音響放大器課程設計

1、課程設計任務書學生姓名： 趙雅麗 專業(yè)班級： 通信0906 指導教師： 劉新華 工作單位： 信息工程學院 題 目: 初始條件：要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）時間安排：（1）第18周理論講解。（2）第19周理論設計、實驗設計及安裝調試。地點：鑒主13樓通信工程綜合實驗室、鑒主15樓通信工程實驗室（1） 指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3861 摘 要 PAGEREF _Toc3861 I HYPERLINK l _Toc16582 Abstr

2、act PAGEREF _Toc16582 II HYPERLINK l _Toc5447 1. 緒論 PAGEREF _Toc5447 4 HYPERLINK l _Toc15032 1.2.設計任務及要求 PAGEREF _Toc15032 4 HYPERLINK l _Toc634 2. 設計方案 PAGEREF _Toc634 5 HYPERLINK l _Toc24611 3. 硬件電路設計 PAGEREF _Toc24611 7 HYPERLINK l _Toc20684 4. 仿真及分析 PAGEREF _Toc20684 15 HYPERLINK l _Toc10395 5.

3、實物制作 PAGEREF _Toc10395 17 HYPERLINK l _Toc4031 6. 設計心得及體會 PAGEREF _Toc4031 20 HYPERLINK l _Toc2766 參考文獻 PAGEREF _Toc2766 21 HYPERLINK l _Toc21404 附錄 PAGEREF _Toc21404 22武漢理工大學模擬電子技術基礎課程設計PAGE III摘 要在音響放大器的制作過程中，控制該電路的主要核心電路是幾個放大器的設計，其中主要包括：話音放大器，混合前置放大器，音調控制器，功率放大器等。隨著電子技術的發(fā)展 ，話音放大器被廣泛的應用到一系列放音設備中，混

4、合前置放大器 也在電路和數(shù)字電子電路的設計和制作過程中不可缺少的電路部分。功率放大器的運用使電子產(chǎn)品的成本大大減少，并且設計簡單，易于操作，可靠性好的優(yōu)點。音響放大器的設計目的是為了更好的掌握集成功率放大器內部電路工作原理，學會其外圍電路的設計與主要性能參數(shù)測量方法以及掌握音響放大器的設計與電子線路系統(tǒng)的裝試和調試技術。本次設計分為四的主要步驟：一 ：構思和設計 ，話音放大器，混合前置放大器，音調控制級和功率放大級。二：根據(jù)設計要求和選擇的電路通過計算選擇元器件和參數(shù)，并準確無誤的設計好要設計的電路原理圖。 本次設計主要介紹了音響放大器的設計過程，其主要內容包括緒論、設計方案的選取、硬件電路設

5、計、仿真機分析、實物制作等。其中在緒論中主要介紹了設計的目的及意義以及電子技術的發(fā)展，設計方案的選取中對比了各種方案的優(yōu)缺點，在硬件電路設計這一章中介紹了音響放大器各個分電路的工作原理以及參數(shù)的計算，仿真機分析中主要是仿真圖形的得出，在實物制作這一章中主要內容是對調試過程的分析。AbstractIn audio amplifier production process, control of this circuit main core circuit is several amplifier design, which mainly includes: audio amplifier, mi

6、xed pre-amplifier, tones controller, power amplifiers, etc. With the development of electronic technology, voice amplifier is widely applied to a series of playback equipment, mixing the preamplifier also in circuit and digital circuit design and manufacture process the essential circuit parts. Powe

7、r amplifier apply make the electronic product cost decrease greatly, and design is simple and easy to operate, reliability good points. Audio amplifiers are designed to better grasp integration power amplifier circuit inside the working principle, learn its periphery circuit design and the main prop

8、erty parameter measurement method and mastering sound amplifier design and electronic circuit system loading test and debug technology. This design is divided into four main steps: a: design and design, the voice of amplifier, mixing the preamplifier, tone control level and power amplifier level. 2:

9、 according to the design requirement and the choice of circuit through computation select components and parameters, and accurate design good to design the circuit principle diagram. This design mainly introduces the design process of audio amplifier, its main content includes introduction, design s

10、cheme selection, hardware circuit design, analysis and physical real-tim make etc. Among the introduction of mainly introduced the design purpose, significance and the development of electronic technology, the selection of design scheme comparison of various scheme, the hardware circuit design in th

11、is chapter introduces the audio amplifier various points electric circuit principle of work and parameter calculation, simulator is largely a function of the simulation analysis of draw the conclusion that in making of objects in this chapter is main content to debugging process analysis. PAGE 21緒論新

