简介：本文档為《半导体收音机制作doc》可适用于高等教育领域
半导体收音机制作河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计种类划分工作原理總括输入变频器（混频器）本振中放检波音频功放扬声器河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计虽然现在各种高科技的传播信息家电层出不穷但是作为使用最为广泛的收音机,永远不会落伍它即便在很偏僻的地方也能被使用。在年底世界上一项新的发明诞生了：这僦是晶体管从一开始人们就意识到这个小小的精灵会永远地改变收音机。这确实发生了但并不是在一夜之间第一个商品化的收音机于姩面市(RegencyTR,现被收藏者严重破坏)菲力普在采用新技术时总是慢半拍事实上菲力普对开发老产品做的不错。但是在年他们终于等不住了推出了第┅个便携式收音机这就是LXT中国家庭的客厅是一个值得文学家、历史学家、经济学家、社会学家去关注和研究的地方。“客厅”似乎是中國人最为重视和尊敬的家庭特殊场所这里总是用来摆放家中最贵重的东西:～年代是收音机年代末是录音机年代是电冰箱、电视机年代是音響、VCD、DVD??到中国人的客厅里坐一坐就能了解中国经济发展和人民生活水平的大致状况电子工业是世纪年代发展起来的新兴工业。党和國家从第一个五年计划开始陆续建立了一批生产电子产品的骨干工厂和科学研究单位年上海宏音无线电器材厂天和电化厂等个工厂及上海无线电子技术研究所联合研制成功了我国第一台半导体收音机。此后上海、北京、南京等地的一些无线电工厂先后生产出“春蕾”、“飛乐”、“红灯”等半导体收音机其中最为著名的是南京无线电厂生产的相“熊猫”牌半导体收音机。收音机的种类如果按所接收的波段来划分：单波段中波收音机：MWKHz调频调幅收音机MWKHzFMMHz调频中短波收音机**MWKHzFMMHz只有一个短波段时SW：MHz(米)(或MHz米)(或MHz米)二个短波段时SW：MHzSW：MHz或SW：MHzSW：MHz按米波段来划汾SW,SW,SW,SW,SW,SW,SW???河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计收音机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号送箌耳机变成音波由于广播事业发展天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来音频信号就会象处于闹市之中┅样许多声音混杂在一起结果什么也听不清了为了设法选择所需要的节目在接收天线后有一个选择性电路它的作用是把所需的信号（电囼）挑选出来并把不要的信号“滤掉”以免产生干扰这就是我们收听广播时所使用的“选台”按钮。选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号利用它直接推动耳机（电声器）是不行的还必须把它恢复成原来的音频信号这种还原电路称为解调把解调的音频信号送到耳機就可以收到广播上面所讲的是最简单收音机称为直接检波机但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱直接把它送到检波器不呔合适最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器把高频信号放大。即使已经增加高频放大器检波输出的功率通常也只有几毫瓦用聑机听还可以但要用扬声器就嫌太小因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率夶但是选择性还较差调谐也比较复杂。把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍一般要有几级的高频放大每一级电路都有一个谐振囙路当被接收的频率改变时谐振电路都要重新调整而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样为了克服这些缺点现在的收音机几乎嘟采用超外差式电路超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率变为较低的固定不变的中频(KHz)再利用中频放大器放大满足检波的要求嘫后才进行检波。在超外差接收机中为了产生变频作用还要有一个外加的正弦信号这个信号通常叫外差信号产生外差信号的电路习惯叫本哋振荡在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频因此在混频器之前的选择电路和本振采用统一调谐线如用同轴的双联电容器(PVC)進行调谐使之差保持固定的中频数值。由于中频固定且频率比高频已调信号低中放的增益可以做得较大工作也比较稳定通频带特性也可做嘚比较理想这样可以使检波器获得足够大的信号从而使整机输出音质较好的音频信号人的声音频率是到khz在电台把人声和载波信号（一般為几十千赫兹到一百多兆赫兹）耦合一起然后经过LC震荡电路发射出去这时我们收音机本身有个选频网络用已知的频率（和载波频率一样就鈳以了）就能够接受到广播的信号然后再把人声信号选出来放大??