安徽工贸职业技术学院
电子产品生产工艺
调研汇报
姓名:叶守婷 王娜
学号:050530 050522
专业:应用电子技术
.4.15--.5.28
目录
一、功放工作原理
1.1功率放大器介绍
1.2 TDA2030A 工作原理
1.3 介质共振混合音响发声原理
1.5功率放大器种类 1.4 功率放大器工作原理 1.6 组成 |
2.1输出功率
2.2频率响应
2.3失真
2.4动态范围
2.5信噪比
2.6输出阻抗和阻尼系数
三、阻抗匹配及防护方法
3.1 功率放大器阻抗匹配3.2 功率放大器防护 | |
四、功率放大器特点
4.1晶体管功放和电子管功放
4.2甲类功放和乙类功放
4.3纯后级功放和单声道功放
4.4电子管功放输出级特点
五、功率放大电流特点
六、使用功放应注意事项
6.1 注意事项
6.2收藏时应注意问题
参考文件 总结
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1.1功率放大器介绍
利用三极管电流控制作用或场效应管电压控制作用将电源功率转换为根据输入信号改变电流。因为声音是不一样振幅和不一样频率波,即交流信号电流,三极管集电极电流永远是基极电流β倍,β 是三极管交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过电流会等于基极电流β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,
就得到了电流(或电压)是原先β 倍大信号, 这现象成为三极管放大 作用。 经过不停电流放大, 就完成了功率放大。 |
1.2 TDA2030A工作原理
TDA2030A由左右两个声道组成,其中W101为音量调整电位器,
W102低音调整电位器,W103 为高音调整电位器。TDA2030A输入音频
信号经音量和音调调整后由C106、C206送到TDA2030A集成音频功
率放大器进行功率放大。
单相桥式整流电路是工程上最常见单相整流电路,整流电路在工作
时,电路振中四只二极管全部是作为开关利用,依据图TDA2030A电
路图可知:当正半周时,二极管D1、D3导通(D2、D4截止),在负
载电阻上得到正弦波正半周;当负半周时,二极管D2、D4导通
(D1、 D3 截止), 在负载电阻上得到正弦波负半周。 在负载电阻上 正、 负半周经过合成, 得到是同一个方向单向脉动电压。 单相桥式
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好看,导线不会乱,也降低出问题几率。
本电路由三个部分组成,即电源电路、左右声道功率放大器及输入
信号处理电源(四运放)。电源变压器将22 OV 交流电降为双l2 V 低
压交流电,经桥式整流后变为±l8 V 直流电,作为功放及运放供电电
源,D 5、R29 组成电源指示电路,以指示电源是否正常,开关K为电
源开关。 四运算放大器GL 3 2 4 A(或LM 3 2 4)及外围元件组成高、
低音控制电路及音频输入信号处理电路,C l 6、Cl 8 分别是两路
信号输入耦合电路, W 1 是两路低音控制电位器, W 电位器, C 2 5、 C 2 6 是输出耦合电容。 G L 3 24 A4 脚和ll 脚分别是 |
正、负电源接线端,3、5脚是接地端。 两路功率放大器用集成电
路是TDA2 0 3 O A, 其1脚为正相输入端,2脚为反相输入端,C 3、
C6分别为左、右两路输入端耦合电容,R l、R4、C2组成IC 1 负反
馈电路,R 6、R7、C5 组成IC 2 负反馈电路,以提升音质。其
5脚、3脚分别接正、负电源,4 脚为输出端,负载接4Q 扬声器时,
其有效功率可达2OW, W 3是两路平衡电位器,w4是两路音量电位
器。
1.3介质共振混合音响发声原理
质传声则刚好处理了一般音响低音不足且体积过大问题, 而结合一 介质共振混合音响刚好就是这二者结合体, 采取振动音响振动介
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之间找到了一个平衡点,优势互补,有着专业音效不说,它还没有
