数控音频功率放大器设计方案

数控音频功率放大器设计方案1/17数控音频功率放大器设计构造图音频线路输入话音输入模拟开关静音键盘遥控发射遥控接收数字音量电位器音频功率放大器MCU显示电路2/17技术指标和功能要求：输入电源：18V/2A输出功率：5W(不失真功率、R=4欧)功放效率：η≥35%线路放大频率响应：100HZ~15KHZ(3dB带宽)失真度：≤1%信噪比：≥80dB音量控制分32级，并具有静音和音量参数掉电保护功能红外遥控距离：≥7M输入分为音频线路输入1Vpp、输入阻抗10k和MIC话音输入20mVpp设计需考虑电路构造简捷、材料成本低廉、调试测量方便等原因3/17设计要求：（1）输入信号为30mv峰峰值正弦波，频率范围20HZ~20KHZ，输入阻抗Ri≥20KΩ，前级程控放大器增益通过单片机键盘输入控制，增益可预置为10db，20db，30db，40db。（2）后级功率放大器输出功率≥3W（8Ω负载）。（3）液晶显示。4/17主要元件选择：信号源输入模拟开关数字音量电位器音频功率放大器MCU显示电路5/17信号源输入：话音输入音频信号输入6/17芯片LM358：

LM358内部包括有两个独立、高增益、内部频率赔偿双运算放大器，适合于电源电压范围很宽单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐工作条件下，电源电流与电源电压无关。它使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电使用运算放大器场所。

LM358主要参数：

输入偏置电流45nA

输入失调电流50nA

输入失调电压2.9mV

输入共模电压最大值VCC~1.5V

共模抑制比80dB

电源抑制比100dB7/17模拟开关：单刀双掷模拟开关ft3157

ft3157是一种低导通电阻、高速单刀双掷模拟开关，通过开关选择引脚，选择信号从两个不一样通道输入或者输出。ft3157工作电压范围是1.65-5.5V。该产品具有300MHz高带宽以及4.5Ω低导通电阻，并且拥有高导通电阻稳定性。ft3157采取SC70-6(2.0mmx2.1mm)封装。工作电压范围:1.65V-5.5V低导通电阻:4Ω/4.5V(典型值)Powerdown控制功能-3dB带宽(MHz)：250MHz迅速开关时间-启动时间20ns-关断时间15ns高信号隔离度:-52dB/10MHz8/17单刀双掷模拟开关CD4053

CD4053是一块带有公共使能输入控制位3路二选一模拟开关电路。一种多路选择开关都有两个独立输入/输出（Y0和Y1），一种公共输入/输出端（Z），和选择输入（Sn）。每一路都包括了两个双向模拟开关，开关一边连接到独立输入/输出（Y0或Y1），另一边连接到公共输入/输出端（Z）。

当E为低电平时，两个开关中其中一种被Sn选通（低阻导通态）。当E为高电平时，所有开关都处于高阻关断态，与SA～SC

无关。VDD和VSS是连接到数字控制输入（SA～SC和E）电源电压。（VDD－VSS）范围是3～15V。模拟输入输出（Y0，Y1和Z）能够在最高VDD，最低VEE之间变化。VDD-VEE不会超出15V。

对于用做数字多路选择开关。VEE和VSS是连在一起（一般接地）。

通过比较选择CD40539/17数字音量电位器：电位器X9313Maxim推出首款双路、32抽头、音量控制数字电位器MAX5456/MAX5457。这些器件提供简易去抖按键接口，用于控制、均衡音量。控制接口无需外部微控制器、GPIO或任何去抖电路。内部集成算法对音量和均衡进行独立控制。MAX5456/MAX5457具有3线或4线按键接口，采取Maxim专有SmartWiper™

滑动端迅速调整控制系统。无需使用微控制器，SmartWiper在按键闭合1s后以4Hz速率变化滑动端位置，按键闭合4s后速率变为16Hz。MAX5456/MAX5457还具有静音功能，激活该功能后，所有滑动端均被设置到最大衰减位置，解除静音后滑动端返回到初始位置。器件关断后，滑动端设置在最大衰减位置并断开H0/H1与信号通路连接。退出关断模式后滑动端返回原位。每个电位器均包括杂音抑制电路，滑动端移动时可确保“无杂音”切换。这些器件提供4mmx4mmTQFN封装，与机械式电位器相比尺寸大大缩小。MAX5456/MAX5457包括2个10kΩ电阻，百分比温度系数和端到端温度系数分别低至5ppm/℃和35ppm/℃。这些数字电位器采取2.7V至5.25V单电源供电，待机电流不大于0.5μA，可大大节省功耗。10/17功率放大器TDA2030

TDA2030工作电压是+15v。它将输入电流进行放大，然后驱动喇叭响。详细接法见上图。利用TDA2030进行功率放大。TDA2030具有体积小，输出功率大，失真小等特点。功率放大器内含多种保护电路，工作安全可靠性高，主要保护电路有：短路保护，热保护，地线偶尔开路，电源极性反接，以及负载泄放电压反冲等。其中，热保护电路能够容易承受输出过载，甚至是长时间，或者环境温度超出时均起到保护作用。与一般电路相比较，散热片能够有更小安全系数。结温超出时，也不会对器件有所损害。音频功率放大器：11/17芯片TDA2023

TDA2023电流输出能力强,谐波失真和交越失真小,各引脚都有交,直流短路保护,使用安全,负载上电压可冲至40V.，最大额定值Tamb=25，电源峰值电压(50mS)Vccp40V，直流电源电压Vcc28V，工作电源电压Vcc18V，输出反复峰值电压Io3.5A，输出不反复峰值电压Io4.5A，功耗T=90PD20W，储存温度Tstg-40+150度，焊接温度Tj-40+150度。12/17显示电路：LED数码管LED显示屏工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。静态显示特点是每个数码管段选必须接一种8位数据线来保持显示字形码。当送入一次字形码后，显示字形可始终保持，直到送入新字形码为止。这种办法长处是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺陷是硬件电路较复杂，成本较高。动态显示特点是将所有位数码管段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采取动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和对应位选，利用发光管余辉和人眼视觉暂留作用，使人感觉仿佛各位数码管同步都在显示。动态显示亮度比静态显示要差某些，因此在选择限流电阻时应略不大于静态显示电路中13/17MUC:VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一种8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸取8TTL门电流。当P0口管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存放器，它能够被定义为数据/地址低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一种内部提供上拉电阻8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一种内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存放器进行存取时，P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存放器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。14/17P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉缘故。

P3口也可作为AT89C51某些特殊功能口，如下表所示：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存放器写选通）

P3.7/RD（外部数据存放器读选通）

P3口同步为闪烁编程和编程校验接收某些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期高电平时间。15/17ALE/PROG：当访问外部存放器时，地址锁存允许输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。因此它可用作对外部输出脉冲或用于定期目标。然而要注意是：每当用作外部数据存放器时，将跳过一种ALE脉冲。如想严禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部执行状态ALE严禁，置位无效。PSEN：外部程序存放器选通信号。在由外部程序存放器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存放器时，这两次有