《Protel课设》简易音频放大器

江西理工大学应用科学学院信息工程系《Protel软件应用》课程设计报告设计题目：简易音频放大器专业：电子信息工程班级：电信092学号：同组人员：指导老师：完成日期：2012-7-3指导老师评语：得分：指导教师签名：《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器目录1设计任务和性能指标............................................................................11.1设计任务............................................................................................................................11.2性能指标............................................................................................................................12设计方案与论证....................................................................................13系统硬件设计........................................................................................23.1555功放电路......................................................................................................................23.2电路工作原理....................................................................................................................44绘制原理图和PCB...............................................................................44.1绘制原理图和生成元器件清单.........................................................................................44.1绘制PCB和生成网络报表...............................................................................................65PCB板制作、焊接与调试....................................................................95.1PCB板制作........................................................................................................................95.2元器件的焊接....................................................................................................................95.3系统的调试......................................................................................................................106总结.......................................................................................................11致谢...........................................................................................................12参考文献..................................................................................................12《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器11设计任务和性能指标1.1设计任务掌握一种电器原理图与电路的绘制方法是电子工程类技术岗位的必备技能。通过本课程设计的教学实训，使学生掌握电路原理图的设计方法，掌握电路板的绘制方法和技巧。培养学生的动手操作能力，提高学生专业技能水平。为学生将来就业于应用电子类技术岗位打下坚实的基础。设计一个音频放大器，在输出端获得良好的输出信号，对输入信号进行放大。音频放大器的目的是产出声音的输出元件上重建入的音频信号，信号音量和功率级都有理想—如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz~20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应（驱动频带受限的扬声器时要小一些，入低音喇叭或高音喇叭）。1.2性能指标基于NE555芯片组成的音频放大器设计要求如下：（1）要求通过音频信号的输入由扬声器输出音频；（2）通过NE555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器得到可控脉宽；（3）由电感L和电容C3进行调波和滤波处理；（4）由扬声器播放经处理后的音频；2设计方案与论证音频放大器包含三个部分：电源模块，前置放大器，功率放大器。在放大电路中需要用到运放LM347，其工作电压为15v，因而首先需要设计一个输出电压为15v的稳压源电路，我采用的是桥式整流电路模块搭配，如图所示：《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器23系统硬件设计3.1555功放电路NE555引脚位配置说明下：《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器3NE555接脚图Pin1(接地)-地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。Pin2(触发点)-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。Pin3(输出)-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA。Pin4(重置)-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin5(控制)-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。Pin6(重置锁定)-Pin6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。Pin7(放电)-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。Pin8(V+)-这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。555构成一个100kHz的三角波震荡，并与音频信号对比，输出脉宽调制PWM的方波，然后经过LC桥式滤波，把高频部分过滤，音频部分传给扬声器。其特《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器4点是效率非常高，可以达到85%.不过用NE555做的音质就不要要求了。如果用分立元件做D类功放，可以取得很好的效果。我们知道D类放大器具有体积小、效率高的特点。这里介绍一个用555电路制作的简易D类放大器。它是利用555电路构成一个可控的多谐振荡器，音频信号输入到控制端得到调宽脉冲信号，基本能满足一般的听音要求。由IC555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器，占空比为50%，控制端5脚输入音频信号，3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号，经L、C3接调、滤波后推动扬声器。3.2电路工作原理利用555电路构成一个可控的多谐振荡器，音频信号输入到控制端得到调宽脉冲信号。多谐振荡器的工作原理多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。由555定时器构成的多谐振荡器，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。4绘制原理图和PCB4.1绘制原理图和生成元器件清单1：打开protel用菜单File/New新建一设计，命名，选择文件路径，然后进入Protel的标准界面，然后Documents目录，用File/New命令，系统弹出文件类型的对话框。我们选择SCH图标，，即进入SCH设计将系统，同事系统界面变为SCH的设计界面，2：在文件中新建一个项目文件，然后在项目中新建一个原理图文件，命名为音《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器5频放大器.SchDoc。在自己的库文件中分别找到NE555，电阻R1，R2，电容C1，C2，C3，C4，C5，电感L1和扬声器LS1等元器件。并按照电路图分别进行放置，连线和设置value。由于自己电路板的设计和元器件大小的制约与要求，还需修改许多元器件封装，如电容C1和C5。C1和C5的封装都需在新建的PCB库中自己画。首先按照元器件实物两引脚的间距分别在图中放置相应间距的焊盘，间距自己先量好，并设置好焊盘自身的大小，以便焊接时的方便。然后以间距中点为中心画圆，保存命名为C1。在新建PCB库中添加一新的元器件，命名为C，将C1复制到新元器件C画图板中，由于C5有极性，在复制的图旁添加一个“+”极性，按后保存就行了。之后的C2，C3和C4都可以再这个创建的PCB库中分别调用C1和C的元器件封装电感和其他需要修改的封装也如上述操作进行绘制和调用。原理图DescriptionDesignatorFootprintLibRefQuantityMulticellBatteryBT?BAT-2Battery1CapacitorC1RAD-0.3Cap1CapacitorC2RAD-0.3Cap1CapacitorC3RAD-0.3Cap1PolarizedCapacitorC4POLAR0.8CapPol21《Protel软件应用》课程设计说明书——简易音频放大器6(Axial)PolarizedCapacitor(Radial)C5RB7.6-15CapPol11DefaultDiodeD1polar0.8Diode1Header,2-PinJ1MHDR1X2MHDR1X21Magnetic-CoreInductorL1AXIAL-0.9InductorIron1LoudspeakerLS1PIN2Speaker1SemiconductorResistorR1AXIAL-0.5ResSemi1SemiconductorResistorR2AXIAL-0.5ResSemi1U1DIP-8NE5551元器件报表4.1绘制PCB和生成网络报表原理图画好后，点击“CompilePCBProject音频放大器.PRJPCB”进行编译，点Message进行查看编译成果，编译后没有错误。之后就可以进行PCB设置了。新建一个PCB,保存为PCB1，点“KeepO