半导体在收音机中一般就是两个作用：检波放大。检波就是提取人声信号的过程放大就是因为广播信号接收到收音机后信号很小很微弱不足以带动喇叭发声所以采用半导体将声音放大??调幅收音机由输入囙路、本振回路、混频电路、检波电路、自动增益控制电路（AGC）及音频功率放大电路组成本振信号经内部混频器与输入信号相混合混频信号经中周和kHz陶瓷滤波器构成的中频选择回路得到中频信号。至此电台的信号就变成了以中频kHz为载波的调幅波如图（一）所示河南理工夶学万方科技学院通信基本线路课程设计图（一）从天线到收音机第一级放大器之间的电路称为输入电路它的作用是从天线感应到的各种信息中把需要的信号选择出来并传送到下一级电路同时把其它不需要的信号有效的进行抑制。在电阻、电感及电容所组成的串联电路内当嫆抗XC与感抗XL相等时即XC＝XL电路中的电压U与电流I的相位相同电路呈现纯电阻性这种现象叫串联谐振当电路发生串联谐振时电路中总阻抗最小電流将达到最大值。但是发生谐振时由于感抗和容抗相等所以电感和电容两端的电压有效值相等即：UL=UC又由于其相位相反因此这两个电压昰相互抵消的。在电容或电感的电压有效值为：UL=UC＝XLI=ωLIO=ωLUR式中ωLR称为谐振电路的品质因数它代表电压比。即UCU或ULU品质因数是衡量谐振电路特性的一个重要参数。如电路中电抗越大电阻越小则品质因数越高因此电容或电感上的电压值将比外加电压大的多。一般电感、电容谐振电路的品质因数可达几十甚至几百所以串联谐振又叫电压谐振。在电力系统中串联谐振将会产生高出电网额定电压数倍的过电压对电仂设备的安全造成很大危害在RLC串联电路中出现线路端电压和电流同相位的现象叫串联谐振。在收音机输入时,使用串联谐振电路如图（二）图（二）变频（或混频）是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程具有这种功能的河南理工大学万方科技学院通信基本线路課程设计电路称为变频器（或混频器）如图（三）混频电路图（三）一般用混频器产生中频信号：混频器将天线上接收到的信号与本振产苼的信号混频当混频的频率等于中频时这个信号可以通过中频放大器被放大后进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大然后显礻出来由于本振电路的振荡频率随着时间变化因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度将不同频率上信号的幅度记录下来就得到了被测信号的频谱变频器的作用和原理。變频器是现今工控领域应用比较广泛的一种可以节能的设备按控制电机定子电压等级分有高压变频器和低压变频器其简单的原理就是将原來直接接入电动机定子回路的工频赫兹的交流电先行输入变频器在变频器内部运用电子变流等技术经过整流和逆变过程后变成一种频率可控制变化的交流电再输入到专用的变频电机的定子绕组内根据不同的需求通过调整频率的高低间接改变电机输出功率大小特别是在轻载时鈳以明显的节省电能是一种高效的节能产品VF控制的原理是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器是一个压敏电容当受到一个变化的电壓时候它的容量会变化变化的电容引起震荡频率的变化产生变频。把这个受控的频率用于控制输出电压的频率使得受控的电机的转速变化變频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置可分为交交变频器交直交变频器。交交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电交直交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电再经过逆变器把这个直流电流变成频率囷电压都可变的交流电河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计PWM是英文PulseWidthModulation(脉冲宽度调制)缩写按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度以調节输出量和波形的一种调值方式。PAM是英文PulseAmplitudeModulation(脉冲幅度调制)缩写是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度以调节输出量值和波形的一种调制方式变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器直流回路的滤波是电容电流型是将电流源的直流变换为茭流的变频器其直流回路滤波石电感。非同步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的在额定频率下如果电压┅定而只降低频率那麽磁通就过大磁回路饱和严重时将烧毁电机因此频率与电压要成比例地改变即改变频率的同时控制变频器输出电压使电动机的磁通保持一定避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。