原创 遥控LM1876全数字调节功放

       LM1876全数字调节功放制作

                                                            制作人：正点原子

前言：而今市面上常见的Ｈｉ－Ｆｉ集成功放，主要是以下三家公司的产品：１．美国国家半导体公司(ＮＳＣ)，代表产品有ＬＭ１８７５、ＬＭ１８７６、ＬＭ３８７６、ＬＭ３８８６、ＬＭ４７６６等。２．荷兰飞利浦公司(ＰＨＩＬＩＰＳ)，代表产品是ＴＤＡ１５××系列，比较著名的是ＴＤＡ１５１４及ＴＤＡ１５２１。３．意—法微电子公司(ＳＧＳ)，比较著名的是ＴＤＡ２０××系列及ＤＭＯＳ管的ＴＤＡ７２９４、ＴＤＡ７２９５、ＴＤＡ７２９６。ＮＳＣ公司与ＳＧＳ公司的产品音色中性偏暖，飞利浦公司的产品则较为明亮。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

设计构想：利用国半的HiFi级功放芯片制作一款全数字调节加遥控的Ｈｉ－Ｆｉ集成功放，它应当达到以下下几点基本要求：

1，   低失真度

2，   低噪声

3，   高分离度

4，   音量数字调节

5，   遥控功能

设计方案：

方案1：采用ad827做前级，LM3886做后级，tda7315做数字音量调节。达到低失真低噪声级高分离度的要求。

方案2：采用ne5532做前级，TDA7294做后级，CD3315做数字音量调节。达到低失真低噪声级高分离度的要求。

方案3：采用opa2134做前级，LM1876做后级，CD3315做数字音量调节。达到低失真低噪声级高分离度的要求。

方案选择：方案1，ad827是目前功放前级中性能最好的，LM3886也是集成功放后级中的王牌产品其转换速率达到了19V/us，输出功率大于50W，THD达到了0.0099％（typ）；而tda7315的THD也是0.01％，分离度达到了103db。

          不过该方案价格不菲，光AD827就快一百块，LM3886也要15块一个而且要两个（每块为单声道的），tda也要15块左右。

                方案2，ne5532以是很久以前的产品了，不过一般市场上的音响还没用到5532的（基本上是4558），TDA7294性能也不错，不过价钱偏高（二手的20块左右），cd3315价格便宜（5块左右），THD为0.07%，通道分离度为90db，信躁比为90db。

                方案3，opa2134虽不比ad827，但是其与LM1876搭配却与ad827不分伯仲（参考他人实验），其价格为13块左右（手头正好有两块），LM1876性能不错，THD(max)为0.1％，转换速率18V/uS，通道分离度为80db，输出功率达到了双20W。cd3315方案2已有介绍，这里就不再鳌述了。

                综合考虑，功率对于一般的电脑音响双20W 足够了，opa2134已有现货，CD3315赛格也有的买，故选用方案3。

系统完善：方案3基本能达到Ｈｉ－Ｆｉ的设计要求，除了以上基本要求之外，我还加上了一些附加功能，对系统做了完善。完善后的系统有以下功能：

1，   HI－FI级功率放大。

2，   全数字音量，音调调节

3，   重低音通道输出

4，   遥控功能

5，   自动关机功能

6，   音乐频谱显示功能

7，   静音功能

8，   音效模式设置，选择功能

系统实现：

  功能一的实现：OPA2134,LM1876,CD3315基本上采用官方推荐电路，电容换上BBE或胆电容，电阻均采用金属膜电阻，OPA反馈电阻并上一个小电容补偿相位，对信号放大2倍左右；LM1876对输入信号又放大22倍，所有总共放大约44倍（不考虑CD3315对信号的作用），其电路如图1：

                  （一）

功能二的实现：CD3315是一块支持IIC的数字音量，音调调节芯片，其支持VOLUME,BASS,TREBLE,BALANCE,LOUNDNESS等的调节，具体用法请参照它的datasheet。利用这块芯片可以很方便的实现主音量控制，但是低音通道的控制则要另外用芯片，我试过用数字电位器但是效果不好（x9241），可以说基本没用，最终决定选用模拟开关，选用十六级控制的十六选一的模拟开关cd4067，经调试效果不错，电路见图2：

                （2）

功能三的实现：利用ne5532双运方构成选频电路将低音提取出来送至LM1875进行放大。从而实现重低音独立输出。其电路见图3：

                                                           （3）

功能四的实现：直接用市场上买的四路遥控模块作为遥控，其遥控距离远（><?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />100m）效果好，其与单片机的接口见图4：

                                  （4）

功能五的实现：采用三极管将输入的音频信号进行放大，产生控制信号，当没有音频输入（或输入信号低）输出低电平，当有信号输入是输出高电平。再由单片机对信号处理，控制电源开关。原理图见图5：

                                     （5）

功能六的实现：采用两个LM324组成的带通滤波电路对输入信号的频率进行选择，选出后用TA7666音频显示芯片对信号处理，用LED输出直观的显示。LM324提取的各个频率分别为69HZ,130HZ,470HZ,1KHZ,2.6KHZ,5.8KHZ,8.3KHZ,13KHZ.其电路图见图六：

                          （6）

功能七的实现：静音功能的实现比较简单，直接用继电器控制喇叭的开关状态，由单片机发出控制信号经过放大后驱动继电器控制。

功能八的实现：该部分的功能实现也是利用单片机来实现的，利用外部存储器24c04，可以将音量，音调等数据存储起来，而且调电不会丢失。这样就可以记录音调音量，设置自己定义的音乐模式。

系统制作：

整个系统布了三块板，第一块是功放板，其主要功能是功率放大，提供电源。是躯干部分。其PCB图见图7：

                   （7）

第二块板是主控板，其主要功能是控制整个系统是大脑部分。其PCB图见图8：

                                    （8）

第三块板是显示板，其主要功能是显示系统状态，显示音乐频谱。是脸蛋部分。其PCB图见图9:

                   （9）

布板完后，再装入一个塑料盒子则得到了最终的功放，见以下图片：

         无声音输入时的前面板视图

             有声音输入的前面板图

                        后面板视图

系统测试：完成了全部的工作后，通师兄对最重要的指标其失真度进行了测试，输入信号为1KHz和10KHz的正弦波，输入信号幅度为0.1v，用自动失真仪测得其两个左右声道的输出失真度<0.1%,低音通道失真度较大1%左右，不过低音通道主要用来听低音，不要求高保真，因此从整体看来还是达到了要求。分析低音通道的失真大的原因，其一可能是模拟电位器上产生了较大的失真，也可能是低音提取时发生了较大的失真。由于种种原因还没有对系统进行具体分析。有时间再测把.

使用说明：

后面板的接线接法见下图：

前面板的介绍:

5号键:电源开启按钮；

1号键（遥控上A键）：进入上层菜单/关机；长按则关机

2号键（遥控上B键）：确认/静音；长按则静音，再长按则恢复音量。

3号键（遥控上C键）：减1/快减；长按则快减。

4号键（遥控上D键）：加1/快加；长按则快加。

数码显示状态：

1，  音量调节，范围0～63。

2，  模式调节，范围0～15。

3，  高音调节，范围－7～7。

4，  低音调节，范围－7～7。

5，  低音音量调节，范围0～15。

6，  噪声抑制，0，关；1，开。

7，  左声道平衡，范围0～31。

8，  右声道平衡，范围0～31。

9，  保存设置，0，不保存；1，保存。先选择1，再双按确认键则  保存设置到当前模式下。成功后系统自动跳到VOL界面。

附件（程序代码）：