1、多路開關(guān)式混音器的設(shè)計(jì)與制作集成電路的應(yīng)用院系專業(yè)年級學(xué)號指導(dǎo)老師論文作者信息工程學(xué)院電子信息工程20041041000200馬昆寶完成日期2008年5月12日首都師范大學(xué)CapitalNormalUniversity 中文摘要伴隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子線路功能不斷更新強(qiáng)大，數(shù)量急劇膨脹，應(yīng)用越來越廣，滲透到了人類生活的方方面面，可以想象，電子線路的應(yīng)用和發(fā)展在現(xiàn)代社會充當(dāng)著多么至關(guān)重要的作用。另外，隨著我國改革開放的推進(jìn)，社會逐步向信息社會發(fā)展，人民生活水平有了很大提高，電子技術(shù)不僅在工作和學(xué)習(xí)中不可或缺，甚至，在娛樂生活中也日益重要，越來越多的人去享受電子信息化的現(xiàn)代生活帶給人們的樂趣

2、，如唱歌，看電影，錄歌等等。而在這些時候，我們都離不開一個重要的東西混音器，為此，提出了“多路開關(guān)式混音器”的設(shè)計(jì)任務(wù)，使我們更加了解混音器的應(yīng)用原理，更好的應(yīng)用于生活中。多路開關(guān)式混音器就是把多路音頻輸入信號混合為1路輸出，它與直接式混音相比，具有竄擾小，失真小，混音逼真等優(yōu)點(diǎn)。制作多路開關(guān)式混音器，我使用Multisim9軟件和Protel99軟件對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、測試，最后完成電路焊接，使電路實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的邏輯功能。論文的的主要內(nèi)容介紹：一、多路開關(guān)式混音器的設(shè)計(jì)思路，電路的主要組成和每個單元的工作原理。二、設(shè)計(jì)和制作電路過程中遇到的各種問題及解決方案。三、畢設(shè)總結(jié)及附錄等。關(guān)鍵詞：輸入放大開

3、關(guān)振蕩計(jì)數(shù)EnglishabstractWiththeelectronictechnologydevelopmenthighly,thefunctionofelectroniccircuitisrenewingunceasinglyformidable,quantityinflatessuddenly,theapplicationwasgettingmoreandmorebroad,seepstheaspectswhichthehumanitylived,conceivable,electroniccircuitsapplicationandthedevelopmentwereactingas

4、thehowveryimportantfunctioninthemodernsociety.Moreover,alongwithourcountryreformandopenpolicysadvancement,thesocietydevelopsgraduallytotheinformationsociety,thelivingstandardshadtheverybigenhancement,theelectronictechnologiesinhaveworkednotonlyandinthestudyindispensable,even,daybydayitwasalsoimporta

5、ntintheentertainmentlife,moreandmorepeopleenjoyedtheelectronicinformationizationthemodernlifetotaketopeoplespleasure,likesang,watchesthemovie,recordedsongandsoon.Atthistime,WecannotleaveanimportantthingTheMixer,forthisreason,proposed“multiwayswitchtypemixer”thetaskofdesign,madeusevenomretounderstand

6、mixersapplicationprinciple,betterapplicationinlife.Themultiwayswitchtypemixeristhatputthemulti-channelaudiofrequencysignalmixinto1groupoutput,comparetothemixessounddirectly,ithastheconfusiontobeyoung,thelowdistortion,mixesthesoundclearlyandsoonmerits.Manufacturesthemultiwayswitchtypemixer,IusetheMul

7、tisim9softwareandtheProtel99softwarecarryonthedesign,thetestfortheelectriccircuit,finallyIdotheelectriccircuitweldingcompletely,causestheelectriccircuittorealizethedesignlogicalfunction.Themainideaofthepaper:First,multiwayswitchtypemixersdesignmentality,electriccircuitsmaincompositionandeachunitprin

8、cipleofwork.Second,inelectriccircuitsdesignandsimulationprocess,Ifindallkindsofquestionsandthesolutionofthem.Third,Thesummarizesofgraduationprojectandtheappendixandsoon.KeyWords：InputEnlargementSwitchVibrationCounting目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 中文摘要IENGLISHABSTRACTII HYPERLINK l bookmark6

9、目錄III前言1第一章課題簡介2 HYPERLINK l bookmark10 設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)指標(biāo)2 HYPERLINK l bookmark12 多路開關(guān)式混音器的概述2第二章電路總體設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark14 設(shè)計(jì)思路4 HYPERLINK l bookmark16 混音器組成部分及框圖4第三章單元電路的設(shè)計(jì)與仿真6 HYPERLINK l bookmark18 3.1音頻信號的放大6脈沖信號7 HYPERLINK l bookmark20 3.3模擬開關(guān)的應(yīng)用8 HYPERLINK l bookmark22 3.4BCD計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)顯示10 HYPERLINK

