基于蓝牙技术的功率放大器的设计与制作

6  |  电子制作    2018年5月
放大输出音频信号推动扬声器工作,而且手机切换音乐也很方便,非常适合作为家庭音响、办公娱乐等场所使用。
1 系统结构概述
本设计的蓝牙功率放大器的系统结构框图如图1所示,
主要由电源电路、蓝牙模块和功率放大器三大部分构成,功率放大器由前置放大电路与集成功率放大电路组成。手机发
功率放大器放大后推动扬声器还原声音。
图1    系统结构框图
2 系统硬件设计
由于左右声道电路参数完全对称,以下按左声道(L)电路元件进行工作原理分析。
■2.1 电源电路
电源电路如图2所示,其工作原理是:220V 市电通过
图2    电源电路
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电子电路设计与方案
变压器降压输出交流电压20V,通过JP3接入电路后分成
两路,一路经过D1桥式整流,再经C9、C10、C11、C12滤波后,输出两组±28V 直流电压,其中C9、C10采用大容量的电解电容,主要是滤除电源交流纹波,C11、C12滤
除高频噪声,一般采用瓷片电容0.1μF(104)。R11、R12分别是LED1、LED2指示灯的限流电阻。±28V 还分别送到三端稳压集成U2和U3的输入端,经过稳压后,再经过C5、C6滤波后分别输出±15V 两组直流电压,作为功率放大器的供电,电容C13、C14进一步滤除电源的杂波,消除
功率放大器产生的高频自激振荡。+15V 经限流电阻R28送到三端稳压集成U5的输入端,经过稳压后,再经过C31、C32滤波得到+5V 直流电压,为蓝牙模块供电。
另一路交流电压20V 还经VD1、VD2整流,再经R23
限流,C30滤波后产生+22V 直流电压,一方面加到继电器K,另一方面经电阻经R24向C29充电,当晶体管VT2的基极电压上升到1.2V 之前一直保持截止,VT1也截止,继电器K 因无电流通过而不能吸合,扬声器处于断开状态,约2s 之后,VT2的基极电压上升到1.2V,VT2、VT1均导通,K 吸合,扬声器接通(到地)。这样的延时导通方式可防止刚上电时瞬间电流对扬声器带来的冲击。二极管VD3反向并
联在继电器的绕组两端,可防止VT1关断瞬间,绕组反电
动势与继电器电源电压叠加对其可能造成的损坏。
■2.2 蓝牙模块
图3    应用框图
本系统的蓝牙模块选用的是BH-BT3706蓝牙音频模
块,应用框图如图3所示,实物图如图4所示,这是一款以与手机配合使用为设计目的,是一款高性能的蓝牙音频模块,采用2.4GHz 短距离无线电频段,该模块包含了两个主要IC,一个是蓝牙通信IC,用来接收从音频发射源端的无
线音频信号。另一个是音频解码IC,输出为16位的DAC,可以直推动耳机或功放。模块基于CLASS2功率等级,使用Bluetooth2.1+EDR 规范兼容蓝牙3.0及以下版本,传输速度可达到3Mbit/s,具有免提或者高品质音频模式切换,还
支持UART 接口通信,具有应用简单、音质优美、体积小、功率小等特点。适用于蓝牙MP3、蓝牙音响、蓝牙音频通讯设备等电子产品,图中外挂的MCU 应用为扩展应用。本蓝牙模块不需要外挂MCU,直接使用蓝牙模块可以
实现,由于该模块采用一体化设计,引脚功能如图5所示,蓝牙模块与功率放大器连接,还需增加了一个插座,将+5V
电源端、接地端、左右声道输出端连接即可。
图4    蓝牙模块实物图
图5    蓝牙模块引脚功能
■2.3 功率放大器
功率放大器采用NE5532+LM1875的方案,主要由运
算放大电路和集成功率放大电路组成,运算放大器NE5532及其外围元件组成了前置放大电路,实现了电压放大,提高了保真度。由LM1875组成了集成功率放大电路,完成末
级功率放大。
2.3.1 前置放大电路
NE5532是高性能双运算放大器集成电路,其音质属于
温暖细腻型,具有驱动力强、低噪声等特点。自从推入市场以来,得到音响界广泛的应用。
图6    前置放大电路
2.3.2 集成功率放大电路
LM1875是美国国家半导体公司推出的一款高保真集成电路,采用TO-220封装,内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护,性能优异,具有体积小、外围元件少、功率输出较大、频率响应宽等特点,其优越的性能和诱人的音已被众多发烧友所推崇。
集成功率放大电路如图7所示。3脚、5脚分别由-15V 和+15V供电,C15、C25、C16、C26进一步滤波,C21为耦合电容,防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。R17、R9、C23组成反馈电路,R17、R9是取样电阻,对输出信号进行取样,电路的放大倍数由R17与R9的比值决定,C23用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移,但是对音质有一定的影响,R19、R21、C19的作图7    集成功率放大电路