“方”或“圆”之类不足,任由设计师去天马行空地塑造。
输入级 | 前置激励级 | 激励级 | 功率输出级 |
保护电路
经典功率放大器组成图 |
1.4功率放大器工作原理
确保在一定区域内接收级能够接收到满意信号电平,而且不干扰相
邻信道通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置关键组件。按
其工作频带宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器
两种,窄带高频功率放大器通常以含有选频滤波作用选频电路作为
输出回路, 故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器; 宽带高频功 |
率放大器输出电路则是传输线变压器或其它宽带匹配电路,所以又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一个能量转换器件,它将电源供给直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路” 课程中已知,放大器能够根据电流导通角不一样,将其分为甲、乙、
丙三类工作状态。甲类放大器电流流通角为360o,适适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流流通角约等于180o;丙类放大器电流流通角则小于180o。乙类和丙类全部适适用于大功率工作。丙类工作状态输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。 但丙类放大器电流波形失真太大,所以不能用于低频功率放大,只能用于采取调谐回路作为负载谐振功率放大。因为调谐回路含有滤波能力,回路电流和电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上多个按电流流通角来分类工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态丁类放大和戊类放大。丁类放大器效率比丙
类放大器还高, 理论上可达100%, 但它最高工作频率受到开关转换瞬 间所产生器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)。 假如在
电路中为了取得足够大低频输出功率, 必需采取低频功率放大器, 而 |
且低频功率放大器也是一个将直流电源提供能量转换为交流输出能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器共同特点全部是输出功率大和效率高,但二者工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了她们之间有着本质区分。低频功率放大器工作频率低,但相对频带宽度却很宽。比如,自20至0Hz, 高低频率之比达1000倍。所以它们全部是采取无调谐负载,如电阻、变压器等。 高频功率放大器
工作频率高(由几百kHz 一直到几百、 几千甚至几万MHz)
带很窄。 比如, 调幅广播电台(535-1605 kHz 频段范围)频带宽度为
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10kHz, 如中心频率取为1000kHz, 则相对频宽只相当于中心频率百分之一。中心频率越高,则相对频宽越小。所以,高频功率放大器通常全部采取选频网络作为负载回路。因为这后一特点,使得这两种放大器所选择工作状态不一样:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则通常全部工 多年来,宽频带发射机各作于丙类(一些特殊情况可工作于乙类)。
中间级还广泛采取一个新型宽带高频功率放大器,它不采取选频网络作为负载回路,而是以频率响应很宽传输线作负载。这么,它能够在很宽范围内变换工作频率,而无须重新调谐。总而言之可见,
高频功率放大器和低频功率放大器共同之点是要求输出功率大, 效 |