10、l bookmark24 3.5其他電路元件11第四章整體電路的仿真及實(shí)現(xiàn)13 HYPERLINK l bookmark26 整體電路的仿真13 HYPERLINK l bookmark28 PCB設(shè)計(jì)圖14 HYPERLINK l bookmark30 成品實(shí)現(xiàn)與安裝調(diào)試過程15第五章畢設(shè)總結(jié)18 HYPERLINK l bookmark32 致謝19 HYPERLINK l bookmark34 附錄20參考文獻(xiàn)22首都師范大學(xué)CapitalNormalUniversity第 頁、八A前言電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理離散信息的數(shù)字電路。供消費(fèi)用的微波爐和電視、先進(jìn)的工業(yè)控制

11、系統(tǒng)、空間通訊系統(tǒng)、交通控制雷達(dá)系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設(shè)計(jì)過程中無一不用到數(shù)字技術(shù)。數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。集成電路的類型很多，從大的方面可分為模擬和數(shù)字集成電路兩大類。根據(jù)數(shù)字集成電路的大小，又分為小規(guī)模集成電路（SSI）,中規(guī)模集成電路（MSI）,大規(guī)模集成電路（MSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）。而按結(jié)構(gòu)工藝分，又分為很多種，其中，TTL74系列和CMOS4000、4500系列是通用性最強(qiáng),應(yīng)用最廣泛的應(yīng)用集成電路。而我設(shè)計(jì)的多路開關(guān)式混音器就是主要應(yīng)用CMOS4000、4500系列的芯片,主要原理是通過模擬電

12、子開關(guān)和BCD計(jì)數(shù)器等芯片設(shè)計(jì)和制作的小規(guī)模集成電路,把多路音頻輸入信號混合為1路輸出,例如,3個傳聲器輸入和1個VCD音頻輸入混合后再輸入到功效。隨時代的發(fā)展進(jìn)步,混音器受到了越來越廣泛的應(yīng)用,各種混音器呈現(xiàn)在大家的眼前,適用于家庭,歌舞廳,錄音室,讓我們目不暇接。一般混音器的作用主要是調(diào)整頻響曲線,對不同的音頻頻率進(jìn)行不同的衰耗,達(dá)到調(diào)整音頻信號音色效果。如一部音樂經(jīng)調(diào)整后可以得到搖滾、流行音樂、爵士、音樂廳等不同的效果；并能對混響時間進(jìn)行調(diào)整,呈現(xiàn)出不同的“回音”效果等等。而本文所研究的多路開關(guān)式混音器的設(shè)計(jì)和制作過程只是做一個最簡單的混音效果,主要是用開關(guān)控制不同頻率的音效通過該混音器

13、選擇輸出的過程和原理,下文就為大家詳細(xì)展示一下這些內(nèi)容。第一章課題簡介設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)指標(biāo)（一）設(shè)計(jì)指標(biāo)在多路音頻設(shè)備輸入的情況下，往往需要用到音頻混音電路。今要求：設(shè)計(jì)一個帶有前置放大功能的音頻信號切換電路，能模擬混音效果；在multisim9虛擬軟件下進(jìn)行仿真、設(shè)計(jì)和調(diào)試，并使用Protel99SE軟件設(shè)計(jì)出印刷電路板；最后制作成實(shí)物，并將設(shè)計(jì)原理闡述清楚。要求能夠使音頻信號順利通過。（二）設(shè)計(jì)要求畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；元器件及參數(shù)選擇；電路仿真與調(diào)試；PCB文件生成與打印輸出。多路開關(guān)式混音器的概述根據(jù)設(shè)計(jì)原則及指標(biāo)，我翻看了許多資料，看了許多實(shí)際的混音器和音頻切換電路的組成模塊

14、，又認(rèn)真分析和研究了相關(guān)內(nèi)容的原理和應(yīng)用，在對這個課題有了更深一步了解后，設(shè)計(jì)了多路開關(guān)式混音器，它的主要目的是把多路音頻輸入信號混合為1路輸出，例如，3個傳聲器輸入和1個VCD音頻輸入混合后再輸入到功效。它表面上看是一個多路音頻信號混合輸出的過程，其實(shí)是一個音頻快速切換電路，所以，開關(guān)式混音器與直接式混音相比，它具有竄擾小，失真小，混音逼真等優(yōu)點(diǎn)。提出設(shè)計(jì)方案根據(jù)我所查的資料和老師要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)，我列出了下面兩種方案：方案I,如下圖圖1.1設(shè)計(jì)方案I通道濾波器：消除音頻信號的干擾波，濾掉雜音。音頻放大器：對通過的音頻信號進(jìn)行放大。鍵盤編碼器：開關(guān)和編碼器組成的鍵盤編碼器，控制選擇輸入的音頻信

