电子综合设计实验设备的研制音频处理电路的设计-科技论文

基于以上两点，我采用“积木式”设计思路，即采用层次化的结构，总共分为三层。第一层为各个外围模块到主模块之间的互联板，第二层为各个模块电路，第三层为各个模块电路上的主要芯片。其具体框图见图1。
考虑到以上分析的单片机以及FPGA实验设备的必须外围电路以及电子类专业中的基础课程模拟电子技术和数字电子技术的试验要求，电子综合实验设备主要的模块电路有：稳压电源模块、数据采集模块、A/D和D/A模块、按键以及显示等输入输出模块、音频放大模块、波形产生模块、主控模块等。每个模块电路皆采用插座形式与第一层互联板相连。其平面框图如图2所示。下面分别介绍每个模块的功能以及构成。
1．稳压电源模块：产生本试验设备所用到的电压：±5v，±12v，3v。主要器件为：7805、7905、7812、7912以及AS1117。
2．主控模块：共有单片机模块和FPGA模块。单片机模块包括下载电路、晶振以及复位电路；FPGA模块包括下载电路以及外部有源晶振。目前可用的单片机有89S51和C8051F，可用的FPGA有FLEX10K10和MAXII系列的EPM1270。
3．A/D和D/A模块：完成模数转换和数模转换。主要ADC0809和DAC0832构架。
4．输入输出模块：包括按键输入、七段数码显示和LED灯输出。主要器件为：74138、4511等。
5．音频放大模块：实现语音输入和输出。主要器件为：LM386。
6．数据采集模块：实现数据采集、差分放大以及滤波。主要器件为：OP07和各类传感器。
7．波形产生模块：产生10kHz-10MHz的正弦波、方波以及三角波。主要器件为：Max038。
8．附件模块：放置面包板、标准焊盘电路等，便于测试和扩充外围模块。
（二）要实现音频的放大，首先应找到它的主要器件LM386
LM386的datasheet，电源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4mA；电压增益为20-200dB；在1、8脚开路时，带宽为300KHz；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。
尽管LM386的应用非常简单，但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。
1．通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，断开时增益为20dB。因此用不到大的增益，电容就不要接了，不光省了成本，还会带来好处--噪音减少，何乐而不为？
2．PCB设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386；地线尽可能粗一些；输入音频信号通路尽可能平行走线，输出亦如此。这是死理，不用多说了吧。
3．选好调节音量的电位器。质量太差的不要，否则受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质，转那么多圈圈，不烦那！
4．尽可能采用双音频输入/输出。好处是：“＋”、“－”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。
5．第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致，这个电容可千万别省啊！
6．减少输出耦合电容。此电容的作用有二：隔直+耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率（fc＝1/(2π*RL*Cout)）提高。分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适，这是我的经验值。