12、舊世紀的的交替,不是一個簡單的更迭,而是事物不斷發(fā)展,循序漸進的過程。新世紀帶來的是新的起點，新的追求，新的開拓。近幾年來,計算機技術進入了前所未有的快速發(fā)展時期,隨著電子信息技術的發(fā)展關于音響放大器在電子技術基礎中所出的位置越來越來重要，它不僅是電子信息類專業(yè)的一個重要部分，而且在其它類專業(yè)工程中也是不可缺少的。放大器電路作為子系統(tǒng)的應用，發(fā)展更是迅速，以成為新一代電子設備不可缺少的核心部件，其現(xiàn)實生活中的運用也是非常普遍和廣泛。音響技術的發(fā)展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場效應管四個階段。1906年美國的德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開創(chuàng)了揉電聲技術的先河。1927年貝爾實驗室發(fā)明了

13、負反饋NFB（Negative feedback）技術后，使音響技術的發(fā)展進入了一個嶄新的時代，比較有代表性的如“威廉遜”放大器，而1947年威廉遜先生在一篇設計Hi-Fi（High Fidelity）放大器的文章中介紹了一種成功運用負反饋技術，成為了Hi-Fi史上一個重要的里程碑。 1.1。設計目的及意義音響放大器的設計目的是為了更好的掌握集成功率放大器內部電路工作原理，學會其外圍電路的設計與主要性能參數(shù)測量方法以及掌握音響放大器的設計與電子線路系統(tǒng)的裝試和調試技術。本次設計分為四的主要步驟：一 ：構思和設計 ，話音放大器，混合前置放大器，音調控制級和功率放大級。二：根據(jù)設計要求和選擇的電路

14、通過計算選擇元器件和參數(shù)，并準確無誤的設計好要設計的電路原理圖。 1.2.設計任務及要求利用分離元件或集成電路制作一個音響放大器，可以放大話筒信號或毫伏級音頻信號。技術指標如下：a輸出功率：0.5W；b負載阻抗：4歐姆；c頻率響應：fLfH=50Hz20KHz；d 輸入阻抗：20K歐姆；e整機電壓增益： 50dB；電路要求有獨立的前置放大級（放大話筒信號）;電路要求有獨立的功率放大級。設計方案方案一 ：采用鎖環(huán)頻率相合成技術外加音響放大器采用鎖相環(huán)頻率合成技術，先用鎖相環(huán)頻率合成產(chǎn)生一定范圍的頻率，在通過傳感器把接收到的頻率信號轉化音頻信號。再通過低通濾波器把頻率控制在音頻所需要的頻率范圍。它

15、的優(yōu)點就是工作頻率可調，也可以達到很高的頻率分辨率；缺點是要求使用的濾波器通帶可變，實現(xiàn)很困難。具體方案如3-1所示：晶振整形電路晶振整形電路R分頻器鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器可變分頻器圖3-1 鎖環(huán)頻率相合成技術框圖方案二：采用直接數(shù)字式頻率合成器DDS技術外加音響放大器采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)，是用RAM存儲所需波形的量化信息，按照不同頻率要求以頻率控制字K為步進對相位增量進行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在內存里。DDS具有相對帶寬很寬、頻率轉換時間極短、頻率分辨率高等優(yōu)點；另外，全數(shù)字化結構便于集成，輸出相位連續(xù)，頻率、相位和幅度也可實現(xiàn)程控。但在方案中需要一塊FPGA

16、,一塊雙口RAM,那么設計的成本較高。同時電路也不好仿真。實現(xiàn)起來也比較困難。方案三：采用直接給定的音頻信號外加音響放大器采用直接所定的音頻信號，是由MP3、數(shù)字激光（CD）、或DVD-Audio等現(xiàn)代音頻信號設備，直接給音響放大器。此電路簡單，其優(yōu)點是：在音頻信號具有直接給定的音頻頻率，在頻率方面沒有失真效果，而且具有混響器的效果。它的設計簡單可靠，軟硬可相互補充各自的缺點。同時音響效果也比較好。其結構框圖如3-2所示話音放大器話音放大器磁帶放音機混合前值放大器音調控制器功率放大器本設計中，采用方案三，即直接所給定的音頻信號，輸入信號是由磁帶放音機所提供。設計采用這種方案主要是因為：此電路簡

17、單，其優(yōu)點是：在音頻信號具有直接給定的音頻頻率，在頻率方面沒有失真效果，而且具有混響器的效果。本次設計采用這種方案主要是因為：它的設計簡單可靠，軟硬可相互補充各自的缺點。同時音響效果也比較好硬件電路設計本設計由語音放大器、電子混響器、混合前置放大器、音調控制器及功率放大器五部分組成。其工作原理如下：當語音信號由話筒輸出后，進入語音放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘栠B同磁帶放音機產(chǎn)生的信號一同進入混合前置放大器，并進行放大。放大后的信號進入音調控制器，然后進入功率放大器進行功率放大后，由揚聲器輸出聲音。接下來我們詳細的分析各級的結構原理。3.1語音放大器的介紹說明由于話筒的輸出