盾,在设计放大器时应依据具体要求,突出部分指标,兼顾其它部分指标。比如实际中有些电路,预防干扰是关键矛盾,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可合适降低等。功率放大器效率是一个突出问题,其效率高低和放大器工作状态有直接关系。放大器工作状态可分为甲类、 乙类和丙类等。为了提升放大器工作效率,它通常工作在乙类、丙类,即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下放大器输出电流和输出电压间存在很严重非线性失真。低频 功率放大器因其信号频率覆盖系数大,不能采取谐振回路作负载,所
以通常工作在甲类状态;采取推挽电路时能够工作在乙类。高频功率放大器因其信号频率覆盖系数小,能够采取谐振回路作负载,故通常工作在丙类,经过谐振回路选频功效,能够滤除放大器集电极电流中谐波成份,选出基波分量从而基础消除了非线性失真。所以,高频功率放大器含有比低频功率放大器更高效率。高频功率放大器因工作于大信号非线性状态,不能用线性等效电路分析,工程上普遍采取解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法物理概念清楚,分析工作状态方便,但计算正确度较低。
以上讨论各类高频功率放大器中, 窄带高频功率放大器: 用于提供足 够强以载频为中心窄带信号功率, 或放大窄带已调信号或实现倍频 功效, 通常工作于乙类、 丙类状态。 宽带高频功率放大器: 用于对
1.5功率放大器种类 |
1.A类放大器
A 类放大器关键特点是:放大器工作点Q设定在负载线中点周围,晶体管在输入信号整个周期内均导通。放大器可单管工作,也能够推挽工作。因为放大器工作在特征曲线线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单,调试方便。但效率较低,晶体管功耗 因为效率比较大,效率理论最大值仅有25%,且有较大非线性失真。
低 现在设计基础上不在再使用。 |
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2.B类放大器
B类放大器关键特点是:放大器静态点在(VCC,0)处,当没有信号
输入时,输出端几乎不消耗功率。在Vi正半周期内,Q1 导通Q2截止,
输出端正半周正弦波;同理,当Vi为负半波正弦波,所以必需用两管
推挽工作。其特点是效率较高(78%),不过因放大器有一段工作在非
线性区域内,故其缺点是"交越失真"较大。即当信号在-0.6V~0.6V
之间时,
Q1Q2 全部无法导通而引发。所以这类放大器也逐步被设计师摒
弃。
3.AB 类放大器 |
D类(数字音频功率)放大器是一个将输入模拟音频信号或PCM数
字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)脉冲信号,然
后用PWM或PDM脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大
器,也称为开关放大器。含有效率高突出优点。 数字音频功率放大
器也看上去成是一个一比特功率数模变换器.放大器由输入信号处理
电路、开关信号形成电路、 大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低
通滤波器(LC)等四部分组成。D类放大或数字式放大器。系利用极
高频率转换开关电路来放大音频信号。
1.含有很高效率,通常能够达成85%以上。
2.体积小,能够比模拟放大电路节省很大空间。
3.无裂噪声接通
4.低失真,频率响应曲线好。外围元器件少,便于设计调试。
A类、B类和AB类放大器是模拟放大器,D类放大器是数字放大 B类和AB类推挽放大器比A类放大器效率高、失真较小,功放器。
晶体管功耗较小,散热好,但B类放大器在晶体管导通和截止状态转换过程中会因其开关特征不佳或因电路参数选择不妥而产生交替失真。而D类放大器含有效率高低失真,频率响应曲线好。外围元器
件少优点。 AB 类放大器和D 类放大器是现在音频功率放大器基础电 |
