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采用Atmega8的数字功放设计

时间:06-01 来源:互联网 点击:

功率放大部分采用两片IRF7389,每一片中内置一对VMOS管,N沟道和P沟道的导通电阻分别为46、98mΩ?VGS=4.5V时?,最大输出功率为30W。此外,IRF7389还内置高速恢复二极管,能降低谐波失真。图2中的C17 、C16是加速电容,可用来改善激励波形,以使VMOS管迅速由截止转换为导通,或由导通迅速转为截止,以达到减少死区时间,改善输出波形之目的。图2中的 R7、R8主要起保护作用。

3 软件设计及系统实验

本系统软件由AD中断服务程序、定时中断服务程序、PWM程序、按键中断服务程序组成。

系统上电后, AD中断程序、时钟中断程序、PWM程序首先进行初始化,然后在程序运行初始阶段进行音量的AGC控制。考虑到人耳对接收声音强度的对数关系,放大器的增益从2倍到20倍间设计成对数增加方式,而无须手动调整放大倍数,从而使输出能保证在一定范围内,以使放大器工作在线性区。具体过程见图3所示。在播放过程中,可以通过按键调用中断子程序来调节音量。

Atmega8的AD转换在转换精度要求低于 10位时,ADC的采样时钟可以高于200kHz,因而可获得更高的采样率。另外设置SFIOR寄存器中的ADHSM 位可提高ADC的时钟频率。本系统采用ADC内部参考电源和连续转换模式,并选用ADC4通道(精度为8位),实验测得的转换速度可达40kHz。

PWM的A、B通道初始化采用相同的工作方式,零输入时,A、B同相输出。而当正信号输入时,A通道的脉宽增加,此时由于B通道的比较值与A通道互补,所以B通道脉宽减少;当有负信号输入时,A通道的脉宽减少,B通道的脉宽增加。

通过测试?本系统在5V电源下,负载为8Ω时的最大输出不失真正弦波峰峰值为8.4V(即4.2×2),输出功率为1.1W,16MHz时的电源电流为278mA,效率为80%。而在32MHz时,AD的等效精度会提高,音质更好,但系统静态功耗电流将增加,然而,由于该损耗基本固定,因此用Atmega8来设计数字功放更适合在较大功率的场合使用。此外,加大IRF7389源极间电压可增大输出PWM电平,从而增大输出功率,进一步提高效率。

4 结束语

选用Atmega8单片机设计功放非常简单,而且灵活性好,可扩展性强,通过调整程序还可满足不同需求。通过修改数字滤波程序即可改变功放频响,若再加一片存储器,即可实现录音、复读、设定播放时间和显示音量等。而这些功能仅仅通过集成D类功放是无法完成的。

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