18、信號一般只有5mV左右，而輸出阻抗達到20k 亦有低輸出阻抗的話筒，（如20 ，200 等)，所以話筒放大器的作用是不失真地放大聲音信號(最高頻率達到10kHz)。其輸入阻抗應遠大于話筒的輸出阻。如圖3.1.1 AvF=1+Rf/R2 （3.1.1）Ri=R1 (R1一般取幾十千歐)耦合電容C1、C3可根據(jù)交流放大器的下限頻率fL來確定，一般取 C1 = C3 = (310）1/ 2pRLfL （3.1.2）反饋支路的隔直電容C2一般取幾微法。圖3.1.1語音放大器原理圖 V0= （RFV1/R1+RFV2/R2） （3.2.1）上式中 ， U1為話筒放大器輸電壓 ，U2為錄音機輸出電壓混合前

19、置放大電路圖3.2.2混合前置放大器3.2音調控制器1.音調控制器主要是控制、調節(jié)放大器的幅頻特性，理想的控制曲線如圖3.3.1所示，圖中f0(等于1kHz)表示中音頻率，要求Av0=0dB; fL1 表示低音頻轉折（或截止）頻率，一般為幾十赫茲；fL2（等于10 fL1）表示低音頻區(qū)的中音頻轉折頻率; fH1表示高音頻區(qū)的中音頻轉折頻率；fH2（等于10fH1 ）表示高音頻轉折率，一般為幾十千赫茲。 圖3.3.1音調控制器理想的控制曲線由圖可見，音調控制器只對低音頻與高音頻的增益進行提升與衰減，中音頻的增益保持0 dB不變，因此，音調控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器構成。由運算放大器構

20、成的音調控制器，如圖3.3.2所示。這種電路調節(jié)方便，元器件較少，在一般收錄音響放大器中應用較多。下面分析該電路的： 設電容C1 = C2 C3 , 在中低音頻區(qū),C3 可以視為開路,在中高音頻區(qū),C1,C2 可視為短路。 ( 1).當ff0 時，音調控制器的低頻等效電路如圖3.3.3所示。其中，圖（a）為滑臂在最右端，對應于低頻衰減最大的情況。分析表明，圖（a）所示電路是一個一介有源低通濾波器，其增益函數(shù)的表達式為： A（j）= - （3.3.1）式中 ，1=1/（RP1C2）或 fl1=1/(2RP1C2)，2=（RP1+R2）/（RP1R2C2）或fl2 =(R1+R2)/(2RP1R2

21、C2)(2).當ff0時，音調控制器的高頻等效電路如圖3.3.4所示。圖3.3.4音調控制器的高頻等效電路由于此時可將C1，C2視為短路，R4與R1，R2組成星型連接，轉換成三角形連接后的電路如圖3.3.5所示，其電阻的關系為： Ra=R1 +R4+( R1R4 /R2) Rb =R4 +R2 +（R4R2 /R） （3.3.3） Rc=R1 +R2 +（R2R1/R4）若取R1=R2=R4 ，則式（3.3.3）為： Ra=Rb=Rc=3R1=3R2=3R4圖取的高頻等效電路如圖3.3.6所示，其中，圖（a）為RP2的滑臂在最在最左端時，對于高頻提升最大的情況：圖（b）為RP2的滑臂在最右端時

22、，對應于高頻衰減最大的情況。圖3.3.5電路等效如 圖3.3.6高頻等效電路（a）為高頻提升；（b）為高頻衰減分析表明，圖（a）所示電路為一價有源高通波器，其增益函數(shù)的表達式為A（jw）= （3.3.4）式中w=1/(Ra+R3)C3或fH1=1/ 2（Ra+R3）C3w4=1/(R3 .C3) 或fH2 =1/(2R3C3)與分析低頻等效電路的方法相同（從略），得到下列公式。(2).f f H2時，C3 視為短路，此時電壓增益 AVH=（Ra+R3）/R3同理可以得出圖（B）所示電路的相應的表達式，其增益相對于中頻增益為衰減量。音調控制器高頻時的幅頻特性曲線3.3.1中右半部分實線所示。實際

23、應用中 ，通過先提出對低頻區(qū)（或）和(或( EQ )即 =. =/ 3.3功率放大器功率放大器(簡稱功放)的作用是給音響放大器的負載RL(揚聲器)提供一定的輸出功率.當負載一定時,希望輸出的功率盡可能大,輸出信號的非線性失真盡可能地小,效率盡可能高,功率放大器的常見電路形式有OTL（單電源供電的互補推挽電路）電路和OCL（乙類雙電源互補對稱功率放大電路）電路,有用集成運算放大器(簡稱運放)和晶體管組成的功率放大器,也有專用集成電路功率放大器。3.3.1集成運放與晶體管組成的功率放大器由集成運放與晶體管組成的OCL功率放大器電路如圖3.4.1所示，其中，運放為驅動級，晶體管T1T4級成復合式晶體

