麦克风语音放大系统

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1、模拟麦克风语音信号系统设计者：XXX指导教师：黄X伟摘要：系统由麦克风输入电路、麦克风前置放大电路、音频带通滤波器D类音频功放器组成，分别采用5V、5V、+-5V和+15V供电。麦克风前置放大电路具有75dB的共模抑制比，95dB的电源抑制比，仅仅0.05%（1kHz）的总谐波失真率。而滤波电路满足巴特沃斯传输特性，具有最大的振幅平整特性。功率放大电路采用D类功放，D类功放是开关型电路，理论上可以达到100%的效率，但是因为杂散电阻等原因的影响，效率有所降低，却也至少有85%，这是相当可观的效率了。D类放大器不仅有功率发大的功能，

2、还有幅度放大的功能，提供了4步的幅度放大调节（20dB，26dB，32dB，36dB），同时还有高达102dB的信号噪声比。关键词：麦克风，前置放大，滤波器，D类功放，增益一系统电路原理框架：电流源管理D类功放电路音频带通滤波麦克风前置放大电路二电源电路的设计：由于系统有多种不同的电源供电，而且系统是语音放大电路，所以对电源的稳定性要求是非产高的。考虑到开关电源的稳定性是不及线性电源的，所以系统采用了线性稳压电源，这损失了一部分的效率，但是为了悦耳的声音，这点损耗是值得的。由于功放电路负载有时仅仅4ou，将会有很大的电流流过15V

3、稳压管，这对LM7815稳压管是一个考验，为了解决这一问题，电源的15V输出电路采用了Q1MOS管进行扩流，使该电源有很强的带负载能力。电源的稳压部分如下图：（输入来自24V的变压器）三麦克风前置放大电路的设计：麦克风前置放大采用了MAX4063，这是美信公司非常出色的一款麦克风前置放大IC，具有两种输入模式，有5V电源供电，具有95dB的电源抑制比，75dB的共模信号抑制比，低噪声且内置麦克风偏置电路（经过测试，5V供电时有2.4V左右的偏置电压，这位电路提供了非常大的动态范围），采用差模输入输出，1kHz时具有少于0.05%的

4、总谐波失真率，增益可以经过下式进行计算Rg为外接精密电位器。麦克风前置放大电路如下：四音频带通滤波设计：由于麦克风前置发大电路具有很高的增益，所以，电路的自激或者是外部干扰信号的输入都是必须考虑的。来自麦克风偏置电路的音频信号是十分微弱的，往往会比人体的干扰信号还小，为了得到更好的传输特性和更高的抗干扰能力，系统串接了音频带通滤波器，滤波器采用TI公司的通用高精度运放，采用两级sallen-key二次滤波框架，电路如下图：该拓扑图的频率有Rn1和Rn2、Cn1和Cn2一起确定，而Qn值由Rn3和Rn4确定（即电路增益）。经过查找正

5、规化表，满足巴特沃斯电路的Qn都为0.70711。如电路图所示，前级电路为截止频率为20Hz的高通滤波器，后级为3.1kHz的低通滤波器。而增益可以由Q通过下式进行计算：Q=1/（3–G0）G0即为无滤波电路的电压增益。五D类功率放大电路的设计：功放电路有两种选择：一种采用TDA7490作为D类功率放大器，TDA7490是ST公司前期的一款D类功放IC，有非常繁琐的外围电路，包括震荡和滤波电路，该IC具有两通道*25W的功放能力，具有过载保护和短路保护功能，驱动桥式负载，双通道运用时电路如下：TDA7490经典运用电路另一种方案采

6、用TI公司高性能的D类功放ICTPA3110，15V电源8OU负载时具有15W的功率输出能力，同时具有10%的总谐波失真率，芯片封装如下图所示：TPA3110封装图内部框架如下图示：TPA3110框架图在本系统运用在，其原理图如下：TPA3110原理图附录：系统PCB图：1、麦克风前置放大电路：BottomviewTopview2、带通滤波器PCB：TopviewBottomview3、TPA3110D类功放电路：BottomviewTopview4、D类功放的系统框架：D类放大器结构框图