MEGA8L做的数字功放.doc

用M8L做小功率数字功放
数字功放由于其效率高、易与数字音源对接等优点而在现实生活中具有越来越广泛的应用。本文介绍的是一款用单片机ATmega8L(以下简称M8L)制作的小功率数字功放,具有功耗低、成本低、电路简单、音质较好等优点。
一、数字功放原理解析
数字功放,顾名思义就是将数字信号进行功率放大。数字信号通常用"0"来代表低电平,"1"代表高电平,从而组成一连串的方波信号。由于数字信号只有高低电平之分,因此,当用功放管对其进行放大时,功放管完全可以工作在开关状态,而不是放大状态,这样就大大减小了管子静态功耗,提高了效率。
为了实现数字功放,必须将模拟信号转化为数字信号,在这里通过M8L内部自带的十位模数转换器转换即可,然后用M8L的OCR1A和OCR1B引脚产生占空可变的脉冲串,即PWM。PWM信号是以一个固定频率为基础的,为了产生不同的模拟电平,可以通过改变这个脉冲串的占空比实现。要输出高的模拟电平,就增大占空比,反之减小。这样,通过PWM
就将模拟信号转换为数字信号。将PWM信号通过功放管进行进一步放大,再通过低通滤波器就可以产生模拟电平了。50%的占空比输出电源电平的一半,75%的占空比会产生75%电源电平。模拟滤波器可以是一个简单的无源的RC滤波器。滤波器滤除频率比较高的PWM信号,留下模拟信号。在用作数字功放驱动扬声器时,如果不是为了特殊的需要,为了最大限度地提高输出功率,可以不用低通滤波器滤波,因为扬声器就像个低通滤波器,它对高频的PWM信号是不会响应的。通常扬声器的响应频率范围为20Hz~20kHz,远小于PWM信号的频率。
二、电路工作原理
电路原理图如图1所示,电路分为四个部分,包括前置放大、A/D与PWM转换、功率放大及滤波等。

LM358组成同向放大电路,音频信号从LM358同向输人端输入,放大增益由R2和R1的阻值大小决定,电压放大倍数:Av=l+R2/R1。R3、R4和R5组成分压电路,当没有信号输入时,,经过C4、R2和R1组成的交流负反馈电路,。当有信号输入时,同向输入端的电压随着音频信号的变化而变化,经过C4、R2和R1组成的交流负反馈电路,输出电压Vout=Vin*Av。,上下变动。由于工作电压为+5V,为了保证波形不失真,。LM358为单电源双运放,增益频带宽为1MHz,也可双单源工作。LM358的引脚图如图2所示。

这是电路的重要组成部分,由单片机M8L完成。M8L功能齐全、接口丰富。它有6通道A/D,包括4路10位A/D和2路8位A/D。片中的2个PWM通道可实现任意小于16位相位和频率可调的脉宽调制输出。M8L的PWM有3种工作模式:快速PWM模式、相位可调PWM模式和相位频率可调PWM模式。本电路采用的是快速PWM模式。M8L内部A/D转换是通过逐次逼近的方法将输入的模拟电压转换成一个10位的数字量。最小值代表GND,最大值代表AREF引脚上的电压再减去1LSB。。在AREF上外加电容可以对片内参考电压进行解耦以提高噪声抑制性能。笔者采用的是8倍时钟分频,工作在连续A/D转换模式,每次A/D转