[作品提交] 超薄,超小300W卡片扩音机

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实习生

发表于 2018-1-30 22:40:24   1844 查看 2 回复 显示全部楼层 倒序浏览
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本帖最后由 z22222z 于 2018-2-21 17:47 编辑

一、简介
稍对电子技术有点常识的人都知道,音频功率设备都是比较笨重的,虽然随着电子技术的不断进步,音频设备的体积与重量在不断地减小,百瓦以上功率的扩音机做到砖头大小的便携程度也是很多了。但是,任何事情都是没有终极的,随着技术的进步,音频大功率设备会越来越小,小到甚至可以装入口袋的程度。
                              
本卡片机率先首次将具有输出300W音频大功率的扩音设备,体积和厚度压缩到超乎寻常的103(长)*71(宽)*6.4(厚)mm的体积内。尤其是整机厚度做到了大功率音频设备几乎不可能实现的6毫米左右厚度。
设计完成一部超压缩体积的缩微音频功率设备,不仅仅是简单的高密度组装,而是要从整体设计、电路程式,到元器件选型、工艺革新都必须采用全新的创新理念来设计、实施,必须依托最新缩微科技生产的元器件和合理的电路设计,来解决设备空间缩小后出现的电磁兼容、涡流感应、热耗效率、热量排放、系统驳接等一系列矛盾。它前无借鉴,是一部真正意义上的创新卡片式扩音机。从本机开始,首先提出了卡片机扩音机之概念。它将改变人们对传统音频功率设备的认知观念。从而也极大的扩展了其应用范围。
此机的最大特点是:体积微小,重量极轻,输出音频功率超大,高保真音质,功能齐全。因此非常便于携带使用,可以轻松地装入单薄的衬衣口袋而毫不显累赘。
该机不仅仅是一个单纯的扩音设备,它还内置了MP3播放器,蓝牙音频传输系统和FM调频广播接收,具有独立的两路动圈话筒前置放大,并设有音频线路输入端口。由此组成了一个完整的音频播放系统。因此它具备了多功能、多用途、可以适应多种场合使用。尤其是在一些特殊环境和场合下(如抢险救灾,军事阵地宣传,流动宣传等),更显现出其输出功率强劲,微型便携的绝对优势。
二、机器原理及组成
该机全金属铝合金外壳,可以使用12V-36V,输出电流10A以上的直流电源供电。可以拖带两只4欧姆阻抗,标称功率大于200W功率的大型音箱。或者8欧姆阻抗,标称功率大于150w的音箱四只。如果拖带25W16欧姆的号筒式高音扬声器,则可以用多只号筒串并联组成矩阵,接入机器两个输出声道。最多可接入12只(每声道接6只)25w16欧姆的号筒扬声器。当然也可以通过音频线间变压器进行阻抗匹配连接。
本卡片机虽然体积微小,但麻雀虽小五脏俱全。其功能齐全完备。整机电路由音源播放系统、音频前置混合放大系统和音频功率放大系统三大部分组成。
A、音源播放系统
音源播放系统的主要功能是为卡片机提供内置播放音源。它不需要外接任何播放设备的情况下,可以插入TF卡自主播放TF内存的MP3等格式的数字音源。播放器还具有FM调频广播接收功能,使之可以直接转播公众广播的信息。它的作用类似以前有线广播站的录音机、收音机等前端音源设备。
另外播放系统还有一个很重要的功能,就是蓝牙音频接收功能。通过内置的蓝牙音频接收电路,可以让卡片机和其它具有蓝牙功能的设备(如手机、电脑等)轻松无线连接,从而非常方便的播放外来音频信息。
B、音频前置放大与混合系统
音频前置放大与混合系统,是前端信号与后级功率放大联接的枢纽电路。它将播放器、话筒或线路输入的各类音频信号先进行放大、调整和滤波等技术处理后,把所有经过处理的音频信号再根据要求电平送给功率放大器进行功率放大。
在本机中,音频前置混合放大电路根据不同的电路功能,又可分成几个部分。
1、 话筒输入放大级
话筒放大级的主要作用是对从话筒插口送入(本机设有内置话筒,外接话筒插入时,机内话筒自动断开。)的话音信号进行放大和噪音滤波。一般动圈话筒标称输出电压是5mv,对该信号60倍(约36db)放大后送给后级进行音量调控和混合放大。对本级的要求是噪声低,有足够的电压增益。内置话筒采用了驻极体电容话筒,由于驻极体话筒输出信号强度是动圈式话筒的几十到几百倍,在同一放大器放大时要对机内话筒进行输入衰减。