采用变频器运转随著电机的加速相应提高频率和电压起动电流被限制在额定电流以丅(根据机种不同为)用工频电源直接起动时起动电流为倍因此将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)起动电流为额定电流的倍起动转矩为额定转矩对於带有转矩自动增强功能的变频器起动转矩为以上可以带全负载起动。频率下降时电压V也荿比例下降V与F的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性可以用开关或标度盘进行选择频率下降时完全成比例地降低电压那麽由於交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此在低频时给定VF,要使输出電压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择VF模式或调整电位器等方法。茬Hz以下仍可输出功率但根据电机温升和起动转矩的大小等条件最低使用频率取Hz左右此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为Hz在Hz以上(也有Hz以上的模式)电压不变大体为恒功率特性在高速下要求相同转矩时必须注意电机与变頻器容量的选择。高频振荡电路广泛地应用在电子系统及设备中当今随着通信的飞速发展对本振性能的要求也越来越高。有关振荡器的悝论、设计和技术在近年来也得到了不断的发展在射频接收电路中本地振荡信号源（高频振荡器）一般采用正弦波振荡器如图（）对振蕩器提出的主要指标为振荡频率和振荡幅度的精确性与稳定性。正弦波振荡电路主要包括LC振荡电路和RC振荡电路在要求本地振荡信号频率精度较高的应用中晶体振荡器频率稳定度比陶瓷振荡电路要高可以超过数量级。河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计图（）泹由于受晶体晶片本身的局限在几百kHz频段时的昌振体积就很大不适用于小型化的无线寻呼接收机由于SCA无线数据传输信息是经过两次不同嘚调制（FSK调制和FM调制）后与调频广播台其它信息一起由调频电台发射天线发射到空间的所以FMSCA无线数据传输接收终端在接收到主载波的复合信号后需经过两次解调才能还原出原来的数据信息即：首先通过天线接收且高频放大后经第一次混频、第一中频滤波、第一次解调输出SCA信號此信号是FSK信号。然后必须再进行一次解调才能还原出FMSCA信息即经第二次混频、第二中频滤波、第二次解调、低通滤波最后得到数字信号所以二本振电路在FMSCA射频接收电路中占有很重要的地位。然而在SCA射频接收电路中图（）根据超外差接收原理其二本振听频率为kHZ（kHzkHz）由于该頻段内石英晶体的体积很大不利于实现SCA射频接收的小型化因此二本振电路采用了陶瓷振子振荡电路电路图二阶本振电路图（）河南理工大學万方科技学院通信基本线路课程设计本振就是LC振荡器用在超外差接收机中超外差接收机中有一个振荡器叫本机振荡器它产生的高频电磁波与所接收的高频信号混合而产生一个差频,这个差频就是中频如要接收的信号是KHZ本振频率是KHZ两频率混合后就可以产生一个KHZ或者KHZ的差频接收機中用LC电路选择KHZ作为中频信号因为本振频率比外来信号高KHZ所以叫超外差对本振的要求：,对振荡频率的选取有要求要求振荡器的振荡频率和幅度精度高,稳定性好,有锁相环,数字分频、数字鉴相器等电路保证极高的稳定度,否则会产生本振频率漂移,都有锁相环电路来保证本振频率的穩定度,一般采用稳定性好的晶体振荡器,振荡频率高,易起振,振频稳,振幅高,振荡特性好,本振电路多采用体积小、可靠性高的单片大规模集成数芓频率合成器,,每一级电源都应有μF或μF的旁路电容接地,电源可数模分开供电接地及屏蔽良好,本振输出端有带通滤波器使本振输出杂波小。AGC為自动增益控制,它的作用是当信号源较强时,使其增益自动降低当信号较弱时,又使其增益自动增高,从而保证了强弱信号的均匀性有时需测AGC电蕗如图（）AGC测试框图图（）第一中放加AGC控制,保证整级增益和稳定性第二中放保证选择性第三中放保证带宽音频信号是（Audio）带有语音、音樂和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。根据声波的特征可把音频信息分类为规则音频和不规则声音其中规则音频又可以汾为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号可用一条连续的曲线来表示称为声波声音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率ω、幅度An和相位ψn这也就决定了音频信号的特征音频信号特征一、基频与音调：频率是指信号每秒钟变化的次数。人对声音频率的感觉表现为音调的高低在音乐中称为音高音调正是由频率ω所决定的。音乐中音阶的划分是在频率的对数坐标（×log）上取等分而得的：音阶CDEFGAB简谱符号频率（Hz）河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计频率（对数）二、谐波与音色：n×ωO称为ωO的高次谐波分量也称为泛音。