3 印刷电路板的设计与制作
本制作采用电子线路设计软件ProtelDXP2004,利用该软件来设计电路原理图和印刷电路板,为了缩小电路板的面积,防止印刷线路过长,而导致抗噪能力下降,所以采用双面板设计,下面介绍一下PCB图的设计步骤。
① 绘制电路原理图。② 在电路原理图中定义PCB元件封装。③ 根据原理图生成网络表文件。④ 创建PCB文件,设置好PCB的外形、尺寸大小等环境参数。⑤ 设置环境参数。
⑥ 导入网络表。⑦ 进行PCB元件布局。⑧ 设置布线规则。
⑨ 自动布线。⑩ 手工调整布线。
通过以上步骤,完成了PCB图的设计,用专用的打印纸打印出PCB图纸,然后将PCB图纸粘贴在铜板上,通过热转印机的高温预热就可以将电路图墨迹粘贴到铜板上了,再将硫酸和过氧化氢按3:1的比例混合调制成溶液,把铜板放进溶液里腐蚀,将腐蚀好的线路板进行钻孔,用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉,用清水把线路板清洗干净。水干之后,为了防止铜线氧化,再用松香水涂在有线路的一面,这样就完成了印刷电路板的制作。
4 元器件安装与调试
将元器件按设计电路图逐个安装,电阻均采用稳定性好、阻值精密的五环电阻,电源滤波电容采用大容量4700μF/50V的电解电容,有效的滤除纹波电压,LM1857安装的时候背面预先涂上导热硅脂,确保与散热片充分接
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电子电路设计与方案
触。特别要注意蓝牙模块的接地端与功率放大器的接地端连接,容易产生噪声干扰,不能通过插座直接连接,而是采用一条导线(R0)来连接,这样可以有效的消除干扰,最后在电路板的底板下面再安装一块相同尺寸的有机玻璃,电路板的安装就完成了,实物图如图8所示。
电路板安装完成后,在通电前一定要认真检查有无焊错的地方,特别要注意引线有无焊接短路,有无元件引脚焊反,例如二极管、电解电容。检查完毕后准备通电调试,在交流220V输入端接上变压器,先不接入音箱,而是把数字万用表接入音频输出端,万用表置于直流2V档。然后接通电源,此时观察万用表的读数,读数如果在30mV以内,表明该功率放大器功能基本正常,才能接入音箱。如果电压不在这个范围内,电路可能存在问题则需马上断电检查电路。一切准备就绪,首先操作手机打开蓝牙功能,操作搜索蓝牙设备,当出现“BH-BT3706”设备后,然后选择连接“BH-BT3706”,当听到音箱发出“嘟”的一声,表明手机与功率放大器已经正常连接,然后播放手机音乐,调节手机音量按键,音箱音量大小应该有变化,经过实际测试,该蓝牙功率放大器输出高音清晰,低音震撼,音质非常好,电路调试成功。5 总结
从设计方案
到电路制作,一
个小型、便携的、
基于蓝牙技术的
功率放大器破茧
而出,经过长时
间测试,蓝牙模
块BH-BT3706
配上发出NE5532和LM1875的组合,以其音质优美,还有成本低的优点,用它来长时间欣赏高保真音乐不会感到浮噪刺耳朵,是制作蓝牙功率放大器的理想选择。
参考文献
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到的行人利用矩形框标识出来,其检测结果如图3所示。
图3    视频监控系统行人检测结果
低频功率放大器4 结束语
本论文中利用OpenCV中的HOG+SVM的行人检测算法实现的视频监控系统,基本满足在背景固定的视频监控系统中行人检测和跟踪要求。由于行人的多变性和背景的复杂性,在检测过程中还存在着许多技术难点。在今后的研究中需要关注两个问题:(1)准确性问题,实际应用场景中行人姿态和着装、环境背景、动态遮挡以及拍摄因素等影响着行人检测的准确性,因此可尝试在行人检测时采用多特征结合的方法以增强特征描述,分类器能够更加高效地检测人体目标;(2)实时性问题,由于动态视频中行人检测对实时性要求非常高,需要具有较高的计算精度和计算速度。因此实现较高的准确性和较快的检测速度的实时行人检测监控系统在未来很长一段时间内还是一个非常具有挑战性的研究课题。
参考文献
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(上接第59页)
图8    制作完成的实物图
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