15、號。時鐘信號：振蕩器發(fā)出脈沖信號。計(jì)數(shù)器：把輸入的脈沖信號通過計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)成地址信號送到模擬開關(guān)電路中。模擬開關(guān)：通過計(jì)數(shù)器發(fā)送來的地址信號切換選擇輸入的音頻信號。壓縮器/限幅器：壓縮和限制音頻信號動態(tài)，防止過載削波；產(chǎn)生特殊音響效果，并有一定的降低噪音的作用。振蕩器：是專業(yè)音頻處理設(shè)備，主要作用是產(chǎn)生有用的諧波。音頻輸出：對輸出的音頻信號濾除干擾并放大輸出。方案II,如下圖圖1.2設(shè)計(jì)方案IIBCD計(jì)數(shù)器：在脈沖信號的作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)。譯碼器：對BCD計(jì)數(shù)器進(jìn)行譯碼。音頻輸出：把模擬開關(guān)選擇的放大的音頻直接輸出其他模塊功能同方案I。方案比較：方案I電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作量大，成本也高，但輸出音效質(zhì)量較好

16、；而方案II相對結(jié)構(gòu)簡單，工作量相對小很多，成本也較低，易于實(shí)現(xiàn)，但輸出音效較差。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,應(yīng)盡量簡化電路,降低成本,故選擇方案II。第二章電路總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路多路開關(guān)式混音器，顧名思義，就是主要由開關(guān)控制的多路音頻輸入信號混合為一路輸出的一種混音器。大體設(shè)計(jì)如下：低噪聲運(yùn)算放大器與外圍元件構(gòu)成音頻前置放大器，其他各路輸入均相同，音頻信號通過前置放大器被放大并傳送到模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入端。而多諧振蕩器的作用，就是通過調(diào)節(jié)電容或電阻的值，來控制振蕩頻率，控制振蕩頻率在1-2.5KHz之間，作為時鐘脈沖信號，該信號再被傳送到BCD計(jì)數(shù)器的時鐘輸入腳從而開始計(jì)數(shù)，輸出的BC

17、D碼傳送到譯碼器的輸入端，譯碼器通過對BCD碼的譯碼，把結(jié)果輸入到模擬開關(guān)，作為模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的開關(guān)控制信號，因此模擬開關(guān)的輸入端以幾百赫的頻率分別接通，以此來選擇即將被輸出的音頻信號。也就是說，實(shí)際上幾個通道的輸入信號在任意時刻都沒有真正相混合，而是分別單獨(dú)從模擬開關(guān)的輸出端輸出的，由于切換速度很高，人的聽覺無法感覺出其變化，因此，輸出的聲音信號聽起來就是多路輸入聲音的混合聲了。另外，振蕩電路產(chǎn)生的時鐘信號通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)后，可以傳送到顯示譯碼器，通過譯碼連接到數(shù)碼管，最后用數(shù)碼管顯示成十進(jìn)制數(shù)，即是模擬開關(guān)選擇的即將被輸出的音頻信號的通道數(shù)?；煲羝鹘M成部分及框圖圖2.1混音器的組成框圖由圖2.

18、1所示的組成框圖可知，整個電路可以分成三條線路，其中有四個重要的部分，分別為：音頻前置放大器對輸入的信號的放大；時鐘脈沖信號的發(fā)出；模擬開關(guān)的應(yīng)用計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)顯示。第三章就詳細(xì)介紹了每部分電路的設(shè)計(jì)，仿真及所需芯片的選擇。為清楚描述該混音器的工作原理，讓電路功能易于實(shí)現(xiàn)，我僅設(shè)計(jì)有四路輸入信號的的混合輸出。采用的芯片分別為：低噪聲運(yùn)算放大器NE5532；四雙向模擬開關(guān)4066；555定時器；雙四位BCD計(jì)數(shù)器4518；BCD十進(jìn)制數(shù)譯碼器4028；BCD七段譯碼顯示驅(qū)動器4511。對于這些芯片選擇的主要目的是：如想變成八路或多路混音效果，可直接增加音頻信號輸入，模擬開關(guān)或計(jì)數(shù)器的芯片數(shù)量或換成

