【導讀】嘯檢測抑制等功能。本設(shè)計是基于MSP430單片機及其外圍的控制電路來實現(xiàn)的。主要由七大部分組成：。由單片機程控音頻功率放大器、檢測并抑制嘯叫。開關(guān)穩(wěn)壓電源提供12V直流電源為D類音頻功率放大器供電，再經(jīng)降壓為單。片機提供的直流電。視頻等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

　　

【正文】 間 ； (4) 帶內(nèi)部基準、采樣與保持以及自動掃描功能的 10 位 200ksps 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ； (5) 基本時鐘模塊配置 ； 工作原理 主控 單元 主要是通過單片機程控音頻功放，對音頻功放輸出的音頻進行 A/D 檢 測以檢測嘯叫，控制帶阻濾波器的中心頻率以更高效地抑制回嘯 。 通過學習各個引腳的功 能，分別將各部分受控單元連接到對應(yīng)的引腳，以得到單片機的控制。 MSP430G2553 單片機的正常工作需要 直流電 ,因為 DVCC 是接 數(shù)字電源電壓的引腳，因此 DVCC 接 直流電，而開關(guān)電源只提供 12V 直流電，所以需要 LM317芯片將電壓調(diào)節(jié)到 ，以保證系統(tǒng)正常工作。 復位電路是使單片機的機常見的復位電路通常單片機復位電路有兩種：上電復位電路，按鍵復位電路。上電復位電路：上電復位是單片機上電時復位操作，保證單片機上電后立即進入規(guī)定的復位狀態(tài)。它利用的是電容充電的原理來實現(xiàn)的。按鍵復位電路：它不 僅具有上電復位電路的功能，同時它的操作比上電復位電路的操作要簡單的多。如果要實現(xiàn)復位的話，只要按下 RST 鍵即可。它主要是利用電阻的分壓來實現(xiàn)的，在此設(shè)計中，采用按鍵復位電路。 至 是模擬輸入端子。因此，將從拾音電路出來的音頻接入到 ，通過實時 A/D 檢測來檢測嘯叫。另外，將雙路 D 類音頻功率放大器 TPA3112D1 的兩個nFAULT 引腳分別接入到 和 ， 可 使系統(tǒng) 短路錯誤自恢復。 至 是 通用型數(shù)字 I/O 引腳， 因此可通過這些引腳來控制程控電路，實現(xiàn)對 D 類音頻功率放大 器的程控，具體原理在程控電路部分詳細講解。 DVSS 是 接地參考引腳，因此 DVSS 引腳要接地，以保證系統(tǒng)的安全。 主控單元最小系統(tǒng) 主控單元 最小系統(tǒng) 的硬件電路圖如圖 所示。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 DVCC123456789101112131415RST16TEST171819DVSS20U4MSP430G2553FAULT2FAULT1S?SWPB+12 圖 主控單元 最小系統(tǒng) 硬件電路圖 D 類音頻功率放大器電路設(shè)計 芯片介紹 PVCC15PVCC16BSP17CUTP18PGND19CUTP20BSP21BSN22CUTN23PGND24CUTN25BSN26PVCC27PVCC28nSD1nFAULT2GND3GND4GAIN05GAIN16AVCC7AGND8GVDD9PLIMIT10INN11INP12NC13AVCC14U?TPA3112D1 圖 TPA3112D1 芯片管腳示意圖 TPA3112D1 是一款具有 SpeakerGuardTM 的 25W 單聲道、無需外加濾波器的 D 類音頻放大器，運用在電視和消費類音頻設(shè)備中。該芯片供電范圍為 8V~26V；采用 H 橋作為功率輸出級，使得其可在輸出沒有傳統(tǒng)的 LC 濾波器的情況下直接驅(qū)動感性負載；輸入的音頻信號可以是差分形式，其中在 24V 供電情況下，滿負載驅(qū)動 8Ω 的橋接式揚聲器，聲音失真率僅為 %。 TPA3112D1 采用差分信號輸入，經(jīng)調(diào)制后得到兩路驅(qū)動信號分別 DRVP 和 DRVN，這兩路信號事實上為兩路占空比隨輸入信號變化的 PWM，它們和它們的反向信號一起控制 H 橋的橋臂的開關(guān)，實現(xiàn)功率放大輸出，其中控制邏輯的細節(jié)如下文所述。 