供12V直流电,功放芯片采用了TEA2025立体声音频功率放大集成电路。
2.器件选择
名称
数量
标称值
电解电容
2
CD-16V-2.2u
电解电容
1
CD-10u/50v
电解电容
12
CD-100u/16V
电解电容
2
CD470u/16v
电解电容
1
CD-3300u/16v
电容
2
CCX-102p
电容
8
CCX-104
电容
4
CCX-224
电位器
3
WTHS-50K
电阻
2
RTX-1/16W-1.2K
电阻
1
RTX-1/8W-1K
电阻
2
RTX-1/8W-4.7K
电阻
1
RTX-1/16W-10k
电阻
5
RTX-1/8W-10k
电阻
2
RTX-1/16W-47Ω
电阻
2
RTX-1/8W-47k
电阻
1
RTX-1/16W-100k
二极管
4
1N4004
发光二极管
1
LED
接线插排
2
CON2
接线插排
2
CON3
接线插排
2
CON5
屏蔽线
1
2芯,30CM长
屏蔽线
1
2芯,30CM长
三、硬件设计
1.总电路图:
以上是总电路图,电路信号传输如图所示音频输入电路信号传输到音量/平衡/高低音控制电路再分别传输到左右声道功放与低音功放进行放大。
2.音频输入电路:
此电路采用左右声道输入,通过电容、电阻并联提升高频效应经过2.2u/16v滤除低频干扰后耦合到输入音量/平衡/高低音控制电路。
3.音量/平衡/高低音控制电路:
此电路是改变输入音频信号的大小、左右平衡、高低音特性。
RP1A与RP1B分别改变左右声道的输入信号大小进而改变输出音量的大小,并联一个4.7K的电阻让调节范围更细。
RP2A与RP2B是调节高音特性串接一个104电容利用电容的特点增大高音调节范围,RP3A与RP3B是调节低音特性,并联一个104电容是为了进行高音滤波,让低音特性更好。
发光二极管是电源通电示意灯。
通过网络把高音信号传输到左右声道功放电路,把低音信号传输到低音功放电路。
4.左右声道功放电路:
电路为左右声道功放电路,将输入信号经过TEA2025芯片调节进行音频放大,放大后的音频信号经过莲花头分别输出到左右两个喇叭发出声音。
其中在高放中加入选频网络R13、C12,6角/11角的C23、R24与C13、R14都是作为电压串联负反馈,稳定电压增益拓宽通频带。
3、2、14、15角的电容电阻作为相位补偿,消除高频自激。
5.低音放大电路:
此电路为低音放大电路又叫低音炮电路,将上级电路的低音信号经过TEA2025进行放大,输出到低音喇叭上。
其中低音信号输入端10角前有个由R31、C30并联组成的选频滤波电路尽可能的提升低频部分,隔断高频。
该电路中还用到C37,C33的自举电容可减少失真。
在低音中TEA2025的1角通过电容C38与6角相连,提供负反馈从而稳定频带。
6.电源电路:
此电路是电源电路,将变压器转变的交流电进行整流滤波消除纹波,再经过104电容滤除高频谐波,输出到各电路中。
四、PCB设计
1.注意事项:
有源音箱的PCB设计我们是根据外壳的特点分成两块PCB,一块PCB为音量/平衡/高低音控制电路,音频输入、电源供电、左右声道功放、低音功放(低音炮)在另一块PCB上。
设计中布局方面重点考虑了大小信号分离问题、接插位置及莲花插座、指示灯和电位器应与面板位置对应。
布线方面重点考虑了各模块的处理,考虑单独走线,集中一点接地的方式以减小干扰,不同模块地地线之间连接可以通过跳线进行,芯片接地处理要根据内部模块合理分布;散热片位置应预留并做好开孔以便与底层地地焊接;合理设置露铜,增加过流能力。
2.设计规则:
(1)不允许短路。
(2)使用单层布线
(3)最小布线线宽25mil,最大布线线宽25mil
(4)最小间距20mil
(5)焊盘孔为60~80
3.元件封装设计:
4.PCB设计图:
(1)PCB全局视图
(2)音量/平衡/高低音控制电路