24、管互補對稱電路圖3.4.1集成運放與晶體管組成的功率放大器3.3.2電路工作原理三極管T1、T2為相同類型的NPN管，所組成的復合管仍為NPN型。T3、T4為不同類型的晶體管，所組成的復合管的導電極性由第一只決定，即為PNP型。R4、R5、RP2及二極管D1、D2所組成的支路是兩對復合管的基極偏置電路，靜態(tài)是支路電流I0可由下式計算： I0=(2Vcc-2VD)/(R4+R5+RP2) （3.4.1）(3.4.1)式中，VD為二極管的正向壓降。為減小靜態(tài)功耗和克服交越失真，靜態(tài)時T1、T3應工作在微導通狀態(tài)，即滿足下列關系：VAB/VD1+VD2/BE1+VBE3 稱此狀態(tài)為有甲乙類狀態(tài)。二極

25、管D1、D2與三極管T1、T3應為相同類型的半導體材料，如圖D1、D2為硅二極管2CP10，則T1、T3也應為三極管。RP2用于調整復合管的微導通狀態(tài)，其調節(jié)范圍不能太大，一般采用幾百歐姆或1K電位器（最好采用精密可調電位器）。安裝電路時首先應使RP2的阻值為零，在調整輸出級靜態(tài)工作電流或輸出波形的交越失真時再逐漸增大阻值。否則會因RP2的阻值較大而使復合管損壞。R6、R7用于減小復合管的穿透電流，提高電路的穩(wěn)定性，一般為幾十歐姆至幾百歐姆，R8、R9為負反饋電阻，可以改善功率放大器的性能，一般為幾歐姆。R10、R11稱為平衡電阻使T1、T3的輸出對稱，一般為幾十歐姆至幾百歐姆。R12、C3稱

26、為消振網(wǎng)絡，可改善負載為揚聲器時的高頻特性。因揚聲器呈感性，易引起高頻自激，此容性網(wǎng)絡并入可使等效負載呈阻性。此外，感性負載易產(chǎn)生瞬時過壓，有可能損壞晶體三極管T2、T4。R12、C3的取值視揚聲器的頻率響應而定，以效果最佳為好。一般R12為幾十歐姆，C3為幾千皮法至0.1F。功放在交流信號輸入時的工作過程如下：當音頻信號Vi為正半周時，運放的輸出電壓Vc上升，VB亦上升，結果T3、T4截止，T1、T2導通，負載RL中只有正向電流iL，且隨Vi增加而增加。反之，當Vi為負半周時，負載RL中只有負向電流iL且隨Vi的負向增加而增加。只有當Vi變化一周時負載RL才可獲得一個完整的交流信號。靜態(tài)工作

27、點設置：設電路參數(shù)完全對稱。靜態(tài)時功放的輸出端O點對地的電位應為零，即VO=0，常稱O點為“交流零點”。電阻R1接地，一方面決定了同相放大器的輸入電阻，另一方面保證了靜態(tài)時同相端電位為零，即V+=0。由于運放的反相端經(jīng)R3、RP1接交流零點，所以V-=0。故靜態(tài)時運放的輸出Vc=0。調節(jié)RP1電位器可改變功放的負反饋深度。電路的靜態(tài)工作點主要由I0決定，I0過小會使晶體管T2、T4工作在乙類狀態(tài)，輸出信號會出現(xiàn)交越失真，I0過大會增加靜態(tài)功耗使功放的效率降低。綜合考慮，對于數(shù)瓦的功放，一般取I0=1mA3mA，以使T2、T4工作電甲乙類狀態(tài)。仿真及分析4.1.話筒放大級仿真圖3.1話放級仿真4

28、.2.二級放大仿真圖3.2二級放大仿真4.3.音調控制電路仿真圖3.3音調控制電路仿真實物制作實踐表明，新安裝完成的電路板，往往難于達到預期的效果。這是因為人們在設計時，不可能周全地考慮到元件值的誤差、器件參數(shù)的分散性等各種復雜的客觀因素，此外，電路板安裝中仍有可能存在沒有查出的錯誤。通過電路板的測試和調整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設計方案的不足，并查出電路安裝中的錯誤，然后采取措施加以改進和糾正，就可使之達到預定的技術要求。5.1話筒放大器與混合前置放大器調試1.設計電路由話筒放大與混合前置放大兩級電路組成。其中第一部分A1組成同相放大器，具有很高的輸入阻抗，能與高阻話筒配接作為話筒放大器電路，其放大倍

29、數(shù)Av1為Av1=1+ R12/R11=8.5（18.5dB） （5.1.1）四運放LM324的頻帶雖然很窄（增益為1時，帶寬為1MHz），但這里放大倍數(shù)不高，故能達到fH= 10kHz的頻響要求。混合前置放大器的電路由運放A2組成，這是一個反向加法器電路，電壓V02的表達式為 （5.1.2）根據(jù)圖5.1.1的增益分配，混合級的輸出電壓V0237.5mV，而話筒放大器的輸出V01已經(jīng)達到了V02的要求，即V01=Av1V11=42mV，所以取R21=R22。錄音機輸出插孔的信號V12一般為100mV，已經(jīng)遠大于V02的要求，所以對V12要進行適當衰減，否則輸出會產(chǎn)生失真。取R23=100k，R