當 DRVP 與 DRVN 同高同低時， OUTP 與 OUTN 的電壓變化相同，可知負載上沒有電流通過。當 DRVP 高， DRVN 低，此時 OUTP 橋路中上橋臂導通， OUTN 橋路中下橋臂導通，規(guī)定此時負載受到正向電壓；當 DRVP 低， DRVN 高時，此時 OUTP 橋路中下橋臂導通， OUTN 橋路中上橋臂導通，此時負載受到反向電壓。因此在相同輸出的條件下， H 橋的供電電壓是傳統(tǒng)的單橋臂的 D 類放大器的供電電壓的一半。 PWP(TSSOP)封裝的 TPA3112D1 芯片管腳示意圖如圖 所示 。 TPA3112D1 芯片 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 各個管腳定義如 下表 所示。 表 TPA3112D1 引腳定義 分類 引腳名稱 功能作用 電源管腳 PVCC H 橋供電管腳， 所有 PVCC 內(nèi)部相互短接； AVCC 模擬供電管腳； GVDD 高端 FET 的驅(qū)動供電電平，額定電壓 7V，可作為 PLIMIT 供電電平； PGND H 橋的電源地，與 PVCC 對應(yīng)； AGND 模擬地與 AVCC 對應(yīng)； GND 芯片地（ PGND， AGND 和 GND 都跟散熱焊盤地連接在一起）； 音頻輸入 INP 音頻差分信號正端； INN 音頻差分信號負端； 控制 管腳 nSD 待機邏輯信號 ； nFAULT 芯片錯誤狀態(tài)輸出信號 ； PLIMIT 輸出功率調(diào)節(jié)管腳。 GAIN0 增益選擇管腳 GAIN1 增益選擇管腳 功率輸出 OUTP D 類 H 橋正端輸出； OUTN D 類 H 橋負端輸出； BSP D 類 H 橋正端輸出高端 FET 驅(qū)動自舉輸入引腳； BSN D 類 H 橋負端輸出高端 FET 驅(qū)動自舉輸入引腳； 其中， nSD 是待機邏輯信號引腳， TTL 邏輯電平需與 AVCC 匹配 ， 低電平：高阻抗輸出，高電平：正常輸出 ； nFAULT 是 芯片錯誤狀態(tài)輸出信號 引腳 ，電壓需與 AVCC 匹配 ， 將 nSD 與 nFAULT 連接，可在短路錯誤自恢復。否則 ， 當遇到短路錯誤或者 DC 檢測錯誤時 ,需要給周期的 PVCC 才可恢復 ； GAIN0， GAIN1 是 增益選擇管腳 。 PLIMIT是輸出功率調(diào)節(jié)管腳， 設(shè)計時將該管腳與地之間加入 1μ F 電容， 如果直接與 GVDD 相連，則功率調(diào)節(jié)功能無效 。 表 TPA3112D1 芯片增益選擇表 GAIN1:GIN0 增益 00 20dB 01 26dB 10 32dB 11 36dB 工 作原理 在 供電電路 的 設(shè)計 中， 選擇合適的供電電壓，確定電壓范圍要在 8~26V，連接至 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 PVCC 引腳，給 H 橋供電， PVCC 引腳外需要接儲能電容和解耦電容，給 AVCC 供電時，需要在供電電源和 AVCC 之間接入 RC 低通濾波器。 在 音頻輸入電路 的 設(shè)計 中， 差分輸入應(yīng)用中，差分信號一定通過電容與輸入引腳INN 和 INP 相連。如果是單端輸入的應(yīng)用，不使用的引腳要通過電容與地相接 。 另外兩個輸入電容型號應(yīng)一致，選取時也應(yīng)注意耐壓值應(yīng)大于承受電壓，需要留有裕量。 差分音源和單端音源都需要跟 功率放大器 共地 。 在 功率輸出電路 中， 在 BSN 與 OUTN、 BSP 與 OUTP 之間需要接上一個 μ F 的自舉電容，自舉電容應(yīng)選取陶瓷電容，耐壓值需要至少 16V。 H 橋的輸出濾波器采用 LC 濾波器 。 