電子綜合設計實驗設備的研制音頻處理電路的設計-科技論文

基于以上兩點，我采用“積木式”設計思路，即采用層次化的結構，總共分為三層。第一層為各個外圍模塊到主模塊之間的互聯(lián)板，第二層為各個模塊電路，第三層為各個模塊電路上的主要芯片。其具體框圖見圖1。
考慮到以上分析的單片機以及FPGA實驗設備的必須外圍電路以及電子類專業(yè)中的基礎課程模擬電子技術和數(shù)字電子技術的試驗要求，電子綜合實驗設備主要的模塊電路有：穩(wěn)壓電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、A/D和D/A模塊、按鍵以及顯示等輸入輸出模塊、音頻放大模塊、波形產生模塊、主控模塊等。每個模塊電路皆采用插座形式與第一層互聯(lián)板相連。其平面框圖如圖2所示。下面分別介紹每個模塊的功能以及構成。
1．穩(wěn)壓電源模塊：產生本試驗設備所用到的電壓：±5v，±12v，3v。主要器件為：7805、7905、7812、7912以及AS1117。
2．主控模塊：共有單片機模塊和FPGA模塊。單片機模塊包括下載電路、晶振以及復位電路；FPGA模塊包括下載電路以及外部有源晶振。目前可用的單片機有89S51和C8051F，可用的FPGA有FLEX10K10和MAXII系列的EPM1270。
3．A/D和D/A模塊：完成模數(shù)轉換和數(shù)模轉換。主要ADC0809和DAC0832構架。
4．輸入輸出模塊：包括按鍵輸入、七段數(shù)碼顯示和LED燈輸出。主要器件為：74138、4511等。
5．音頻放大模塊：實現(xiàn)語音輸入和輸出。主要器件為：LM386。
6．數(shù)據(jù)采集模塊：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、差分放大以及濾波。主要器件為：OP07和各類傳感器。
7．波形產生模塊：產生10kHz-10MHz的正弦波、方波以及三角波。主要器件為：Max038。
8．附件模塊：放置面包板、標準焊盤電路等，便于測試和擴充外圍模塊。
（二）要實現(xiàn)音頻的放大，首先應找到它的主要器件LM386
LM386的datasheet，電源電壓4-12V或5-18V(LM386N-4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20-200dB；在1、8腳開路時，帶寬為300KHz；輸入阻抗為50K；音頻功率0.5W。
盡管LM386的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產生非常討厭的噪聲。
1．通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時增益為20dB。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會帶來好處--噪音減少，何樂而不為？
2．PCB設計時，所有外圍元件盡可能靠近LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。這是死理，不用多說了吧。
3．選好調節(jié)音量的電位器。質量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合適，太大也會影響音質，轉那么多圈圈，不煩那！
4．盡可能采用雙音頻輸入/輸出。好處是：“＋”、“－”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。
5．第7腳（BYPASS）的旁路電容不可少！實際應用時，BYPASS端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，這個電容可千萬別省??！
6．減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直+耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率（fc＝1/(2π*RL*Cout)）提高。分別測試，發(fā)現(xiàn)10uF/4.7uF最為合適，這是我的經驗值。