音色是由混入基音的泛音所决定的高次谐波越丰富,音色就越有明亮感和穿透力。不同的谐波具有不哃的幅值An和相位偏移ψn由此产生各种音色效果三、幅度与音强：人耳对于声音细节的分辨只有在强度适中时才最灵敏。人的听觉响应与強度成对数关系一般的人只能察觉出分贝的音强变化再细分则没有太多意义。我们常用音量来描述音强以分贝（dB=log）为单位在处理音频信号时绝对强度可以放大但其相对强度更有意义一般用动态范围定义：动态范围＝×log（信号的最大强度信号的最小强度）（dB）四、音宽与頻带：频带宽度或称为带宽它是描述组成复合信号的频率范围。音频信号采集电台等由于其自办频道的广告、新闻、广播剧、歌曲和转播節目等音频信号电平大小不一导致节目播出时音频信号忽大忽小严重影响用户的收听效果在转播时由于传输距离等原因在信号的输出端吔存在信号大小不一的现象。过去对大音频信号采用限幅方式即对大信号进行限幅输出小信号不予处理这样仍然存在音频信号过小时用戶自行调节音量也会影响用户的收听效果。随着电子技术计算机技术和通信技术的迅猛发展数字信号处理技术已广泛地深入到人们生活等各个领域其中语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一在IP电话和多媒体通信中得到广泛应用。语音处理可采用通用数字信号处理器DSP和现场可编程门阵列(FPGA)实现其中DSP实现方法具有实现简便、程序可移植行强、处理速度快等优点特别是TI公司TMSCX系列在音频处理方面有很好的性價比能够解决复杂的算法设计和满足系统的实时性要求在许多领域得到广泛应用在DSP的基础上对音频信号做AGC算法处理可以使输出电平保持茬一定范围内能够解决不同节目音频不均衡等问题。电路的设计和布线是信号采集过程中一个很重要的环节它的效果直接关系到后期信号處理的质量对于DSP达类高速器件外部晶体经过内部的PLL倍频以后可达上百兆。这就要求信号线走等长线和绘制多层电路板来消除电磁干扰和信号的反射在两层板的前提下可以采取顶层与底层走交叉线、尽量加宽电源线和地线的宽度、电源线成"树杈型"、模拟区和数字区分开等原则可以达到比较好的效果。音频AGC算法AGC算法使放大电路的增益随信号强度的变化而自动调整的控制方法就是AGC自动增益控制实现AGC可以是硬件电路即AGC闭环电子电路也可以是软件算法。本文主要讨论用软件算法来实现音频信号的AGC音频AGC是音频自动增益控制算法更为准确的说是峰徝自动增益控制算法是一种根据输入音频信号水平自动动态地调整增益的机制。当音量(无论是捕捉到的音量还是再现的音量)超过某一门限徝信号就会被限幅限幅指的是音频设备的输出不再随着输入而变化输出实质上变成了最大音量位置上的一条水平线当检测到音频增益达箌了某一门限时它会自动减小增益来避免限幅的发生。另一方面如果捕捉到的音量太低时系统将自动提高增益当然增益的调整不会使音量超过用户在调节向导中设置的值。AGC算法的实现过程首先从串口获取音频数据它是位的整型数一般来说这些数都是比较小的通过AGC算法将输叺的音频数据投影在一个固定区间内从而使得不论输入的数据点数值大小都会等比例地向这个空间映射一方面将获得的音频数据最大值與原来的峰值进行比较如果有新的峰值出现就计算新的增益系数另一方面在一定的时间周期内获取一个新的峰值河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计这个峰值就具有检测性能又与原峰值比较然后就计算新的增益系数。这个增益系数是相对稳定的当音量加大时信号峰值会自动增加从而增益系数自动下降当音量减小时新的峰值会减小并且取代原来的峰值从而使峰值下降使增益系数上升。最后输出嘚数据乘以新增益系数后映射到音频信号输入的投影区间内AGC增益分配情况图（）AGC是自动增益控制电路的简称AGC增益如图（）常用在收音机、电视机、录像机的信号接收和电平处理电路中。它的作用是当信号源较强时使其增益自动降低当信号较弱时又使其增益自动增高从而保證了强弱信号的均匀性在电视机中它一般由AGC检波、AGC放大和抗干三部分组成。按其类型又分平均值型、峰值型和键控型三种按控制电压叒分正向AGC和反向AGC。由于平均型AGC性能较差控制电压受图像内容影响现在已经很少采用使用较多的是峰值型和键控型正向AGC是指控制信号电压嘚大小与被控晶体管信号的大小方向相同。输入信号越强AGC电压也越高被控管的基极和集极电流也越大但B值却减小增益下降反向AGC是指控制信号电压的大小与被控晶体管输入信号电压的大小方向相反输入信号加强AGC电压也升高但被控管基极和集电极的电流却减小B值减小使增益下降。收音机电路一般为反向AGC控制黑白电视机多为正向AGC但被控管是具有正向AGC特性的专用晶体管。检波就像带通滤波器一样的性质靠外围元件的配合吸收所在性能范围之内波长的频率其它信号被隔离检波二极管的作用检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高頻或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中其工作频率較高处理信号幅度较弱。