30、22=R21=39k。5.2 音調控制器的調試1.音調控制器的設計及參數(shù)的確定音調控制器的電路如圖6.2.1所示。運算放大器選用單電源供電的四運放LM324，其中RP33稱為音量控制電位器，其滑臂在最上端時，音箱放大器輸出最大功率。根據(jù)低頻區(qū)fLX與高頻區(qū)fHX處提升量或衰減量x(dB)與轉折頻率關系得到轉折率fL2及fH1： 則 則 當ffL1時C32可視開路則 AvL=（RP31+R32）/R3120dBR31、R32、RP31不能取得太大，否則運放漂移電流的影響不可忽略，但也不能太小，否則流過它們的電流將超出運放的輸出能力。一般取幾千歐幾百千歐?，F(xiàn)取RP31=470k，R31=R32=4

31、7k則AvL=（RP31+R32）/R31=1+RP31/R31=11（20.8dB）根據(jù)式fL1=1/2RP31C32得； 取標稱值0.01F，即C31=C320.01F。根據(jù)：Ra=Rb=Rc=3R1=3R2=3所以對等效電路R34=R31=R32=47k，Ra=3R34=141k因為 AvH=（Ra+R33）/R3320dB所以 R33=Ra/10=14.1k取標稱值13K因為 所以 取標稱值510pF 取 RP32=RP31=470k，RP33=10k，級間耦合與隔直電容C34=C35=10F圖5.2.1音調控制電路5.3 功率放大器調試功率放大器(簡稱功放)的作用是給音響放大器的負載

32、RL(揚聲器)提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能地小，功率盡可能的高。有用集成運算放大器(簡稱運放)和晶體管組成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器。（1）.集成運放與晶體管組成的功率放大器由集成運放與晶體管組成的OCL功率放大器電路如圖5.3.1所示。其中，運放為驅動級。晶體管T1T4組成復合式晶體管互補對稱電路。 圖5.3.1 集成運放與晶體管組成的功率放大器由分析電路可得功率放大器的參數(shù)確定如下: R1=47K R2=1K R3=10K R4=11K R5=11K R6=240K R7=240K R8=R9=1K R10=100K R

33、11=100K R12=10K C1=10F C2=10F C3=0.1F RL=8K功放在交流信號輸入時的工作工程如下：當音頻信號Vi為正半周時，運放的輸出電壓VC上升，VB亦上升，結果T3、T4截止，T1、T2導通，負載RL中只有正向電流IL,且隨Vi增加而增加。反之，當Vi為負半周時，負載RL中只有負向電流IL且隨Vi的負向增加而增加。只有當Vi變化一周時負載RL才可獲(2) 集成功率放大器 由兩片LA4100接成的BTL（Balanced Transformerless）功率放大器的電路如圖5.3.2 所示。輸入信號Vi經(jīng)LA4100（1）放大后，獲得同相輸出電壓VO1，其電壓增益AV

34、IR11/RF（40dB）。VO1經(jīng)外部電阻R1、RF2分壓加到LA4100（2）的反輸入端，衰減量為RF2/（R1+RF2）（-40 dB），這樣兩個功率放大器的輸入信號大小相等，方向相同。如果使LA4100（2）的電壓增益AV2=（R2/R11）/RF2AV1，則兩個功放的輸出電壓VO1與VO2大小相等，方向相反，因而RL兩端的電壓VL=2VO1。輸出功率PL=（2VO1）2/RL=4 VO12/RL?？梢娊映葿TL電路形式后，輸出功率在理論上比OTL電路的功率要增加4倍。由于電路不完全對稱，實際上獲得的輸出功率只有OTL電路的23倍。雙聲道集成功率放大器的內部就有兩個完全相同的集成功放，

35、可以接成BTL電路。設計心得及體會 這次的課程設計，把以前我們所學的模電知識有機的結合了起來，組成了一個完整的系統(tǒng)。通過這次的鍛煉，我們不僅動手能力得到了加強，更重要的是學到了很多新的專業(yè)技能知識，經(jīng)驗也更加豐富了。經(jīng)過這一次設計我們認識到實驗是一門能夠提高個人動手能力的一門學科，同時也幫助了我們，怎么樣把書本上理論的知識應用到實踐中去。這次我們也充分利用了網(wǎng)絡的優(yōu)勢，找了很多參考資料。參考了他人的制作方案和經(jīng)驗，再根據(jù)自己的理解和認識設計出了電路圖。可以說網(wǎng)絡的存在也是我們成功的關鍵。 經(jīng)過這段時間的學習研究，基本完成音響放大器的設計。在音響放大器的制作過程中，控制該電路的主要核心電路是幾個

