程控音頻功率放大器的設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

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程控音頻功率放大器的設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 黃 特 許建明 陳炯明

【摘要】本文介紹一種操作簡單且音質(zhì)良好的程控音頻功率放大器，本電路通過NE5532對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行前級(jí)放大，并通過鍵盤輸入由msp430單片機(jī)對(duì)放大倍數(shù)進(jìn)行控制，使得音量調(diào)節(jié)相對(duì)傳統(tǒng)的旋鈕調(diào)節(jié)音量大小更加方便。采用TDA2030A作為后級(jí)功率放大器，工作電壓是±15V，功放模塊放大輸出電流進(jìn)而驅(qū)動(dòng)喇叭工作。集成芯片TDA2030A擁有各種保護(hù)電路，能可靠安全的工作。并且，供電電壓從5V至15V均可作為該功放的供電電壓。本設(shè)計(jì)具有小體積、操作簡單、輸出功率大、極小的失真度、音質(zhì)極好等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】程控；單片機(jī)；功率放大器

1 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)采用低噪聲的OPA642作為前級(jí)跟隨，前級(jí)放大部分采用NE5532進(jìn)行兩級(jí)反相放大，NE5532是雙通道低失真運(yùn)放。良好的性能適合應(yīng)用于高保真音頻設(shè)備，作為音頻放大具有保真度高，音色飽滿的特點(diǎn)。音頻信號(hào)經(jīng)前級(jí)放大20dB后接入壓控增益放大模塊，程控部分采用TI公司的TLV5616高精度12位DA，DA輸出通過反相器進(jìn)行反向進(jìn)而控制VCA810的增益。壓控增益放大器后接電壓放大和電流放大，實(shí)現(xiàn)功率放大。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)方框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 前置放大模塊

前置放大模塊的作用是對(duì)輸入的音頻小信號(hào)進(jìn)行放大，且需保證放大后的信號(hào)不失真。大部分的電路都采用集成運(yùn)放，使用集成運(yùn)放可以產(chǎn)生模擬信號(hào)、對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、設(shè)計(jì)成濾波電路以及處理各種非線性或者是線性的電路。目前市場上的集成運(yùn)放具有的種類非常多，而且集成芯片中集成的運(yùn)放個(gè)數(shù)也是不一樣的，有內(nèi)部集成了四個(gè)運(yùn)放的集成芯片，如LUPC324、TLC27M4C、LF347N等，也有單片集成一個(gè)運(yùn)放的，如UA741、LM301、OP07、LM308、OP37、TD07、LF356等。在本設(shè)計(jì)中使用集成運(yùn)放來完成比例運(yùn)算電路的設(shè)計(jì)，由于要保證音頻信號(hào)的音質(zhì)，因而采用NE5532芯片，該芯片作為音頻放大具有音色，保真度高的優(yōu)點(diǎn)。

圖2 程控放大電路

2.2 程控放大模塊

本文摒棄了傳統(tǒng)的使用旋鈕調(diào)節(jié)音量的方式，使用程控方式調(diào)節(jié)整機(jī)音量的大小。使用程控方式的好處就是可以提供接口供其它無線方式對(duì)音量的控制，也如可以使用紅外、藍(lán)牙或者WiFi對(duì)音量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，采用VCA610的AGC管腳的控制電壓是連續(xù)可調(diào)的，控制電壓和輸出增益的函數(shù)關(guān)系為G（dB）=–40×（VC+1）dB（VC為VCA610 第3腳的控制電壓），配合12位高精度的DAC TLV5616進(jìn)行增益的調(diào)節(jié)使得音量的調(diào)節(jié)更加方便。程控放大電路如圖2所示。

2.3 功放模塊

音頻系統(tǒng)中必須要有功率放大電路，它的主要功能就是放大電路的電流以驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲。功率放大電路不僅對(duì)輸入的電壓具有放大作用還對(duì)電路電流進(jìn)行放大。目前功放電路很多，使用最多的是用集成芯片制作的功放。相比于晶體管的功放，電子管功放擁有更好的音色。

本文中選取TDA2030A設(shè)計(jì)的音頻功放，集成芯片TDA2030A具備良好的性能并且上升的速率較高，而且該芯片還擁有瞬態(tài)互調(diào)失真小的優(yōu)點(diǎn)。瞬態(tài)互調(diào)失真決定了功放的好壞，但是市面上很少產(chǎn)品會(huì)規(guī)定瞬態(tài)失真值的大小而TDA2030A就對(duì)瞬態(tài)失真值做出了規(guī)定，因此我們可以根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品。TDA2030A內(nèi)部具有過載保護(hù)電路允許持續(xù)性不間斷的工作，且其能夠可靠的穩(wěn)定工作，不會(huì)損壞器件。是目前價(jià)格低、音質(zhì)好、不需要復(fù)雜的外圍電路的一款高性價(jià)比的集成功率放大芯片。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是采用微控制器的對(duì)程控放大器的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻功率放大器的自動(dòng)調(diào)節(jié)音量，操作簡單，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示音量大小，有一定的智能化和先進(jìn)性，有較好的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.上海﹕上海交通大學(xué)出版社，2013.

［2］童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）［M］.北京﹕高等教育出版社，2015.

［3］曾興雯等.高頻電路原理與分析［M］.西安﹕西安電子科技大學(xué)出版社，2013.

作者簡介：

黃特（1993—），男，湖南岳陽人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于邵陽學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。