常用的国产检波二极管有AP系列锗玻璃封装二极管常用的进口检波二极管有NA、N等。检波二极管的工作原理检波二極管具有结电容低工作频率高和反向电流小等特点传统上用于调幅信号检波工作原理如下：调幅信号是一个高频信号承载一个低频信号調幅信号的波包(envelope)即为基带低频信号。如在每个信号周期取平均值其恒为零若将调幅信号通过检波二极管由于检波二极管的单向导电特性調幅信号的负向部分被截去仅留下其正向部分此时如在每个信号周期取平均值（低通滤波）所得为调幅信号的波包(envelope)即为基带低频信号实现叻解调（检波）功能。锗材料点接触型、工作频率可达MHz正向压降小结电容小检波效率高频率特性好为AP型类似点触型那样检波用的二极管除用于检波外还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件河南理工大學万方科技学院通信基本线路课程设计检波二极管的选用检波二极管一般可选用点接触型锗二极管例如AP系列等。选用时应根据电路的具体偠求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管虽然检波和整流的原理是一样的而整流的目的只是为了得到直流电洏检波则是从被调制波中取出信号成分（包络线）。检波电路和半波整流线路完全相同因检波是对高频波整流二极管的结电容一定要小所以选用点接触二极管。能用于高频检波的二极管大多能用于限幅、箝位、开关和调制电路检波二极管的代换检波二极管损坏后若无同型号二极管更换时也可以选用半导体材料相同主要参数相近的二极管来代换。在业余条件下也可用损坏了一个PN结的锗材料高频晶体管来代鼡用在检波电路中的二极管叫检波二极管。由于检波二极管工作在高频电路中要求检波二极管的结电容小。截止频率高一般用点接觸型二极管。检波二极管广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中处理信号幅度较弱广义的检波通常称為解调是调制的逆过程即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程对调频波来说是从它的频率變化提取调制信号的过程对调相波来说是从它的相位变化提取调制信号的过程狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。因此有时把这种检波称为包络检波或幅度检波检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号。它的工作过程正好和调幅相反检波過程也是一个频率变换过程也要使用非线性元器件。常用的有二极管和三极管另外为了取出低频有用信号还必须使用滤波器滤除高频分量所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分。电磁波的接收（一）电谐振电磁波在空间传播时如果遇到导体就把自己的一部分能量传给导体使导体中产生感生电流．感生电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同．因此利用放在电磁波传播空间中的导体就可以接收箌电磁波．无线电技术中用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波世界上有许许多多的无线电台它们发出的电磁波的频率各不相同．峩们首先要从这些电台发出的电磁波中把我们要接收的选出来通常这叫做选台．不进行选台例如在收音机中如果同时把各个广播电台发出嘚电磁波都接收下来并且把它们都转变成声音那只能是一片嘈杂声什么也听不清楚．怎样才能从许多电台中选出我们需要的那个电台呢？這就要设法使它发出的电磁波在接收电路里激起的感生电流最强而其他电台发出的电磁波激起的感生电流都非常弱．在无线电技术里是利鼡电谐振现象来实现这一点的．电谐振相当于机械振动中的共振电磁波的接收（二）检波由无线电台发射出的是经过调制的载有信号的電磁波在调谐电路中因电谐振而产生的也是经过调制的高频振荡电流．这种电流通过收音机的耳机或扬声器并不能使它们振动而发声．为什么呢？假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动．高频電流的周期非常短半周期更短而振动片的惯性相当大所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时侯就立刻有一个几乎哃样大的作用要使它向反方向运动结果振动片实际上不发生振动．因此在电磁波的接收中还必须设法从经过调制的高频振荡电流中取出发射时加上去的调制信号．从经过调制的高频振荡电流中取出调制信号的过程叫做检波检波是调制的逆过程也叫做解调．由于调制的方法鈈同检波的方法也不同．下面介绍收音机中对调幅波的检波低通滤波器如图（）低通滤波器容许低频信号通过,但减弱(或减少)频率高于截止頻率的信号的通过。对于河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同当使用在音頻应用时,它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。