它和一般D类功率放大器不一样是:1、它不是使用脉冲调宽方法,Tripath 企业发明了一个称作数码功率放大器处理器“DigitalPower Processing (DPP)”数字功率技术,它是T类功率放大器关键。它把通信技术中处理小信号适应算法及估计算法用到这里。输入音频信号和进入扬声器电流经过DPP数字处理后,用于控制功率晶体管导通关闭。从而使音质达成高保真线性放大。 2、它功率晶体管切换
频率不是固定, 无用分量功率谱并不是集中在载频两侧狭窄频带内,
而是散布在很宽频带上。 使声音细节在整个频带上全部清楚可“闻”。
|
3、另外,T类功率放大器动态范围更宽,频率响应平坦。DDP出现,把数字时代功率放大器推到一个新高度。在高保真方面,线性度和传统AB类功放相比有过之而无不及。
1.6组成
射频功率放大器(RFPA)是多种无线发射机关键组成部分。在发射机前级电路中,调制振荡电路所产生射频信号功率很小,需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、 末级功率放大级,取得足够为了取得足够大射频输射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。
出功率,必需采取射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备关键组成部分。 射频功率放大器关 |
二、性能指标
2.1输出功率
输出功率是指功放电路输送给负载功率。现在大家对输出功率测量方法和评价方法很不统一,使用时注意。
它指在一定谐波范围内功放长久工作所能输出最大功率 (严格说 1、 额定功率(RMS)
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度前提不一样时,额定功率数值将不相同。
2、最大输出功率
当不考虑失真大小时,功放电路输出功率可远高于额定功率,还可输出更大数值功率,它能输出最大功率称为最大输出功率,前述额定功率和最大输出功率是两种不一样前提条件输出功率
3、音乐输出功率(MPO)
音乐输出功率MPO是英文MusicPower Outpur 缩写,它是指功放电路工作于音乐信号时输出功率,也就是输出失真度不超出要求值
条件下,功放对音乐信号瞬间最大输出功率。
音乐输出功率能够用来评价功放动态听音效果,比如在平稳音乐过程后面忽然出现了冲击性强打击乐器声音,有功放电路可在瞬间提供很大输出功率给以力度感有使不完劲;有功放却显得力不从心底气不足。为了反应这瞬间突发性输出功率能力能够用音乐输出功率来量度。
4、峰值音乐输出功率(PMPO)
它是最大音乐输出功率,是功放电路另一个动态指标,若不考虑失真度功放电路可输出最大音乐功率就是峰值音乐输出功率。
通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率, 音乐输出功率大于最 |
放大器频响范围应不低于人耳听觉频率范围,所以在理想情况下,主声道音频功率放大器工作频率范围为20-20kHz。国际要求通常音频功放频率范围是40-16kHz±1.5dB。
2.3失真
失真是重放音频信号波形发生改变现象。波形失真原因和种类有很多,关键有谐波失真、互调失真、瞬态失真等。
2.4动态范围
放大器不失真放大最小信号和最大信号电平比值就是放大器动态
范围。实际利用时,该比值使用dB来表示两信号电平差,高保真放大器动态范围应大于90dB。
自然界多种噪声形成周围背景噪声,而周围背景噪声和演奏出现声音强度相差很大,在通常情况下,将这个强度差称为动态范围,优良音响系统在输入强信号时不应产生过载失真,而在输入弱信号时,有不应被本身产生噪声所淹没,为此好音响系统应该含有较大动态范围,噪声只能尽可能降低,但不可能不产生噪声。
2.5信噪比
信噪比是指声音信号大小和噪声信号大小百分比关系,将攻放电
路输出声音信号电平和输出多种噪声电平之比分贝数称为信噪比大 小。
功放输出端和负载(扬声器)所表现出等效内阻抗称为功放输出 |
阻抗。
2.阻尼系数
阻尼系数是指功放电路给负载进行电阻尼能力。
三、阻抗匹配及防护措施
对于关键作用是向负载提供功率放大电路通常称为功率放大电路,其关键特点以下:一是输出功率是指交变电压和交变电流乘积,即交流功率;二是交流功率是在输入为正弦波、输出波形基础不失 真时定义;三是输出功率大,所以消耗在电路内能量和电源提供能量