19、其他計(jì)數(shù)器或模擬開關(guān)即可。第三章單元電路的設(shè)計(jì)與仿真3.1音頻信號的放大在一個音頻電路中，音頻信號的放大是不容忽視的，因?yàn)槊柯沸盘栞斎攵加歇?dú)立的音量調(diào)節(jié)器，所以選擇一個好的運(yùn)算放大器很必要。通過查資料，我知道做音頻放大器最好采用NE5532或JRC4558這兩種運(yùn)算放大器，它們是世界公認(rèn)的音響運(yùn)放IC,能確保音色清晰、動聽，在此我選擇了NE5532芯片，它是低噪聲運(yùn)算放大器，可用于小功率放大,其特點(diǎn)是：輸出功率大、失真度小、有保護(hù)功能（包括過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、電流限制、溫度限制、開關(guān)電源時的揚(yáng)聲器沖擊保護(hù)、靜噪功能等），且工作穩(wěn)定可靠。在混音器中作為對輸入音頻的處理是它與外圍元件構(gòu)成的前置放大

20、器。由于正反饋對放大器來說一般起壞的作用：使放大器的工作頻帶變窄、穩(wěn)定性變差、噪聲增大、產(chǎn)生自激振蕩，平時很少應(yīng)用。所以在混音器中采用負(fù)反饋放大。我對這部分單獨(dú)做了局部仿真圖，用頻率為lKHz,振幅為IV的信號發(fā)生器做輸入信號，用示波器的A通道顯示信號發(fā)生器的原始波形，用B通道顯示信號經(jīng)過放大電路后顯示的波形。電路圖見圖3.1，波形圖見圖3.2。XFG1XSC1圖3.1負(fù)反饋放大電路從電路中看，電路的放大倍數(shù)為A=-R/R=-47kQ/2.2kQ-20。這個結(jié)果在下面21的波形圖中也能證明出來。在此電路中，C1和C3為耦合電容，作用是隔斷直流，通過交流；C為相位補(bǔ)償電容，它的作用是改變頻率響應(yīng)

21、，消除自激振蕩；R的作用是防止電23流過大，燒毀器件。圖3.2負(fù)反饋放大電路波形圖脈沖信號在我設(shè)計(jì)的多路開關(guān)式混音器中，脈沖信號控制模擬開關(guān)的選擇切換這部分是最重要，最核心的內(nèi)容，所以脈沖信號的來源，是很重要的。這部分重點(diǎn)介紹一下由555計(jì)時器組成的多諧振蕩器。我對這部分的進(jìn)行了仿真測試，仿真圖如圖3.3。在這個仿真電路中，多諧振蕩器的振蕩頻率可通過滑動變阻器R來調(diào)節(jié)，振蕩頻率可5通過公式f=1/T1.43/(R+2R+2R)C來計(jì)算，為了控制模擬開關(guān)的切換速度在幾百15541赫的范圍內(nèi)，我讓振蕩器的振蕩頻率大小在1-2.5KHz之間。由于現(xiàn)有器件的限制，為了與實(shí)際電路相同，我在仿真測試時選擇

22、了電阻的大小為R=56kO,R=10kO，電容大小154為C=10nF，滑動變阻器的大小為R=20kO。所以仿真試驗(yàn)中振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍15為1.23KHZ-1.86KHZ，與通過公式計(jì)算的理論值1.24KHz-1.89KHz基本相等。a)(b)圖3.3振蕩電路圖在混音器中加入振蕩器的作用是發(fā)出脈沖信號，控制開關(guān)的自動快速切換。555定時器是一種應(yīng)用十分廣泛的中規(guī)模集成電路。在電子技術(shù)應(yīng)用方面，一些電路經(jīng)常需要在波形的變化與變換，定時與檢測，控制與報(bào)警等方面被使用。用它加上一些R、C定時元件，就可以構(gòu)成多諧振蕩器，是最常用的振蕩電路。主要工作原理：電源通電瞬間，由于電容C上的點(diǎn)位不能突變，2腳

23、被低電平觸發(fā)，3腳輸出為“1”，內(nèi)部的放電管截止，+V經(jīng)R、R向C充電，C上的電壓逐漸升高；當(dāng)Ccc12上電壓升高到2/3V時，555狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，3腳輸出為“0”，同時內(nèi)部的放電管飽和導(dǎo)通，ccC上電壓下降到低于1/3V時，555狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，重復(fù)上述過程，就形cc成了振蕩。電容C的充電時間為T=(R+R疋In2，112放電時間為T=RCln2，22電路的振蕩頻率為f=1/T=T+T二1.43/(R+2R)C。1212其功能圖如表3.1。輸入輸出1螂值輸入觸發(fā)輸入復(fù)位輸出放電管tdxX100導(dǎo)通2/3VCC2/3VOC1/3VCC1:0尊廠1/3VCC11不變不變表3.1555的功

