影音游戲設(shè)備
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擴(kuò)音器方案開(kāi)發(fā)
無(wú)線擴(kuò)音器大致經(jīng)歷了四個(gè)階段的歷程。第一階段是FM無(wú)線擴(kuò)音器，因?yàn)镕M成本比較低，在價(jià)錢(qián)方面是非常吸引人的；但是，F(xiàn)M無(wú)線擴(kuò)音器操作比較麻煩，耐用比較差，而且還容易受收音機(jī)信號(hào)的干擾，出現(xiàn)雜音和呼嘯聲。第二個(gè)階段是2.4G外置無(wú)線擴(kuò)音器，有效解決了第一階段擴(kuò)音器的大部分問(wèn)題；這一階段的擴(kuò)音采用的無(wú)線鼠標(biāo)的工作原理；具有免設(shè)置、不收FM收音機(jī)和手機(jī)等信號(hào)干擾、無(wú)線范圍可達(dá)50米；但是接收器的插孔容易損壞，而且要給3個(gè)設(shè)備進(jìn)行充電。第三個(gè)階段是UHF內(nèi)置無(wú)線，有效解決了第二階段擴(kuò)音器的大部分問(wèn)題；利用KTV麥克風(fēng)原理開(kāi)機(jī)相連，具有免設(shè)置、不受信號(hào)干擾、無(wú)線達(dá)到30米的范圍等特點(diǎn)，但是它的無(wú)線范圍不夠廣，穿墻性差。第四個(gè)階段是2.4G內(nèi)置無(wú)線擴(kuò)音器，有效解決了第三階段擴(kuò)音器的所有問(wèn)題；具有免設(shè)置、內(nèi)置2.4G無(wú)線、拒絕所有信號(hào)干擾、無(wú)雜音呼嘯、無(wú)線距離50米、可穿墻、充電容易和功耗小等特點(diǎn)。第四階段的無(wú)線擴(kuò)音器采用了藍(lán)牙技術(shù)。
可以看出，藍(lán)牙技術(shù)在擴(kuò)音器中的應(yīng)用，解決了無(wú)線擴(kuò)音器在音質(zhì)、操作、使用范圍等方面的問(wèn)題。隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)生活享受的要求也越來(lái)越高。擴(kuò)音器作為人們用來(lái)保護(hù)嗓子實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音的設(shè)備，音質(zhì)、性能方面的提高會(huì)越來(lái)越受歡迎。所以，現(xiàn)階段研究藍(lán)牙技術(shù)在擴(kuò)音器中的應(yīng)用是非常有必要的。
一、藍(lán)牙技術(shù)的概述
了解藍(lán)牙技術(shù)前，我們先來(lái)了解一下2.4G技術(shù)。2.4G技術(shù)是一種短距離無(wú)線傳輸技術(shù)，具有雙向傳播、抗干擾性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)和耗電少等優(yōu)點(diǎn)。所謂藍(lán)牙技術(shù)就是一種基于2.4G技術(shù)的無(wú)線傳輸協(xié)議，由于采用的協(xié)議不同，所以有區(qū)別于其他的2.4G技術(shù)。也就是說(shuō)，藍(lán)牙技術(shù)實(shí)際上就是一種短距離的無(wú)線通信技術(shù)。
藍(lán)牙是一種短距離無(wú)線通信的技術(shù)規(guī)范，它由于體積小、功耗低等特點(diǎn)，被應(yīng)用在大部分對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動(dòng)便攜設(shè)備之中，擴(kuò)音器只是其中的一種。藍(lán)牙技術(shù)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）全球范圍內(nèi)適用。藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，是通過(guò)各國(guó)的無(wú)線電資源管理部門(mén)許可適用的頻段。
（2）同時(shí)可以傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語(yǔ)音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)言同時(shí)傳輸?shù)男诺馈?/span>
（3）可建立臨時(shí)的對(duì)等連接。根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可設(shè)置主從藍(lán)牙設(shè)備，實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。
（4）高抗干擾能力。由于開(kāi)放性使用的ISM頻段的無(wú)線設(shè)備非常多，藍(lán)牙技術(shù)采用了跳頻的方式來(lái)擴(kuò)展頻譜，而且跳頻的順序是偽隨機(jī)的，所以抗干擾性強(qiáng)。
（5）藍(lán)牙模塊體積小、易于集成。功耗低。開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)。SIG為了推廣藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用，公開(kāi)了全部的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
（6）成本低。隨著市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，藍(lán)牙芯片和藍(lán)牙模塊的開(kāi)發(fā)也越來(lái)越多，導(dǎo)致藍(lán)牙產(chǎn)品的價(jià)格也相應(yīng)地飛快降低。