Filter A 的截止頻率一般在 10MHz，用于 EMI 濾波，使用時需要具備的； Filter B 的截止頻率在 30kHz 左右，用于減弱傳統(tǒng) D 類功放的尖峰電流效應(yīng)，由于 TPA3112D1 的先進設(shè)計大大減輕了尖峰電流效應(yīng)， Filter B 在絕大多數(shù)音頻應(yīng)用中可選加或者不加（如果需要在純電阻負載上看 到連續(xù)的模擬信號，需要加入 Filter B）。另外，需要注意的是 Filter 中的磁珠或電感的通流能力，例如： 12V 供電 25W 輸出時需要 的電流，考慮到余量選用 3A 通流能力。 在 功率限制引腳外部電路 中， PLIMIT 引腳的功能是用于限制輸出功率。 PLIMIT 引腳的輸入電壓 VPL 決定了輸出電壓峰峰值 VPP 的最大值，它們之間的關(guān)系式為 VPP,max =4VPL。 PLIMIT 與地之間要有 1μ F 的電容相接。 TPA311D1 采用差分信號輸入，經(jīng)調(diào)制后得到兩路驅(qū)動信號分別為 DRVP 和 DRVN,這兩路信號事實上為兩路占空比隨輸入信號變化的 PWM，它們和它們的反向信號一起控制 H 橋的開關(guān)實現(xiàn)功率放大，在音頻輸入端接入電容與輸入引腳，輸入電容選取公式31： cii fZC ?21? （ ） 公式 31 中 fc 是濾波器的截止頻率， Zi 為輸入阻抗。在 BSP 與 OUT 之間接一個 的自舉電容， 選取陶瓷的，耐壓值在 16V以上。引腳 PLIMIT 用于限制輸出功率，PLIMIT 引腳的輸入電壓 VPL 決定了輸出電壓峰峰值 VPP 的最大值，它與輸入電壓Vp1 的關(guān)系是公式 32 所示 : 1max 4 pVVpp ? （ ） PLIMIT 與地之間要有 1μ F 的電容相接。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 硬件電路圖 D 類音頻功率 放大器 的硬件電路如圖 所示。 LS?PVCC15PVCC16BSP17CUTP18PGND19CUTP20BSP21BSN22CUTN23PGND24CUTN25BSN26PVCC27PVCC28nSD1nFAULT2GND3GND4GAIN05GAIN16AVCC7AGND8GVDD9PLIMIT10INN11INP12NC13AVCC14U?TPA3112D1nFAULT110KR?10KR?10KR?10KR?1uFC?1uFC?1uFC?inU?10K+12+12C?C?C?C?1000pFC?1000pFC?C?C?1000pFC?1000pFC?10KR?10KR?C?C?100uFC?100uFC?100mHL?100mHL?100mHL?100mHL?22uHL?22uHL? 圖 D 類音頻功率放大器的硬件電路圖 拾音電路 及帶阻濾波器電路設(shè)計 芯片介紹 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器 , 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān) 。運算放大器通過外接電阻電路構(gòu)成一個能放大 20 多倍的拾音電路，運放的兩個輸出端接入降低噪聲的芯片輸入通道。 LM358 具有如下 特點 ： ? 直流電壓增益高 (約 100dB)； ? 單電源 (3— 30V)， 雙電源 (177。 一177。 15V)； ? 電源電壓范圍寬 ； ? 低功耗電流 ； ? 適合于電池供電 ； ? 低輸入偏流 ； ? 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 ； ? 共模輸入電壓范圍寬 ； ? 差模輸入電壓范圍寬 ； ? 輸出電壓擺幅大 (0 至 )； 帶阻濾波器電路 由 LM324 和電阻電容組成 RC 濾波電路。 LM324 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)倪\算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 合。 LM324 的封裝形式為塑封 14 引線雙列直插式。 它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電