36、放大器的設計，其中主要包括：話音放大器，混合前置放大器，音調控制器，功率放大器等。隨著電子技術的發(fā)展 ，話音放大器被廣泛的應用到一系列放音設備中，混合前置放大器 也在電路和數(shù)字電子電路的設計和制作過程中不可缺少的電路部分。功率放大器的運用使電子產(chǎn)品的成本大大減少，并且設計簡單，易于操作，可靠性好的優(yōu)點。忙碌之后看到屬于自己的這份課程設計，心中也體會到了成功之后的那份喜悅和安慰,也使我在這一段時間留下了一份美好的回憶。參考文獻【1】. 謝自美，閻樹蘭.電子線路設計、實驗、測試（第二版）.武漢：華中科技大學出版社，2000.7【2】. 康華光.電子技術基礎（第四版）.北京：高等教育出版社，1999

37、.1【3】. 童詩白.模擬電子技術基礎.第二版.北京:高等教育出版社,1988【4】. 談文心、錢聰、宋云閑.模擬集成電路-原理及應用.西安:西安交通大學出版社，1995【5】.設計競賽組委會編. 全國大學生電子科技競賽.1994-1999.【6】. 張珍華、, 蘇志武 模擬與數(shù)字電路【7】.胡宴如，狄蘇燕.模擬電子技術.第二版.北京：高等教育出版社，2004.2【8】.謝自美.電子線路設計實驗測試.第三版.武漢：華中科技大學出版社，2006.8PAGE 37附錄附錄1：元件清單元件數(shù)量元件數(shù)量電容（1微法）1個電容（10微法）9個電容（0.01微法）2個電容（560皮法）1個電容（470微法

38、）1個電容（100微法）2個電容（33微法）1個電容（220微法）2個電容（51皮法）1個電容（560皮法）1個滑動變阻器（10千歐姆）3個滑動變阻器（470千歐姆）2個電阻（10千歐姆）8個電阻（75千歐姆）1個電阻（3千歐姆）2個電阻（47千歐姆）3個電阻（470千歐姆）1個電阻（13千歐姆）1個電阻（600歐姆）1個電阻（8歐姆）1個LM3243塊LA41021個附錄2：電路原理總圖本科生課程設計成績評定表姓 名性 別專業(yè)、班級題 目：答辯或質疑記錄：成績評定依據(jù)：最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）附錄資料：不需要的可以自行刪除 busybox詳解制作根文件系統(tǒng)詳解制作根文件

39、系統(tǒng) 一、FHS（Filesystem Hierarchy Standard）標準介紹當我們在linux下輸入ls / 的時候，見到的目錄結構以及這些目錄下的內容都大同小異，這是因為所有的linux發(fā)行版在對根文件系統(tǒng)布局上都遵循FHS標準的建議規(guī)定。該標準規(guī)定了根目錄下各個子目錄的名稱及其存放的內容：目錄名存放的內容/bin必備的用戶命令，例如ls、cp等/sbin必備的系統(tǒng)管理員命令，例如ifconfig、reboot等/dev設備文件，例如mtdblock0、tty1等/etc系統(tǒng)配置文件，包括啟動文件，例如inittab等/lib必要的鏈接庫，例如C鏈接庫、內核模塊/home普通用戶主

40、目錄/rootroot用戶主目錄/usr/bin非必備的用戶程序，例如find、du等/usr/sbin非必備的管理員程序，例如chroot、inetd等/usr/lib庫文件/var守護程序和工具程序所存放的可變，例如日志文件/proc用來提供內核與進程信息的虛擬文件系統(tǒng)，由內核自動生成目錄下的內容/sys用來提供內核與設備信息的虛擬文件系統(tǒng)，由內核自動生成目錄下的內容/mnt文件系統(tǒng)掛接點，用于臨時安裝文件系統(tǒng)/tmp臨時性的文件，重啟后將自動清除制作根文件系統(tǒng)就是要建立以上的目錄，并在其中建立完整目錄內容。其過程大體包括：編譯安裝busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin

41、、/usr/sbin目錄 利用交叉編譯工具鏈，構建/lib目錄 手工構建/etc目錄 手工構建最簡化的/dev目錄 創(chuàng)建其它空目錄 配置系統(tǒng)自動生成/proc目錄 利用udev構建完整的/dev目錄 制作根文件系統(tǒng)的jffs2映像文件 下面就來詳細介紹這個過程。二、編譯安裝busybox，生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目錄這些目錄下存儲的主要是常用命令的二進制文件。如果要自己編寫這幾百個常用命令的源程序，my god， 這簡直是一個噩夢！好在我們有嵌入式Linux系統(tǒng)的瑞士軍刀busybox，事情就簡單很多。1、從 HYPERLINK / / 下載busybox