二、藍(lán)牙擴(kuò)音器的應(yīng)用
在藍(lán)牙技術(shù)之前，大部分的擴(kuò)音器都是僅僅實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音器與話筒的信號(hào)連接，而不能實(shí)現(xiàn)電腦、手機(jī)等信號(hào)的連接。藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)，擴(kuò)音器可以實(shí)現(xiàn)麥克風(fēng)信號(hào)的擴(kuò)音之外，還能連接手機(jī)、電腦等藍(lán)牙設(shè)備，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音。這樣，給擴(kuò)音器帶來(lái)了新的發(fā)展空間。擴(kuò)音器的主要由麥克風(fēng)、功放電路及音箱三部分組成。藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用在擴(kuò)音器的麥克風(fēng)和音箱兩個(gè)部分。根據(jù)擴(kuò)音器使用的情況，導(dǎo)游和教師使用的頻率最高，接下來(lái)將介紹藍(lán)牙擴(kuò)音器在導(dǎo)游和教師方面的使用必要性。
2.1藍(lán)牙導(dǎo)游擴(kuò)音器
大家都知道導(dǎo)游是經(jīng)常要帶隊(duì)外出，在路途中要不斷地給游客講解景點(diǎn)。導(dǎo)游使用擴(kuò)音器給大家講解旅程安排和景點(diǎn)時(shí)，無(wú)線擴(kuò)音器都比有線擴(kuò)音器更加方便攜帶和使用。無(wú)線擴(kuò)音器的品種很多，基本上都能實(shí)現(xiàn)這些要求。從音質(zhì)方面要求來(lái)看，2.4G無(wú)線擴(kuò)音器、UHF無(wú)線擴(kuò)音器、藍(lán)牙擴(kuò)音器都能實(shí)現(xiàn)這些要求。但是，如果導(dǎo)游一路都要給大家一直講解景點(diǎn)，就不免對(duì)導(dǎo)游的嗓子帶來(lái)了一定程度的要求，而不講解又會(huì)導(dǎo)致旅客對(duì)景點(diǎn)的認(rèn)識(shí)不充分。那么用電腦或者手機(jī)給旅客播放景點(diǎn)講解音頻，就可以充分解決這些問(wèn)題。如何用電腦和手機(jī)讓旅客能享受到大聲清晰的講解，成了對(duì)導(dǎo)游的考驗(yàn)。有些導(dǎo)游帶個(gè)大音箱放在車(chē)上，有些導(dǎo)游播放的音質(zhì)出現(xiàn)了很多的問(wèn)題，導(dǎo)致旅客出現(xiàn)了各種各樣的抱怨。藍(lán)牙擴(kuò)音器的出現(xiàn)，可以充分解決這些問(wèn)題。首先藍(lán)牙擴(kuò)音器體積小，方便攜帶；聲音信號(hào)不容易受到干擾，音質(zhì)較好；最重要的是可以連接無(wú)線麥克風(fēng)、手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備。為了配備手機(jī)、平板電腦的使用，藍(lán)牙麥克風(fēng)是無(wú)線擴(kuò)音器的一種優(yōu)質(zhì)選擇。從所有設(shè)備的攜帶、音質(zhì)方面考慮，導(dǎo)游擴(kuò)音器中采用藍(lán)牙麥克風(fēng)是非常有優(yōu)勢(shì)的。
2.2藍(lán)牙教師擴(kuò)音器
老師在講課的過(guò)程中，需要講很多話，嗓子很容易受到傷害，為了能使學(xué)生清晰地聽(tīng)課，老師又能保護(hù)好嗓子。擴(kuò)音器在教師中的應(yīng)用就是非常廣泛的。
藍(lán)牙擴(kuò)音器在教師中除了有在導(dǎo)游方面使用的同等優(yōu)點(diǎn)外，還有兩方面的應(yīng)用特點(diǎn)。一是便攜式的藍(lán)牙擴(kuò)音器系統(tǒng)；由于擴(kuò)音器輕巧便于攜帶，可以隨時(shí)方便攜帶使用。二是多個(gè)藍(lán)牙麥克風(fēng)、匹配一個(gè)藍(lán)牙擴(kuò)音器的系統(tǒng)；教師只需要帶藍(lán)牙麥克風(fēng)，就可以在按照了藍(lán)牙擴(kuò)音器的課室使用擴(kuò)音器；由于藍(lán)牙技術(shù)易于連接，大大減少了學(xué)校在擴(kuò)音器中使用成本，也給每個(gè)老師帶來(lái)了很大的方便。
由于大多數(shù)功放只能接收模擬音頻信號(hào)，對(duì)應(yīng)的各集成電路的接口幾乎都是模擬的，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換就需要反復(fù)進(jìn)行。然而，這樣的過(guò)程會(huì)引入量化噪聲，導(dǎo)致音質(zhì)有所下降，從而效果無(wú)法達(dá)到最佳。數(shù)字功放在功耗和體積上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)音響和要求較高的重低音有源音箱。本文設(shè)計(jì)了一款數(shù)字?jǐn)U音器，該擴(kuò)音器具有電路簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。
三、擴(kuò)音器總體方案設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的數(shù)字?jǐn)U音器主要采用D類(lèi)音頻功率放大器元件，該元件的作用就是把來(lái)自音源或前級(jí)放大器的弱信號(hào)放大，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。設(shè)計(jì)的數(shù)字?jǐn)U音器具備以下功能H]：①放大音頻；②調(diào)節(jié)音調(diào)；③調(diào)節(jié)音量。