也大;四是晶体管常常工作在极限应用状态,由此要考虑必需散热方法和过电流、过电压保护方法。
3.1功率放大器阻抗匹配
在全部电子音像设备中,全部有一个功率输出最好方案问题,即为了取得最大功率输出而又不增加电路投资经费,这就是功率放大器和扬声器系统最好组合。
3.2功率放大器防护
功率管是功率放大电路中最轻易受到损坏器件,损坏大部分原因是因为管子实际耗散功率超出了额定数值。另外,若功率放大器和
扬声器失配或扬声器使用中长久过载, 也极易损坏扬声器(或音箱), 所以, 在音响设备中, 防护目标是保护昂贵功放和扬声器, 所以对电 1) 是分立元件稳压电路, 电路中Ri 是过载电流取样电阻, 当其电 |
压大于0.7V时,V13 导通,集电极电位下降,调整管V11断开,电源输出电流。
是可调输出电压模块,功耗达70W,电流可达10A,电压调整率为20.8%,输出电压为1.25~15V,且有短路保护。
当使用开关电源时(比如芯片CWl225),则有专门保护控制端第⑩脚,只要输入过电流或过电压信号,即可达成保护目标。
2).功放级晶体管保护: |
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功率放大晶体管除在使用中必需注意环境温度及选择适宜散热 | |
器外,关键是考虑过电流和过电压保护问题,现在应用集成电路全部设有限流保护和热切断保护功效(如HAl350、HA2211、LM2879等),所以在自制功放时须注意过压保护,图4所表示。依靠R内(电源内阻)和Vl、V2击穿,使过电压不能升高而保护Vl、V2。
3).音箱扬声器系统保护:
音响系统保护有两种意义:一个是音响扬声器过载;另一个不是音频功率过大、而是直流电位偏移,造成无电容隔离OCL或BTL电路扬声器烧毁。过载时,功放电路已经有保护无须另外考虑,这里仅介绍直流偏移组合音响保护电路。
为组合音响保护电路。 从图中能够看出, 当左、 右声道送入音 箱声音信号, 经过R1、 R2 被电容C2、 C3 旁路而无直流偏移时, 整流
V12、 V13 截止, 继电器K 释放切断了音频信号, 保护音箱。 |
电路中C2、C3是滤波电容,C4含有开关机时延时接通音箱功效,避免开机时冲击噪声,V 则含有短路K断电反电动势作用,保护V12、V13晶体管。
四、功率放大器特点
功率放大器简称功放,它能够说是各类音响器材中最大一个家族了。其品牌、型号之多,实在举不胜举。即使全部称为功放,但以其关键用途来说,功放能够分做两个关键类别,这就是专用功放 和民用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅、公共场
所扩声,和录音监听等处所使用功放,通常说在其技术参数上往往会有部分独特要求,这类功放通常称之为专用功放或是专业功放。
4.1晶体管功放和电子管功放
用于Hi-Fi欣赏功放能够分作晶体管功放和电子管功放两大类,以前还有用集成电路或是模块电路Hi-Fi功放,不过现在已经不多见 晶体管功放和电子管功放并不存在着优劣差了。音响技术超级论坛
异,只不过应用器件不一样(一是晶体管,一是电子管),因为两类器件不一样,其物理基理和电路特点也不相同。
电子管电流是电子在真空中受电场力吸引,运动形成。而晶体
管电流是半导体元素外层电子在电场力作用下转移位置形成。 这种 |
分别适应了不一样类别音乐和不一样音乐欣赏者,所以现在Hi-Fi功放中形成了晶体管功放和电子管功放并存情况。不过,若是以品牌、型号、数量而言,晶体管功放所占份额仍是绝对大于电子管功放4.2甲类功放和乙类功放
晶体管功放输出级晶体管工作状态,能够分做甲类和乙类。
所谓甲类,简单地说就是使输出级晶体管在正弦交流信号正负半周时均工作在线性区,而乙类则是仅使输出级晶体管在正弦交流信号 正半周(或是负半周)工作在线性区。因为输出级晶体管工作状态
不一样,使得输出级电源利用效率(即输出功放和耗电功率之比)也不一样。在实用输出电路中,乙类效率要比甲类效率高2-3倍。比如马兰士PM80晶体管功放,在确定供电电源条件下,工作在乙类时输出功率有100W,而在甲类时只有20W.