本卡片机因对整机厚度及体积的严苛要求,话筒输入插座采用了体积最小的2.5mm超薄立体声音频座。为了节省空间,一个座子的两个声道分别接入一只动圈式话筒,两只话筒音量仍然独立控制,可以单独或同时使用。在使用常规6.35mm的话筒插头时,要通过专配的2.5mm双声道公头转接线转换成6.35两路单声道话筒母座。
2、 大信号混合放大级
本级对播放器、话筒放大器及线路输入信号进行平衡与混合,然后统一放大到适合电平送给末级功率放大级。对本级的要求是:有较大的线性动态范围,对各信源间平衡要好,有足够的输出推动幅度。
在本级信号混合中,内置播放器与线路输入采用二选一工作方式,即无外插线路输入时,内置播放器自动连接工作。当有外线信号插入时,内置播放器信号切断,外线信号进入放大器。话筒输入信号与播放器/线路输入是平行并联混合,可同时工作。
根据功放输入推动电平,多路信号混合衰减补偿需求,本级电压增益设置为15倍(24db)。峰值输出幅度1vp-p
3、 音量控制电路
    对各个音源和总输出进行两级级联控制,大幅减小了剩余漏信和多元噪声。本机设有总音量控制,线路音量(与,播放器共用)控制,以及话筒音量控制12。两路话筒音量独立控制,两路话筒信号均分左右声道。也就是说,两路话筒的音量都可以单独调节,并且每只话筒的声音在两个声道都可以听到。形象的比喻一下,这部分电路就相当于有线广播站的播控台。
4、 音频输出功率LED显示电路
   作为一款大功率扩音机,了解输出强度,直观的观察输出幅度强弱,是保证播出不切顶失真的重要方法。电平显示电路给人机联系提供了直观的视觉度量窗口。电平显示一般有荧光显示器、电子管显示器、指针电压表、液晶显示器、LED发光二极管显示器等许多类型。本卡片机选用了LED型电平显示电路。LED电平显示器以其体积小,耗电省,亮度高,颜色艳丽,反应速度快等优点得到广泛的应用。本LED电平显示器使用了5只发光二极管,在一定电压范围内,大体以指数间隔数分割出5个等级的电压区间作为分级显示的等级标志。最低等级的发光管在大约输出5W时开始点亮,每升高一个等级,增加一只LED点亮。最后一只LED开始闪动时,表示输出功率已经达到额定输出(单路输出=150W,失真度《10%。)。如果最后一颗LED稳定燃亮,表示机器输出已经过载。
5、 前级供电DC-DC高效开关电源转换电路
本卡片机外部直流供电电压范围是从12V开始一直到36V单电源供电。但是,机内前级电路和播放器需要稳定的5V电源供给。如果采用线性稳压电路,在最高电压情况下,热功耗将超过3W。无谓增加的这些热功耗是体积微小的卡片机所无法承受的。所以唯一的选择就是采用开关式直流电源转换器。
本机DC-DC降压式开关电源效率很高,在最高电源电压36V时,满载负荷5V 110mA输出下,测得开关电源输入电流为17mA。效率接近90%。开关电源的最低启动电压是4.5V,最高耐压达50V
C、音频功率放大器
本卡片机采用了单片D类双声道数字功放芯片,在保持1%失真度下可输出120*24欧姆负载)W的有效功率;在10%的失真度下,可达到150*2W的功率。本机还可以设置成单声道输出模式。在单声道模式时,在8欧姆负载下可以输出200W的音频功率。
当空间极其有限,而输出又要求很大,数字功放只能是不二的选择,无可代替!实在是感谢数字音频功放的出现才使音频功率设备缩微有了可能。现代高质量的数字功放,其失真畸变已经相当小了,绝不亚于模拟放大的指标。一块优良的数字功放,其非线性畸变失真是非常小的,尤其是在小信号时的交越失真和大幅度下的非线性失真,是一般模拟功放无法比拟的。另外,优良的数字功放,能将本底噪声做到比模拟功放更低的水平。
三、卡片机基本性能参数
A功能描述
1、可设置单路输出模式或双路输出模式,单通道模式下,额定输出功率为200W,双声道模式下输出功率是150W*2.
2、可通过卡片机上miniTF卡座插入记录有数字音频数据的TF卡播放多种格式的数字音频.