24、能表3.3模擬開關(guān)的應(yīng)用模擬開關(guān)作用是最重要的，它是控制音頻信號切換的核心芯片。由于芯片自身的功能特點(diǎn)，我選擇了四雙向模擬開關(guān)4066，它的特點(diǎn)是內(nèi)部有4個獨(dú)立的模擬開關(guān)，每個模擬開關(guān)有輸入、輸出、控制三個端子，其中輸入端和輸出端可互換。當(dāng)控制端加高電平時，開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)控制端加低電平時開關(guān)截止。如果想讓最后輸出結(jié)果顯示為一路輸出，把幾個輸出腳接在一起即可。4066經(jīng)常用于音頻切換電路中，只用一個按鍵就可以對VCD、VCR、TV等設(shè)備輸出的音頻信號加以選擇，送入功放機(jī)進(jìn)行放大。為了驗(yàn)證4066的功能，我做了一個單鍵切換電路的仿真測試。為了能看清楚并正確反映芯片功能，我只對個別腳連接了輸入和輸出。

25、圖3.5為電路切換為信號發(fā)生器XFG2發(fā)出的三角波時的圖形，開關(guān)指示燈藍(lán)燈亮，證明U3的開關(guān)S1閉合連通。圖3.6為顯示的波形。圖3.5單鍵切換電路簡略圖開始時，開關(guān)JI閉合，4017為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，Cl和R3首先使之復(fù)位，o=1，燈泡XI亮，U14066的5腳13腳為“1”，1、2、3、4腳分別接通，信號發(fā)生器XFG1發(fā)出的信號從1腳輸入2腳輸出，為正弦波；按A,使開關(guān)J1閉合，4017計(jì)數(shù)一次，o=1，U140661的6腳12腳為“1”，信號輸入應(yīng)從9腳10腳輸出；再次按A，o=1，燈泡X2亮，U240662的5腳13腳為“1”，1、2、3、4腳分別接通，信號發(fā)生器XFG2發(fā)出的信號從1腳

26、輸入2腳輸出，為三角波，圖3.5,圖3.6即為此時；第三次使開關(guān)閉合時，o=1，燈泡X3亮，3原理同上。第四次使開關(guān)閉合時，計(jì)數(shù)器的O=1，使計(jì)數(shù)器復(fù)位，進(jìn)入下一計(jì)數(shù)周期，信4號切換也進(jìn)行下一輪循環(huán)。逋道_A34.000msTOT.051nV4.000msTOT.051nV0.00070.000V-通道A比例|5mV/DivY位置-41.85mV述41篙56mV0.000VT1+1+L*T2-T1-時間彈比例iSOcTusZEi.v.X位置肝回加載|珈A|A/B両一2-通道B-比例|5mV/Eiv位置1-0-2觸發(fā)邊沿kzir丄河巔河：V類型：E弦悔準(zhǔn)尢圖3.6切換為三角波時示波器顯示的波形圖

27、3.4BCD計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)顯示蕓1C1II噩UF17我對這部分的設(shè)計(jì)采用了三個芯片，雙四位BCD計(jì)數(shù)器4518,555定時器和BCD七段譯碼顯示驅(qū)動器4511，為了測試它們的功能，我做了一個計(jì)數(shù)器的仿真測試。如圖3.7。圖3.7計(jì)數(shù)器用4518構(gòu)成60/100進(jìn)制計(jì)數(shù)器比用其它計(jì)數(shù)器來設(shè)計(jì)，電路簡單的多，只用1塊芯片就行了，而且也極大地簡化了外圍電路。CP脈沖從第1個計(jì)數(shù)器U1A的時鐘輸入腳CP1輸入而計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到第8、9個脈沖時,腳1D=1，第10個脈沖來到時，6腳由“1”一“0”，由于第2個計(jì)數(shù)器U1B接成下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)方式，因此，CP2在“1”一“0”這一變化的下降沿作用下，第2個計(jì)數(shù)器