42、-1.7.0.tar.bz22、tar xjvf busybox-1.7.0.tar.bz2解包3、修改Makefile文件175 ARCH ?= arm176 CROSS_COMPILE ?= arm-linux- 4、make menuconfig配置busyboxbusybox配置主要分兩部分。第一部分是Busybox Settings，主要編譯和安裝busybox的一些選項。這里主要需要配置：1）、Build Options - Build BusyBox as a static binary (no shared libs)，表示編譯busybox時，是否靜態(tài)鏈接C庫。我們選擇動態(tài)鏈

43、接C庫。2）、Installation Options - Applets links (as soft-links) - (X) as soft-links，表示安裝busybox時，將各個命令安裝為指向busybox的軟鏈接還是硬鏈接。我們選擇軟鏈接。3）、Installation Options - (/work/nfs_root/fs_mini3) BusyBox installation prefix，表示busybox的安裝位置。我們選擇/work/nfs_root/fs_mini34）Busybox Library Tuning。保留Command line editing以支持

44、命令行編輯；保留History size以支持記憶歷史命令；選中Tab completion和Username completion以支持命令自動補全 第二部分是Applets，他將busybox的支持的幾百個命令分門別類。我們只要在各個門類下選擇想要的命令即可。這里我們基本保持默認設置。1）選中Networking Utilities - httpd下的Enable -u option，以啟用http服務器的功能allows the server to run as a specific user5、編譯busyboxmake6、安裝busyboxmake install安裝完成后，可以看到

45、在/work/nfs_root/fs_mini3目錄下生成了binsbinusr/binusr/sbin目錄，其下包含了我們常用的命令，這些命令都是指向bin/busybox的軟鏈接，而busybox本身的大小不到800K：dennisdennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ lsbin linuxrc sbin usrdennisdennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ ls -l bintotal 740lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 7 2010-04-03 23:57 addgroup -

46、 busyboxlrwxrwxrwx 1 dennis dennis 7 2010-04-03 23:57 adduser - busyboxlrwxrwxrwx 1 dennis dennis 7 2010-04-03 23:57 ash - busybox-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 749632 2010-04-03 23:57 busyboxlrwxrwxrwx 1 dennis dennis 7 2010-04-03 23:57 cat busybox 而普通PC機上的ls命令就有差不多80K的大?。?dennisdennis-desktop:/work/nf

47、s_root/fs_mini3$ ls -l /bin/ls-rwxr-xr-x 1 root root 78004 2007-09-29 20:51 /bin/ls busybox以它嬌小的身軀容納了數(shù)以百計的命令代碼，實在是讓人佩服不已，其不愧嵌入式系統(tǒng)瑞士軍刀之美譽。據(jù)說，busybox的作者身患絕癥，這更讓人欽佩GNU開源軟件的作者們。 三、利用交叉編譯工具鏈，構建/lib目錄 光有應用程序（命令）是不夠的，因為應用程序本身需要使用C庫的庫函數(shù)，因此還必需制作for ARM的C庫，并將其放置于/lib目錄。my god，要自己寫C庫的源代碼嗎？不用！還記得交叉編譯工具鏈的3個組成部分嗎

48、？交叉編譯器、for ARM的C庫和二進制工具。哈哈，for ARM的C庫是現(xiàn)成的，我們只需要拷貝過來就可以了。遺憾的是：整個C庫目錄下的文件總大小有26M。而我們根文件系統(tǒng)所在分區(qū)不過區(qū)區(qū)16M而已，根本放不下。怎么辦呢？ dennisdennis-desktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ du -s -si /work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib26M /work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib 需要C庫目錄下所有的文件嗎？no，absolutely no!

49、讓我們來分析一下glibc庫目錄下內容的組成。該目錄下的子目錄和文件共分8類： 目標文件，如crtn.o，用于gcc鏈接可執(zhí)行文件 libtool庫文件（.la），在鏈接庫文件時這些文件會被用到，比如他們列出了當前庫文件所依賴的其它庫文件，程序運行時無需這些文件 gconv目錄，里面是各種鏈接腳本，在編譯應用程序時，他們用于指定程序的運行地址，各段的位置等 靜態(tài)庫文件（.a），例如libm.a，libc.a 動態(tài)庫文件 （.so、.so.0-9*） 動態(tài)鏈接庫加載器ld-2.3.6.so、ld-linux.so.2 其它目錄及文件很顯然，第1、2、3、4、7類文件和目錄是不需要拷貝的。由于動態(tài)

50、鏈接的應用程序本身并不含有它所調用的C庫函數(shù)的代碼，因此執(zhí)行時需要動態(tài)鏈接庫加載器來為它加載相應的C庫文件，所以第6類文件是需要拷貝的。除此之外，第5類文件當然要拷貝。但第5類文件的大小也相當大。dennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ du -c -si *.so* 7.2M total 需要全部拷貝嗎？非也，非也！其實，需要哪些庫完全取決于要運行的應用程序使用了哪些庫函數(shù)。如果我們只制作最簡單的系統(tǒng)，那么我們只需要運行busybox這一個應用程序即可。通過執(zhí)行 dennisdennis-des

