Diseño y desarrollo de amplificadores.

2020-06-07 13:40:18 fandoukeji

Los amplificadores inalámbricos han pasado aproximadamente por cuatro etapas. La primera etapa es el altavoz inalámbrico FM. Debido a que el costo de FM es relativamente bajo, es muy atractivo en términos de precio; sin embargo, el altavoz inalámbrico FM es más problemático de operar, tiene poca durabilidad y también es susceptible a la interferencia de las señales de radio. Ruido y silbidos. La segunda etapa es el amplificador inalámbrico externo 2.4G, que resuelve de manera efectiva la mayoría de los problemas de la primera etapa del amplificador; el principio de funcionamiento del mouse inalámbrico utilizado en el amplificador en esta etapa; no tiene configuración y no acepta radio FM Interfiere con señales como los teléfonos móviles y tiene un alcance inalámbrico de hasta 50 metros; pero el conector del receptor se daña fácilmente y necesita cargar tres dispositivos. La tercera etapa es inalámbrica integrada UHF, que resuelve de manera efectiva la mayoría de los problemas de la segunda etapa del micrófono; al usar el principio del micrófono KTV para conectarse a la máquina, tiene las características de no configuración, interferencia de señal y un alcance inalámbrico de 30 metros, pero El alcance inalámbrico no es lo suficientemente amplio y la penetración de la pared es deficiente. La cuarta etapa es el amplificador inalámbrico incorporado 2.4G, que resuelve de manera efectiva todos los problemas del amplificador de tercera etapa; no tiene configuración, 2.4G inalámbrico incorporado, rechaza toda interferencia de señal, sin ruido y silbidos, distancia inalámbrica de 50 metros, puede Penetración de la pared, carga fácil y bajo consumo de energía. La cuarta etapa del amplificador inalámbrico utiliza tecnología Bluetooth.


Se puede ver que la aplicación de la tecnología Bluetooth en el altavoz resuelve los problemas del altavoz inalámbrico en términos de calidad de sonido, operación y alcance de uso. Con la mejora de la calidad de vida, los requisitos de las personas para disfrutar de la vida son cada vez más altos. Como un dispositivo utilizado por las personas para proteger sus gargantas y lograr la amplificación del sonido, la mejora de la calidad y el rendimiento del sonido será cada vez más popular. Por lo tanto, es muy necesario estudiar la aplicación de la tecnología Bluetooth en el amplificador en esta etapa.


1. Descripción general de la tecnología Bluetooth

Antes de comprender la tecnología Bluetooth, primero comprendamos la tecnología 2.4G. La tecnología 2.4G es una tecnología de transmisión inalámbrica de corta distancia, que tiene las ventajas de propagación bidireccional, fuerte antiinterferencia, larga distancia de transmisión y bajo consumo de energía. La llamada tecnología Bluetooth es un protocolo de transmisión inalámbrica basado en la tecnología 2.4G. Debido a los diferentes protocolos utilizados, es diferente de otras tecnologías 2.4G. En otras palabras, la tecnología Bluetooth es en realidad una tecnología de comunicación inalámbrica de corto alcance.


Bluetooth es una especificación técnica para la comunicación inalámbrica de corto alcance. Debido a su pequeño tamaño y bajo consumo de energía, se utiliza en la mayoría de los dispositivos portátiles portátiles que no requieren altas velocidades de transmisión de datos. El amplificador es solo uno de ellos. . La tecnología Bluetooth tiene principalmente las siguientes características:


(1) Aplicable en todo el mundo. Bluetooth funciona en la banda ISM de 2.4GHz, que es una banda de frecuencia aprobada por los departamentos de gestión de recursos de radio de varios países.


(2) La voz y los datos se pueden transmitir al mismo tiempo. Bluetooth utiliza tecnologías de conmutación de circuitos y paquetes para admitir canales de datos asíncronos, canales de voz de tres vías y canales para la transmisión simultánea de datos asíncronos y lenguaje sincrónico.


(3) Se puede establecer una conexión temporal de igual a igual. De acuerdo con la función del dispositivo Bluetooth en la red, puede configurar los dispositivos Bluetooth maestro y esclavo para lograr una comunicación punto a punto entre los dispositivos maestro y esclavo.


(4) Alta capacidad antiinterferente. Debido a que hay muchos dispositivos inalámbricos en la banda ISM abierta, la tecnología Bluetooth utiliza el salto de frecuencia para expandir el espectro, y el orden de salto de frecuencia es pseudoaleatorio, por lo que tiene una fuerte antiinterferencia.


(5) El módulo Bluetooth es pequeño y fácil de integrar. Bajo consumo de energía. Interfaz abierta estándar. Para promover la aplicación de la tecnología Bluetooth, SIG ha publicado todos los estándares de tecnología Bluetooth.


(6) Bajo costo. Con la creciente demanda del mercado, se han desarrollado más y más chips Bluetooth y módulos Bluetooth, lo que resulta en una disminución correspondientemente rápida en el precio de los productos Bluetooth.