28、計(jì)數(shù)1次。不難看出，第1個計(jì)數(shù)器與第2個計(jì)數(shù)器之間的進(jìn)位關(guān)系是十進(jìn)位，第1個計(jì)數(shù)器相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的個位，第2個計(jì)數(shù)器相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的十位,整個計(jì)數(shù)器為10X10=100首都師范大學(xué)CapitalNormalUniversity第 頁進(jìn)位計(jì)數(shù)器。要實(shí)現(xiàn)100以內(nèi)的其它進(jìn)制的計(jì)數(shù)，只要把輸出端適當(dāng)?shù)胤答伒捷斎攵耍鐖D中虛線部分所示：把十位的“6”（2Q2Q=11）經(jīng)與門4081反饋到復(fù)位腳，即成為6021進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（一）在多路開關(guān)式混音器中，計(jì)數(shù)器在把振蕩器發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)換為BCD碼作為模擬開關(guān)的控制信號，從而使模擬開關(guān)對幾路輸入信號快速的選擇切換這一過程中的作用是不可替代的。雙四位BCD45

29、18計(jì)數(shù)器是我的首選，因?yàn)樗鼞?yīng)用最廣泛的計(jì)數(shù)器之一，它的特點(diǎn)是一塊芯片內(nèi)部具有各自獨(dú)立的相同的4位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器。工作原理：CR=0、CP=0時,時鐘脈沖從EN腳輸入，在其下降沿的作用下計(jì)數(shù)；CR=0、EN=1時,時鐘脈沖從CP腳輸入，在其上升沿的作用下計(jì)數(shù)；CR=0、CP=0或CR=0、EN=0時,均禁止計(jì)數(shù)；CR=1，復(fù)位，DCBA（真值表中的QQQQ）=0000。真值表見附錄。3210（二）譯碼器4511是BCD-7段譯碼器、顯示驅(qū)動器，有較強(qiáng)的驅(qū)動能力，是常用的顯示譯碼器件。它每筆段最大輸出電流可達(dá)25mA。DCBA為BCD碼的輸入端，輸入不同的BCD碼時，經(jīng)內(nèi)部譯碼，相應(yīng)的筆段輸出為

30、高電平，驅(qū)動數(shù)碼管顯示與BCD碼所對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)數(shù)字。例如,DCBA=0011,則筆段a,b,c,d,g輸出為高電平，驅(qū)動數(shù)碼管顯示為“3”。若DCBA21010,所有筆段輸出為“0”電平，數(shù)碼管不顯示，為滅燈狀態(tài)。BI:4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會處于消隱也就是不顯示的滅燈狀態(tài)。LE:鎖存輸入，鎖定控制端，LE=1時譯碼器是鎖存上升沿時刻的狀態(tài)。（當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。）LT:3腳是燈測試，測試信號的輸入端，當(dāng)=1，LT=0時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何

31、，七段均發(fā)亮全部顯示，顯示為“8”。它主要用來檢測數(shù)7段碼管是否有物理損壞。4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數(shù)碼管接口。3.5其他電路元件（一）BCD十進(jìn)制數(shù)譯碼器4028是一種常用的譯碼器，在此電路中的重要作用主要體現(xiàn)在對BCD計(jì)數(shù)器的譯碼，把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，從而控制4066的開關(guān)控制端。選擇4028不僅因?yàn)樗脑砗唵我锥?，而且由于它有四個輸入端，且對應(yīng)十個輸出端，兩塊4028還可組成4-16線譯碼器，可以在完善或改進(jìn)混音器時隨時多加入幾條音頻輸入信號。需注意的是，4028還設(shè)置了對5個數(shù)1010-1111（大于1000）禁止編碼的功能若AAAA=1010-11

32、11時，所有輸出均為“0”，即低電平。真值表見附錄。3210（二）數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過點(diǎn)亮不同的字段可用來顯示數(shù)字“0”“9”，甚至可以用來顯示字符AF、H、L、P、R、U、Y、符號“-”及小數(shù)點(diǎn)“.”（本題中僅僅用來顯示數(shù)字07）。數(shù)碼管又分為共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)，常用為共陰極數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需

33、根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。第四章整體電路的仿真及實(shí)現(xiàn)整體電路的仿真（一）Multisim軟件提供字信號發(fā)生器，邏輯分析儀，邏輯轉(zhuǎn)換儀等數(shù)字儀器，它可以解決數(shù)字電路中的信號產(chǎn)生,多路波形觀測和時序比較,特別是它特有的虛擬儀器,邏輯轉(zhuǎn)換儀可以實(shí)現(xiàn)真值表、邏輯表達(dá)式和邏輯電路三者之間的相互轉(zhuǎn)換，為數(shù)字電路的設(shè)計(jì)帶來極大的方便。圖4.1為用Multisim9軟件設(shè)計(jì)的整體仿真電路圖。圖4.1整體電路圖圖4.2波形圖輸入信號分別為頻率為lKHz、2KHz、3KHz、4KHz,振幅為lOOmv的正弦信號。圖4.1為切換到第3路時，黃燈亮。輸出波形見圖4.2。輸入信號經(jīng)過由NE553