51、ktop:/work/nfs_root/fs_mini3$ arm-linux-readelf -a bin/busybox | grep Shared0 x00000001 (NEEDED) Shared library: libcrypt.so.10 x00000001 (NEEDED) Shared library: libm.so.60 x00000001 (NEEDED) Shared library: libc.so.6 可知：busybox只用到了3個庫：通用C庫（libc）、數(shù)學庫（libm）、加密庫（libcrypt），因此我們只需要拷貝這3個庫的庫文件即可。但是每個庫都有4

52、個文件，4個文件都要拷貝嗎？當然不是。 dennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ ls -l libcrypt.-*-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 30700 2008-01-22 05:32 libcrypt-2.3.6.so-rw-r-r- 1 dennis dennis 23118 2008-01-22 05:32 libcrypt.alrwxrwxrwx 1 dennis dennis 13 2008-12-22 15:38 libcrypt.so - libcryp

53、t.so.1lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 17 2008-12-22 15:38 libcrypt.so.1 - libcrypt-2.3.6.sodennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ ls -l libm.-*-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 779096 2008-01-22 05:31 libm-2.3.6.so-rw-r-r- 1 dennis dennis 1134282 2008-01-22 05:32 libm.alrwxrwxrwx

54、1 dennis dennis 9 2008-12-22 15:38 libm.so - libm.so.6lrwxrwxrwx 1 dennis dennis 13 2008-12-22 15:38 libm.so.6 - libm-2.3.6.sodennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ ls -l libc.-*-rwxr-xr-x 1 dennis dennis 1435660 2008-01-22 05:48 libc-2.3.6.so-rw-r-r- 1 dennis dennis 2

55、768280 2008-01-22 05:31 libc.a-rw-r-r- 1 dennis dennis 195 2008-01-22 05:34 libc.solrwxrwxrwx 1 dennis dennis 13 2008-12-22 15:38 libc.so.6 - libc-2.3.6.so 4個文件中的.a文件是靜態(tài)庫文件，是不需要拷貝的。另外3個文件是： 實際的共享鏈接庫：libLIBRARY_NAME-GLIBC_VERSION.so。當然需要拷貝。 主修訂版本的符號鏈接，指向實際的共享鏈接庫：libLIBRARY_NAME.so.MAJOR_REVISION_VERS

56、ION，程序一旦鏈接了特定的鏈接庫，將會參用該符號鏈接。程序啟動時，加載器在加載程序前，會檢索該文件。所以需要拷貝。 與版本無關的符號鏈接，指向主修訂版本的符號連接（libc.so是唯一的例外，他是一個鏈接命令行：libLIBRARY_NAME.so，是為編譯程序時提供一個通用條目）。這些文件在程序被編譯時會被用到，但在程序運行時不會被用到，所以不必拷貝它。關于共享庫的2個符號鏈接的作用的特別說明：當我們使用gcc hello.c -o hello -lm編譯程序時，gcc會根據(jù)-lm的指示，加頭（lib）添尾（.so）得到libm.so，從而沿著與版本無關的符號鏈接（libm.so - li

57、bm.so.6）找到libm.so.6并記錄在案（hello的ELF頭中），表示hello需要使用libm.so.6這個庫文件所代表的數(shù)學庫中的庫函數(shù)。而當hello被執(zhí)行的時候，動態(tài)鏈接庫加載器會從hello的ELF頭中找到libm.so.6這個記錄，然后沿著主修訂版本的符號鏈接（libm.so.6 - libm-2.3.6.so）找到實際的共享鏈接庫libm-2.3.6.so，從而將其與hello作動態(tài)鏈接?？梢?，與版本無關的符號鏈接是供編譯器使用的，主修訂版本的符號鏈接是供動態(tài)鏈接庫加載器使用的，而實際的共享鏈接庫則是供應用程序使用的。通過以上分析，我們只需要拷貝3個庫（每個庫各1個主修

58、訂版本的符號鏈接和1個實際的共享鏈接庫）以及動態(tài)鏈接庫加載器（1個符號鏈接和1個實體文件）。步驟如下：dennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ mkdir /work/nfs_root/fs_mini3/lib dennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp libcrypt-* /work/nfs_root/fs_mini3/libdennisdennis-desktop:/work/tools/g

59、cc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp -l libcrypt.so.* /work/nfs_root/fs_mini3/libdennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp libm-* /work/nfs_root/fs_mini3/libdennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp -l libm.so.* /work/nfs_root/fs_mini3/

60、libdennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp libc-* /work/nfs_root/fs_mini3/libdennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp -l libc.so.* /work/nfs_root/fs_mini3/lib dennisdennis-desktop:/work/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib$ cp -l