蓝牙扩音器方案设计

En segundo lugar, la aplicación del amplificador Bluetooth.

Antes de la tecnología Bluetooth, la mayoría de los amplificadores solo realizaban la conexión de señal entre el micrófono y el micrófono, pero no podían realizar la conexión de señales como computadoras y teléfonos móviles. Con el advenimiento de la tecnología Bluetooth, el micrófono no solo puede amplificar la señal del micrófono, sino también conectar dispositivos Bluetooth como teléfonos móviles y computadoras para realizar la amplificación de sonido. De esta manera, trae un nuevo espacio de desarrollo al amplificador. El amplificador se compone principalmente de tres partes: micrófono, circuito amplificador de potencia y altavoz. La tecnología Bluetooth se utiliza principalmente en el micrófono y el altavoz del altavoz. De acuerdo con la situación del uso de altavoces, guías y maestros usan la frecuencia más alta. A continuación, presentaremos la necesidad de usar altavoces Bluetooth para guías y maestros.


2.1 Micrófono guía Bluetooth


Todo el mundo sabe que los guías turísticos a menudo tienen que sacar un equipo, y deben explicar constantemente las vistas a los turistas en el camino. Cuando el guía turístico usa un altavoz para explicar los arreglos de viaje y las atracciones, los altavoces inalámbricos son más convenientes de transportar y usar que los altavoces con cable. Hay muchos tipos de altavoces inalámbricos, que básicamente pueden cumplir con estos requisitos. Desde la perspectiva de los requisitos de calidad de sonido, los altavoces inalámbricos 2.4G, los altavoces inalámbricos UHF y los altavoces Bluetooth pueden cumplir con estos requisitos. Sin embargo, si el guía turístico tiene que explicar las atracciones a todo el mundo, inevitablemente traerá un cierto grado de demanda a la voz del guía turístico, y sin explicación conducirá a una comprensión insuficiente de las atracciones de los turistas. Luego use la computadora o el teléfono móvil para transmitir el audio de los lugares pintorescos a los pasajeros, lo que puede resolver completamente estos problemas. El uso de computadoras y teléfonos móviles para permitir a los viajeros disfrutar de explicaciones claras y fuertes se ha convertido en una prueba para los guías turísticos. Algunos guías turísticos ponen un gran altavoz en el automóvil, y algunos guías turísticos tienen muchos problemas con la calidad del sonido, lo que hace que los pasajeros tengan varias quejas. La aparición de altavoces Bluetooth puede resolver completamente estos problemas. En primer lugar, los altavoces Bluetooth son pequeños y fáciles de transportar; la señal de sonido no se interfiere fácilmente y la calidad del sonido es buena; lo más importante es que se puede conectar a dispositivos móviles como micrófonos inalámbricos, teléfonos móviles y tabletas. Para estar equipados con teléfonos móviles y tabletas, los micrófonos Bluetooth son una buena opción para los altavoces inalámbricos. Teniendo en cuenta la portabilidad y la calidad de sonido de todos los dispositivos, el uso de micrófonos Bluetooth en los altavoces de los guías turísticos es muy ventajoso.


2.2 micrófono Bluetooth maestro


Durante la conferencia, el maestro necesita hablar muchas palabras y su garganta se lastima fácilmente. Para que los estudiantes puedan escuchar la conferencia con claridad, el maestro puede proteger su garganta. La aplicación de altavoces en los profesores es muy extensa.


Además de las mismas ventajas que tiene el altavoz Bluetooth en la guía turística, también hay dos características de aplicación. El primero es un sistema de micrófono Bluetooth portátil; como el micrófono es liviano y portátil, se puede usar fácilmente en cualquier momento. El segundo es un sistema con múltiples micrófonos Bluetooth y un micrófono Bluetooth compatible; los maestros solo necesitan traer un micrófono Bluetooth, pueden usar el micrófono en el aula de acuerdo con el micrófono Bluetooth; porque la tecnología Bluetooth es fácil de conectar, lo que reduce en gran medida el número de escuelas El costo de usar el amplificador también brinda una gran comodidad a cada maestro.


Como la mayoría de los amplificadores de potencia solo pueden recibir señales de audio analógicas, las interfaces de los circuitos integrados correspondientes son casi todas analógicas, por lo que la conversión de analógico a digital y la conversión de digital a analógico deben repetirse. Sin embargo, dicho proceso introducirá ruido de cuantización, lo que resultará en una disminución de la calidad del sonido, de modo que el efecto no puede ser óptimo. Los amplificadores de potencia digitales tienen ventajas absolutas en consumo de energía y volumen, y se han utilizado ampliamente en audio para automóviles y altavoces de bajos activos con mayores requisitos. Este artículo ha diseñado un altavoz digital, que tiene las características de circuito simple, ciclo de desarrollo corto y alta estabilidad.