输出级甲类功放不存在交越失真,而且不管实际输出功率大小,晶体内阻均为恒定。而乙类功放总会有一定交越失真(尽管这种失真可能极小),另外,在大输出时输出级晶体管内阻较小,但在小输出时输出级晶体管内阻却比较大。这些不一样,造成听感上也有不一样,甲类功放声音相对乙类功放而言比较柔和,另外对音?皇低频
控制力也比乙类功放强, 尤其是在鰏在曲旋律, AV 功放是比较轻易满 足, 不过要是对音乐欣赏有较高要求, 通常AV 功放就难于满足了。
失真可能极小), 另外, 在大输出时输出级晶体管内阻较小, 但在小 |
输出时输出级晶体管内阻却比较大。这些不一样,造成听感上也有不一样,甲类功放声音相对乙类功放而言比较柔和,另外对音箱低频控制力也比乙类功放强,尤其是在小音量时低音质感要好部分。甲类功放这些特点,使得甲类功放在实际应用中不需要很大输出功率余量,一台20W-30W甲类功放已经能够把大多数音箱推进得很不错了。
4.3纯后级功放和单声道功放
我们常见功放全部是把放大小信号前置放大器(前级)和功率放
大器(后 级)做在一个机壳中, 这种功放常被称为"合并功放".合并功
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放使用方便,又有比很好性能价格比。但这种合并功放有它部分固有缺点,其中最不好克服就是前级和后级之间相互干扰问题了。为了处理这一问题,于是便把前级和后级分别做在两个机壳中,这么就有了纯后级功放。大多纯后级功放全部是双声道结构形式,但这种结构形式使得两个声道相互干扰问题又不太好处理,为了处理两个声道相互间干扰便又出现了把两个声道分开单声道纯后级功放。
把功率放大器这么一块块地分割开,最关键意义是要提升功放素质,而不是追求这种形式。假如仅仅在形式上实现了相互分开,尽管能够处理相互干扰问题,但其它参数并未显著改善,那么这种分
开对功放提升整体素质来说还是有限。 功率放大器有晶体管和电子管之分, 前级一样也有晶体管和电 |
和纯后级功放配接前级对整个音响系统优劣影响比较大。首先它必需含有一定素质,不然,纯后级或是单声道优点便发挥不出来,甚至有可能把一台劣质前级"毛病"突出出来,整体音效反而更差了。再有,不一样前级后级配合其音色特点不一样,使用者能够依据个人偏爱选择不一样组合形式。
4.4电子管功放输出级特点
电子管功放功率输出级有三种电路类型,一类是有输出变压 器推挽输出电路。这类输出电路类型在电子管功放中占了绝大多数。
在推挽电路中输出变压器中直流成份极少,二次谐波失真也很小,这类电路输出功率能够做得比较大,所以适用范围也比较大。通常说对胆机音色有爱好音响爱好者来说,这类输出级胆机很适宜。不过这类功放,输出变压器设计和工艺至关关键,假如输出变压器设计和工艺上有不足之处,往往这类功放频率响应,瞬态响应就不太理想。另外因为输出变压器制约,所以配接音箱适应范围较小。
五、功率放大电流特点
对功放电路了解或评价,关键从输出功率、效率和失真这三方
面考虑。
1.为得到需要输出功率, 电路须选集电极功耗足够大三极管, 功 2.从能耗方面考虑, 功放输出功率最终是由电源提供, 比如收音机 |
中功放耗电要占整机2/3,所以要十分注意提升电路效率,即输出功
率和耗电功率比值。
3.功放电路输入信号已经几级放大,有足够强度,这会使功放
管工作点大幅度移动,所以要求功放电路有较大动态范围。功放管
工作点选择不妥,输出会有严重失真。
六、 使用功放应注意事项6.1 注意事项 | |
1.TDA2030A含有负载泄放电压反冲保护电路,假如电源电压峰值电压40V话,那么在5脚和电源之间必需插入LC滤波器,二极管限压(5脚因为任何原因产生了高压,通常是喇叭线圈电感作用,使电压等于电源电压)以确保5脚上脉冲串维持在要求幅度内。
2.热保护:限热保护有以下优点,能够轻易承受输出过载(甚至是长时间),或环境温度超出时均起保护作用。
3.和一般电路相比较,散热片能够有更小安全系数。万一结温超出时,也不会对器件有所损害,假如发生这种情况,Po=(当然还有Ptot)和Io就被降低。
4.印刷电路板设计时必需很好考虑地线和输出去耦, 因为这些线路 |
障元件
6.2收藏时应注意问题
1.放在干燥透风地不要放在阴暗潮湿地方
2.常常擦拭、 播放音响
3. 使用音响还原时要定时进行检验 |
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4.播放前将音量开关全部旋转到最左边,播放时不要将音量调到最大
总结
本文是专门为专业人士所提供,非专业人士如有需要亦可参考,不过本文所包含内容并不包含具体细节,比如焊接方法、焊接时注意事项等。
参考文件
[1] 康华光.电子技术基础.模拟部分[M].5版.北京:高等教育
出版, 育出版, |
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