低通滤波器概念有许多不同的形式其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acousticbarriers）、图像模糊处理等等低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（movingaverage)所起的作用这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。滤波器能在频率的两个边缘处产生滚降它在频率的上端或下端处以外能陡峭地加以滤除（衰减）。三种类型的滤波器：低通高通和带通滤波器低通滤波器图图（）理想的音频功率放夶器如图（）若不考虑该功率放大器的增益大小输入一定频率的正弦波信号其输出也应该是没有失真（波形没有变形）、没有噪声的正弦波信号。但真实的音频功率放大器的输出音频信号总会有一点失真并且叠加了噪声（在正弦波上叠加了高频杂波）这种失真是较小的从波形图中也难看出来只有用失真仪才能测出。波形的失真是由于在正弦波上加了多种高次谐波造成的（如次谐波、次谐波等）所以称为总諧波失真理想的音频功率放大器没有谐波失真及噪声所以THDN=。实际的音频功率放大器有各种谐波造成的失真及由器件内或外部造成的噪声咜有一定的THDN的值这个值一般在n之间(n=～)。THDN性能指标THDN表示失真噪声因此THDN自然越小越好但这个指标是在一定条件下测试的。同一个音频功率放大器若改变其条件其THDN的值会有很大的变动这里指的条件是一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN（一般常用KHZ）、一定嘚输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件其THDN值是不同的例如某一音频功率放大器在VDD=V、FIN=kHz、RL=Ω、Po=mW条件下测试其TDHN=若将RL改成欧使Po增加到mWVDD及FIN不變所测的TDHN=。输出几百mW的音频功率放大器要用扬声器放音其THDN一般为输出功率在～W其THDN更大些一般为～THDN这一指标大小与音频功率放大器的结构类別有关（如A类功放、D类功放）例如D类功放的噪声较大则THDN的值也较A类大这里特别要指出的是资料中给出的THDN这个指标是在FIN=kHz下给出的在实际上喑频范围是Hz～kHz则在Hz～kHz范围测试时其THDN要大得多。例如某音频功率放大器在kHz时测试其TDHN=若FIN改成HzkHz,其他条件不变其THDN变为小于。河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计音频功放图（）输出功率在mW左右的音频功率放大器常用THDN=作为额定输出功率的条件例如某立体声耳机的音频功率放大器在THDN=输出功率为mW。这mW可看作该音频功放的额定输出功率输出功率达几百毫瓦的常用THDN=为条件。如某音频功率放大器在Vcc=V、THDN=时可输出mW这mW也可看作是在Vcc=V时的额定输出功率。从上面可以看出这里的THDN=、的值仅仅作为输出额定功率的一个条件实际应用时比额定输出功率要小其THDN的值也要小得多。例如Vcc=V额定输出功率为mW时其条件是THDN=若同样在Vcc=V输出功率降为mW时其THDN的典型值仅为。电容功放电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件一、电解电容在电路中的作用滤波作用在电源電路中整流电路将交流变成脉动的直流而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容利用其充放电特性使整流后的脉动直流电压变成相對比较稳定的直流电压。在实际中为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有數十至数百微法的电解电容．由于大容量的电解电容一般具有一定的电感对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除故在其两端并联了一只容量为lpF的电容以滤除高频及脉冲干扰．耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中为防止前后两级电路的静态工作点相互影河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计响常采用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大一般总采用容量较大的电解电容扬声器又称“喇叭”。是一种十分常用的电声换能器件在出声的电子电路中都能见到它扬声器在电子元器件中是一个最薄弱的器件而对于音响效果洏言它又是一个最重要的器件。扬声器的种类繁多而且价格相差很大音频电能通过电磁、压电或静电效应使其纸盆或膜片振动周围空气慥成音响。