扩音器电路板设计开发

3. El diseño general del amplificador.

El amplificador digital diseñado en este documento utiliza principalmente componentes de amplificador de potencia de audio de Clase D. La función de este componente es amplificar la señal débil de la fuente de sonido o preamplificador, para cumplir con los requisitos de diseño. El amplificador digital diseñado tiene las siguientes funciones H]: ①Amplificar audio; ②Ajustar el tono; ③Ajustar el volumen.


El amplificador digital se compone principalmente de 4 módulos (ver Figura 1), que incluyen entrada de audio, red de selección de frecuencia, módulo de amplificación y amplificador de potencia digital. Las funciones de los cuatro módulos son las siguientes:


(1) Entrada de audio. El sonido detectado se recoge y se envía al sistema de control. (2) Red de selección de frecuencia. Usando la red de cruce resistor-condensador para lograr el ajuste de tono. (3) Módulo amplificador. Un circuito amplificador compuesto por un amplificador operacional amplifica el voltaje de la señal. (4) Amplificador de potencia digital. El principio del circuito digital se utiliza para amplificar la señal de audio para conducir el altavoz. La frecuencia de la señal de entrada cambia mediante el ajuste del reóstato deslizante, y luego la frecuencia se ajusta al valor esperado a través de la red de selección de frecuencia, y luego el amplificador de voltaje ajusta el tamaño del tono, y finalmente la señal se transmite al chip amplificador de clase D. La amplificación de potencia se usa para hacer que el altavoz funcione a través de la amplificación actual, y finalmente se logran los requisitos de diseño y los efectos esperados de la amplificación de la señal digital.


图1 数字扩音器的总体框图

Cuarto, el diseño del hardware del amplificador digital.

4.1 Diseño del circuito de potencia


Este artículo utiliza principalmente un circuito rectificador de puente, el principio de este circuito es relativamente simple. El circuito de alimentación convierte el voltaje de CA de 220 V en voltaje de CC de 12 V. El principio del circuito de alimentación se muestra en la Figura 2.


Utilice las características del transformador para convertir el voltaje de 220 V en una corriente alterna de bajo voltaje, y luego conviértalo en una potencia de CC pulsante a través del circuito rectificador de puente y agréguelo al condensador C9, y luego genere un voltaje de CC de 15 V a través del efecto de filtrado. Esta parte del voltaje se proporciona al amplificador de potencia; 15 V El voltaje de CC genera un voltaje de CC de 12 V a través del efecto reductor del LM7812, que cumple con los requisitos del amplificador operacional.


图2 扩音器电源电路原理

4.2 Diseño del circuito de ajuste de volumen


El dispositivo central del circuito de ajuste de volumen es un potenciómetro R10, la función principal de R10 es dividir el voltaje. Deslice el punto flotante en el reóstato de acuerdo con una determinada regla o relación para producir diferentes valores de salida, completando así el ajuste y el cambio del volumen.


4.3 Diseño del circuito de ajuste de tono


El diseño del circuito de ajuste de tono utiliza un amplificador operacional proporcional inverso. La resistencia y el condensador forman una red de selección de frecuencia. El tamaño del condensador se cambia cambiando la distancia entre las dos placas de electrodos del condensador y el área enfrentada, cambiando así la frecuencia de la red para ajustar el tono.


4.4 Amplificador digital


El amplificador de potencia de clase D convierte la señal y la pérdida es casi nula, por lo que la tasa de utilización de la fuente de alimentación es muy alta. El diseño de este artículo se basa principalmente en amplificadores de clase D. El circuito amplificador de potencia consta de cuatro componentes, a saber, fuente de alimentación del circuito, entrada de señal, procesamiento del amplificador de potencia y salida de señal n. El chip amplificador de potencia digital adopta el chip TDA8932. Después de que la señal analógica de audio de entrada se somete a un procesamiento de modulación de ancho de pulso, se forma una cadena de pulso de acuerdo con una cierta relación.La señal amplificada luego se filtra mediante un filtro de paso bajo para eliminar la parte de alta frecuencia para obtener una forma de onda de señal de entrada amplificada para conducir el altavoz. Finalmente, se logra el propósito de la amplificación de señal digital.


El amplificador digital diseñado en este documento consta principalmente de cuatro componentes importantes, a saber, circuito de alimentación, circuito de ajuste de volumen, circuito de ajuste de tono y circuito de amplificador de potencia digital, cada uno de los cuales juega un papel vital. La señal de audio se amplifica por la corriente para conducir el altavoz, y finalmente lograr el efecto de amplificación de audio, tono y ajuste de volumen.


Conclusión


Con la actualización de la tecnología y la mejora de los niveles de vida de las personas, las personas tienen cada vez más exigencias sobre la calidad de vida. Como una de las nuevas tecnologías más maduras, la tecnología Bluetooth se utilizará más ampliamente en los sistemas inalámbricos. Para satisfacer las necesidades de desarrollo tecnológico, debemos comprometernos a mejorar la tecnología Bluetooth y hacerla más utilizada.