34、2組成的前置放大器放大后，把信號輸入到模擬開關(guān)4066的輸入端；而另一方面由多諧振蕩電路發(fā)出的脈沖信號被傳送到BCD計(jì)數(shù)器4518的CP端，并在3、4、5、6腳形成BCD碼，由于我選擇了四路輸入，所以計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍只需從0-3,只用到了3、4腳，二進(jìn)制碼為00-11,5腳接地，6腳與復(fù)位端7腳接在一起。BCD碼傳送到譯碼器4028的輸入端，10、13腳，12、11腳接地，信號經(jīng)過譯碼變成十進(jìn)制數(shù)：0-3，并接到模擬開關(guān)4066的開關(guān)控制端S1,S2,S3,S4,信號為高電平時，相當(dāng)于開關(guān)閉合,低電平是相當(dāng)于開關(guān)斷開，使四路輸入信號交替切換輸出；另外，從計(jì)數(shù)器4518輸出端輸出的二進(jìn)制數(shù)還被送入

35、到顯示譯碼器4511的輸入端，由于只有00-11四個數(shù)，所以2腳6腳接地，7腳和1腳作輸入端，最后數(shù)碼管顯示為0-3，即0-3路。（二）仿真過程中遇到的問題及分析對元器件用Multisim9的仿真過程使我對這個軟件有了更新的認(rèn)識，以前用它作仿真圖的時候都是老師給圖，照貓畫虎的畫圖，仿真，基本不會出現(xiàn)問題?？墒乾F(xiàn)在自己做的時候，對于每部分的仿真圖都得親自設(shè)計(jì)，運(yùn)行不成功，也得靠自己調(diào)試和解決。所需電阻電容等的大小有時會影響仿真結(jié)果，這就學(xué)要我們對每個器件的原理和對電路的基礎(chǔ)知識需要充分了解并能熟悉使用。在這段應(yīng)用Multisim9的過程中，通過查資料，看書，問老師同學(xué)和自己的試驗(yàn)摸索，我學(xué)會了使

36、用很多以前我們沒有應(yīng)用到的各種元器件和儀器，還有很多工具，如元件向?qū)У?，這對我的設(shè)計(jì)工作有很大的幫助，也使我更加熟悉了這個軟件。這個過程中遇到的問題及解決：個別元器件的缺少，使用元件向?qū)М嫵瞿Ｐ停阌陔娐房傮w設(shè)計(jì)，或根據(jù)芯片原理重新設(shè)計(jì)電路圖。為了能驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的正確性，認(rèn)真學(xué)些虛擬器件和模擬器件等的特點(diǎn)及選擇。認(rèn)真學(xué)習(xí)和驗(yàn)證所需儀器的功能，更好的用于電路的仿真測試。軟件自身所帶的問題使電路有時影響仿真結(jié)果?？傮w仿真和分部仿真結(jié)果有些稍有些差別，我認(rèn)為是電路間信號互相干擾的結(jié)果。對于仿真電路的引腳要特別注意與實(shí)際芯片相對應(yīng)，不能被字符注釋誤導(dǎo)，如4066仿真中，S為輸入端，IN為開關(guān)控制端。

37、PCB設(shè)計(jì)圖對于PCB設(shè)計(jì)圖的制作確實(shí)給我?guī)睃c(diǎn)小難度，以前雖然學(xué)習(xí)過Protel,但是我們并不常用，這次對混音器電路板的設(shè)計(jì)，為了使電路板大小合適，布局整潔，并使每條線最短，我又把Protel的相關(guān)書學(xué)習(xí)了幾遍，對于不懂的問題，請教了老師同學(xué)，最后認(rèn)真設(shè)計(jì)了許多方案，并把這些方案相對比，選擇其中最讓我滿意的作為我的PCB設(shè)計(jì)圖。這個工作對我對于鍛煉我們的審美觀和對軟件的熟練運(yùn)用都有很大的好處。ClC140.01uFC4luFC3C2gLuFCISQ.OluFH-OOpFKlOOpF圖4.3PCB設(shè)計(jì)圖成品實(shí)現(xiàn)與安裝調(diào)試過程（一）實(shí)物展示由于電路板買的時候過大，加上NE5532芯片和4518芯