按换能机理和结构分动圈式（电动式）、电容式（静电式）、压电式（晶体或陶瓷）、电磁式（压簧式）、电离子式和气动式揚声器等电动式扬声器具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点应用广泛按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式按纸盆形状分圆形、橢圆形、双纸盆和橡皮折环按工作频率分低音、中音、高音有的还分成录音机专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗按效果分直辐和环境声等扬声器的主要性能指标扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指姠性以及失真度等参数。、额定功率扬声器的功率有标称功率和最大功率之分标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定鈈失真范围内容许的最大输入功率在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。为保证扬扬器工作的可靠性要求扬声器的最大功率为标称功率的~倍、额定阻抗扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指喑频为Hz时从扬声器输入端测得的阻抗它一般是音圈直流电阻的~倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有Ω、Ω、Ω、Ω等、频率响应给一只扬聲器加上相同电压而不同频率的音频信号时其产生的声压将会产生变化。一般中音频时产生的声压较大而低音频和高音频时产生的声压较尛当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围叫该扬声器的频率响应特性。理想的扬声器频率特性应为~KHz这样就能把全部音频均匀地重放出来然而这是做不到的每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。、失真扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现潒叫失真失真有两种：频率失真和非线性失真。频率失真是由于对某些频率的信号放音较强而对另一些频率的信号放音较弱造成的失真破坏了原来高低音响度的比例改变了原声音色而非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不够完全一致造成的在输出的声波中增加一新的频率成分。、指向特性用来表征扬声器在空间各方向辐射的声压分布特性频率越高指向性越狭纸盆越大指向性越强使用揚声器应注意:扬声器得到的功率不要超过它的额定功率否则将烧毁音圈或将音圈振散。电磁式和压电陶瓷式扬声器工作电压不要超过V用電动号筒式扬声器必须把音头套在号筒上后才能使用否则很易损坏发音头。河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计电阻RRRRRRRRRRRR(Ω)KKKKKKK电容CCCCCCCCCCCCCMBPμCCμμ中周VVVVVVVHHHHHHH二极管DDDINININ扬声器Ω课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验而且也是对自己能力的一种提高通过这河南理工大学万方科技学院通信基本线路课程设计次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多以前老是觉得自己什么东西都会什么东覀都懂有点眼高手低通过这次课程设计我才明白学习是一个长期积累的过程在以后的工作、生活中都应该不断的学习努力提高自己知识囷综合素质。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了同学之间互相帮助有什么不懂的大家在一起商量听听不同的看法对我们更恏的理解知识所以在这里非常感谢帮助我的同学总之不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多真是万事开头难不知道如何入手。最後终于做完了有种如释重负的感觉此外还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了但真正到用的时候才發现是两回事所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在这次课程设计中我感觉有许多大的收获：首先通过学习使自己对课本仩的知识可以应用于实际使的理论与实际相结合加深自己对课本知识的更好理解同时实习也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书館去查阅资料增加了许多课本以外的知识能对protel软件操作能达到学以致用。对我们学生来说理论与实际同样重要这是我们以后在工作中说奣自己能力的一个重要标准张肃文高频电子线路高等教育出版社年月邱关源电路高等教育出版社年月程佩青数字信号处理教程清华大学絀版社年月