數(shù)字?jǐn)U音器主要由4個(gè)模塊構(gòu)成(見(jiàn)圖1)，包括音頻輸入、選頻網(wǎng)絡(luò)、放大模塊、數(shù)字功放。4個(gè)模塊的作用如下所示：
(1)音頻輸入。檢測(cè)的聲音被采集后送到控制系統(tǒng)。(2)選頻網(wǎng)絡(luò)。利用電阻電容的分頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)音調(diào)調(diào)節(jié)。(3)放大模塊。利用運(yùn)算放大器構(gòu)成的放大電路對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行放大。(4)數(shù)字功放。利用數(shù)字電路的原理對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行電流放大，從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。通過(guò)滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)改變輸入信號(hào)的頻率，然后通過(guò)選頻網(wǎng)絡(luò)將頻率調(diào)節(jié)到預(yù)期值，再通過(guò)電壓放大器調(diào)節(jié)音調(diào)的大小，最后信號(hào)傳輸?shù)紻類(lèi)功放芯片。通過(guò)電流放大促使功率放大來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器工作，最終達(dá)到數(shù)字信號(hào)放大的設(shè)計(jì)要求和預(yù)期效果。
四、數(shù)字?jǐn)U音器硬件設(shè)計(jì)
4.1電源電路設(shè)計(jì)
本文主要采用橋式整流電路，該電路的原理比較簡(jiǎn)單。電源電路將220V的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?2V的直流電壓，電源電路原理如圖2所示。
利用變壓器的特性將220V的電壓轉(zhuǎn)化為一個(gè)低壓交流電，然后經(jīng)橋式整流電路轉(zhuǎn)變成脈動(dòng)的直流電加到電容C9，再經(jīng)過(guò)濾波作用產(chǎn)生一個(gè)15V的直流電壓，這部分電壓提供給功率放大器；15V直流電壓經(jīng)過(guò)LM7812的降壓作用產(chǎn)生一個(gè)12V的直流電壓，該直流電壓符合運(yùn)算放大器工作的要求。
4.2音量調(diào)整電路設(shè)計(jì)
音量調(diào)整電路的核心器件是一個(gè)電位器R10，R10的主要作用就是分壓。按照一定的規(guī)律或比例在變阻器上滑動(dòng)浮點(diǎn)，產(chǎn)生不同的輸出值，從而完成音量的調(diào)整和改變。
4.3音調(diào)調(diào)整電路設(shè)計(jì)
音調(diào)調(diào)整電路設(shè)計(jì)采用的是反比例運(yùn)算放大器，由電阻和電容形成一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)改變電容兩極板間的距離和正對(duì)面積來(lái)改變電容的大小，從而改變網(wǎng)絡(luò)的頻率以實(shí)現(xiàn)音調(diào)的調(diào)整。
4.4數(shù)字功放
D類(lèi)功放對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，損耗幾乎為零，因此電源的利用率非常高。本文設(shè)計(jì)主要以D類(lèi)功放為主。功率放大電路由4個(gè)組成部分，分別是電路供電、信號(hào)輸入、功放處理和信號(hào)輸出n。數(shù)字功放芯片采用TDA8932芯片。輸入的音頻模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)脈沖寬度調(diào)制處理后，按照一定的比例形成一個(gè)脈沖鏈，被放大的信號(hào)再由低通濾波器將高頻部分濾除，得到一個(gè)被放大的輸入信號(hào)波形來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，最終達(dá)到數(shù)字信號(hào)放大的目的。
本文設(shè)計(jì)的數(shù)字?jǐn)U音器主要由4個(gè)重要組成部分，分別是電源電路、音量調(diào)整電路、音調(diào)調(diào)整電路和數(shù)字功放電路，每個(gè)組成部分都起著至關(guān)重要的作用。音頻信號(hào)經(jīng)電流放大，從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，最終達(dá)到音頻放大、音調(diào)和音量調(diào)節(jié)的效果。
結(jié)語(yǔ)
隨著科技的更新，人們生活水平的提高，人們對(duì)生活的品質(zhì)要求越來(lái)越高。作為比較成熟的新技術(shù)之一的藍(lán)牙技術(shù)，在無(wú)線系統(tǒng)中將應(yīng)用的更廣泛。為了順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要，我們應(yīng)該致力于完善藍(lán)牙技術(shù)，并讓它應(yīng)用得更加廣泛。
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