3、卡片机具有FM接收功能,可接收88-108MHz频率范围内的广播及无线话筒的信号,可自动扫描、记忆频点.
4、可通过机内设的蓝牙音频通讯功能,和手机、电脑等与任何具有蓝牙功能的设备进行连接,播放这些设备输出的音频信号.与手机连接后,不但能播放手机音乐,还有来电通话功能.
5、通过卡片机上线路输入接口,可以与调音盘、电视机、机顶盒 、手机、电脑等任何具有音频信号输出功能的音源设备进行有线连接.有线连接具有比其它无线连接更高的信号传输质量和稳定性,适合高要求场合使用.
6、卡片机设有两路话筒输入接口.输入电平适应动圈式话筒.两路话筒音量独立控制,两路话音均混合入左右两个声道.
7、卡片机设有总音量控制、线路信号/播放器控制和话筒1、话筒2音量控制旋钮,可对总输出和各个音源信号强度进行单独或混合播放调整控制.
8、卡片机能适应多种电源供电,供电电压范围极宽,从7V开始到36V都可启动工作.其电源类型可以是线性电源和开关电源,但其输出电流最好能达到10A以上.在流动情况下,可以使用铅蓄电池组,锂电池组等化学储能电源供电.36V供电电压是极限值,不可超过.
B、性能参数
1、话筒输入电平5mV(600欧姆非平衡)
2、线路输入电平300mV(LR 4k欧姆非平衡)
3、FM接收频率范围88-108MHz
4、FM接收灵敏度10mV/M
5、蓝牙通信场强50mV/M
6、播放器解码格式MP3\WAV\WMA\FLAC\APE
7、最大音频输出功率150W*2(立体声模式,4欧姆负载,10%失真度)\200W(单声道模式,8欧姆负载, 10%失真度)
C电器参数
1、供电电压7-36v(极限值)
2、最大瞬时峰值供电电流<15A
3、输出端(L R)最小负载阻抗≥4欧姆
4、最大热耗散功率<5W
5、使用环境+40~-20C°
6、机壳极限温升70C°
D、外观、接口及其它参数
1、体积103*71*6.4mm(不包括按键、旋钮等其它微小突出部分)
2、重量100g
3、外观材质铝合金
4、外接音频播放媒介miniTF卡座
5、线路输入接口2.5mm双通道音频插座
6、话筒输入接口2.5mm双通道音频插座
7、FM外接天线接口0.85mm针孔插座,配接螺线杆插针天线
8、电源输入接口2.5-0.7mmDC电源插座
9、音频功率输出接口按压式弹性软线连接座
四、附件
A、主板图片
略…
B、pcb图
略…
C
机壳尺寸图
1、上壳
2、后盖
D、电原理图
1、TF卡播放器/FM调频接收/蓝牙通信原理图
略…
2、前置放大/混合/内置拾音原理图
略…
3、DC-DC电源变换原理图
略…
4、 LED电平显示原理图
略…
5、 功率放大/输出原理图
略…

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标签:超薄 卡片 扩音机

技术员

发表于 2018-2-2 16:43:58  
这么牛逼的东西,单纯300w散热都能把外壳热成什么样。有更多资料不,求分享,学习学习
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实习生

发表于 2018-2-4 02:13:19    楼主|
半小仙 发表于 2018-2-2 16:43
这么牛逼的东西,单纯300w散热都能把外壳热成什么样。有更多资料不,求分享,学习学习

一般来说,D类功放效率在90%左右。而DC-DE开关电源变换器的效率也能达到70%以上。本机采用了D类功放,而前级放大和播放器供电采用了DC-DC电源转换,因此效率是很高的。比如,当机器输出功率达到100W时,机内消耗的功率大致就是10W左右。但是音频交流电的功率和直流功率的有效比值大约就是0.4.那么这时机器消耗的功率值也就是4W了。再就是,实际人声和音乐播放中,音频功率并不是一直满功率输出的,也就是说,占空比是很大的。所以,实际使用中转变为热量的功率就更小小了。这就是D类功放与开关电源的最大优点。
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