(3)音频输入、电源供电、左右声道功放、低音功放
(4)全局三维视图
五、PCB制作
(1)制作原理图,在原理图的编辑中要注意元件标号的唯一性,根据实际需要设置元件库里所没有的元件封装形式。
以保证生成PCB时准确性。
(2)产生网络表,在原理图编译通过后,进行保存就可以生成相应的网络表。
(3)制作边框,先预计电路板大小设计边框,尽量越小越好,为接下来的元件布局、走线提供一个平台。
因为此次设计是根据外壳设计电路的,所以电路板大小不必要考虑太多。
(4)元件的布局,我们遵循先难后易,先大后小,在有源音箱功放板PCB布局时注意集成块TEA2025位置安放,让功放集成电路的去耦电容应尽量靠近芯片的电源脚以高频最近,使它与电源和地之间形成回路最短,旁路电容均匀分布在集成块周边。
按信号的走向布局,以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它进行布局,尽量的缩短了元件之间的引线和连接,布局考虑便于信号的流通,对发热元件布置在散热的地方,在功放集成块上安放散热片,并与其他元件隔开一定的距离。
(5)布线,有源音箱的布线非常关键,特别是地线的连接与走向,要以电源电路为媒介,将大电流与小电流区分开,还有高音低音的地线也要分离开来。
大信号线的间距要加大,导线要粗,地线不能设计成闭合的回路,在低音部分采用单点接地,在高音电路部分采用就近接地,采用大面积接地方式。
(6)调节完善,布完线,要对个别原件、走线做些调整以及覆铜的处理。
(7)检查核对,在调整完善PCB板后再认真的检测一遍。
确保板的网络关系与原理图一致。
以便后续工作的正常进行。
(8)PCB板生成电路板。
六、PCB焊接与调试
1.电路焊接:
焊接是比较机械化的事,又是故障的频发点。
焊接前应仔细对照电路原理图和PCB焊接电路,在正确的位置中插入相应的元器件(此时要注意一些元件的正负极),插入元件时应遵循先小后大先低后高的原则。
焊接时,电烙铁应先预热焊盘,而后送入焊锡,熔化适量焊料后移开焊锡,待焊锡流动完全覆盖焊接点时,应沿着管脚迅速移开电烙铁,冷却后可将多余的管脚剪掉。
焊接的时间不宜过长,焊锡也不宜过多,整体的焊接外形应呈三角锥状为宜。
焊接时还应当细心谨慎,避免出现因虚焊、漏焊和连焊所带来不必要的电路故障。
2.电路调试:
将电路焊接完毕接上散热片后就是电路的调试与检修工作了,为了确认上电前不短路,要求事前观察焊点有无短路焊接。
如果确认外观没有问题,那么根据电路图测试几个不相连的点,都确认无误后开始上电,上电后查看电源指示灯是否亮起来。
亮起来后让电路带电烤机几分钟,之后确认没有问题就可以断电接上外接设备了,在有源音箱工作时,放一首歌调节它的左右声道平衡、音量大小、高低音。
确认功能都能实现,那么这个电路设计就实现了。
七、设计心得
本次有源音箱综合实训让我们收获颇丰,根据已给外壳来设计,从查阅资料到老师授课讲解,再到实际PCB布线和焊接,我觉得每一步都非常重要。
有源音箱的布线非常关键,特别是地线的连接与走向,要以电源电路为媒介,将大电流与小电流区分开,还有高音低音的地线也要分离开来。
特别是这个电路还有高频成分,所以我们采用大面积接地覆铜起到屏蔽信号的作用。
有源音箱的焊接不仅仅是一次简单的焊接,更是一次对我们自己动手能力的考验。
所以我先焊接的TEA2025芯片,把板子固定住,防止印刷板断裂,然后由低到高,由小到大依次焊接。
此次课程拓宽了我们的认识并掌握了一些元器件的应用和制作原理图和元件的布局布线。
这次实验让我们深刻体会到出现问题不要紧,关键是能够在老师、同学的帮助下找到问题所在并解决它!
感谢老师给予我们一次团队完成一个项目的机会,让我们能够更加明细自己的团队定位。
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