38、片內(nèi)部都具有兩個獨(dú)立的功能相同的模塊，還有電容電路的體積較小，且大小不一，導(dǎo)致我焊接電路板的時候不能與PCB設(shè)計(jì)圖相同，而且我為了讓電路整潔美觀，每個模塊清晰易查，且每條線路最短，重新設(shè)計(jì)實(shí)際電路的布局。見圖4.4。圖4.4電路板正面整體設(shè)計(jì)電路中音頻信號的輸入采用信號發(fā)生器，輸出采用信號發(fā)生器，且4511芯片和數(shù)碼管由于無實(shí)用效果也沒有焊接，也是電路板面稀疏的原因。這是我開始忽略掉的問題。圖4.5多諧振蕩器的脈沖信號波形在檢查電路的時候，驗(yàn)證多諧振蕩器是否正常工作，調(diào)節(jié)示波器后顯示的方波，與仿真時的波形相同，證明此部分電路正確。波形見上圖，圖4.5。圖4.6輸出結(jié)果由于實(shí)物與仿真不同，會有干

39、擾等因素，輸出結(jié)果會有些失真。圖4.6為有l(wèi)KHz,2KHz兩路輸入的輸出結(jié)果。（二）遇到的問題及解決：購買元件和焊接時發(fā)現(xiàn)芯片的型號不一樣，管腳圖也不一樣，如555定時器，我選用的NE555為8個管腳的，和我開始在仿真的時候用得虛擬器件管腳排列是不一樣的。查詢相關(guān)資料后，我發(fā)現(xiàn)其他型號的555還有14個腳的。所以我認(rèn)真查詢每個芯片的不同型號的資料，與我購買的器件是否相符，并重新做仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。為了能在焊接的時候解決器件不夠或不相符的問題，我對設(shè)計(jì)的原始圖上的電阻電容等器件重新進(jìn)行計(jì)算修改并仿真運(yùn)行結(jié)果。在焊接的時候，我用萬用表一一檢查每個電阻電容的大小，每條線路的接通與否，以保證盡可能減少

40、成品不能實(shí)現(xiàn)的原因。由于考慮到此電路切換速度之快，數(shù)碼管顯示的數(shù)字音變化的太快，肉眼無法識別，所以4511和數(shù)碼管部分沒有焊接，只在仿真實(shí)驗(yàn)室為了驗(yàn)證通道的選擇而設(shè)計(jì)。為了方便觀看，和芯片的自身問題，我把47K的電阻改為10K，即放大為近5倍；且由于干擾等原因，輸出結(jié)果會有失真，暫時無法解決。第五章畢設(shè)總結(jié)畢業(yè)工作的結(jié)束，使我感想頗多，我的畢設(shè)題目是多路開關(guān)式混音器，為了做這個我相當(dāng)不太了解的東西，我真的經(jīng)歷了很多，從沉重的壓力，到緊張的工作，到對老師同學(xué)的感激，到感到學(xué)習(xí)生活的充實(shí)，最后終于從中獲得了喜悅。就是這樣，不論在學(xué)習(xí)上，還是生活中，我都從中學(xué)到了很多。至少我對混音器這個平時常用但是

41、從來沒有真正了解的東西有了從里到外，由淺至深的理解。另外，通過查詢大量的資料，我還認(rèn)真了解了相關(guān)芯片或器件的原理及結(jié)構(gòu)，重新的認(rèn)識和掌握了學(xué)習(xí)這些知識的方法。并通過實(shí)際操作、實(shí)地考察市場和親自挑選器件等實(shí)踐經(jīng)歷，使我深刻體會到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，明白了讀死書是行不通的。還有對我來說很重要的收獲就是學(xué)會了在工作和學(xué)習(xí)過程中尋找問題和錯誤及相應(yīng)的解決方法，使我不僅對知識有了更深刻透徹的了解，也讓我明白了老師的良苦用心和同學(xué)間的團(tuán)結(jié)互助。此外，通過這段時間的工作，我不僅熟悉的掌握了仿真軟件Multisim9軟件的安裝與實(shí)用方法，運(yùn)用Multisim9對電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并加深學(xué)習(xí)并使用Protel99SE進(jìn)行PCB自動布線的方法，使我對以后學(xué)習(xí)其他軟件增加了信心。另外，對事物的焊接工作是我們平時練習(xí)不多的，但是通過這次畢設(shè)，我不僅能熟練的對電路板元器件進(jìn)行布局連線，用儀器檢測電路，還能根據(jù)元器件原理對實(shí)際電路進(jìn)行修改。由于時間緊促，我只完成了電路設(shè)計(jì)、電路仿真、測試焊接等方面的工作，對相關(guān)知識的拓展和延伸并沒有做。對此，希望