低功耗紅外音頻功率放大器的設計

2020-11-21 電子發燒友

低功耗紅外音頻功率放大器的設計

工程師吳畏 發表於 2018-09-21 10:12:00

本系統採用TI的MSP430F2013超低功耗單片機為控制核心，主要是用來作為紅外信號的解碼和對音頻處理晶片的控制。音頻處理和功放是採用maxim公司的MAX5406和MAX9763，能夠實現對音量、均衡、低音和高音控制。同時系統具有溫度保護功能，在晶片溫度達到135攝氏度或以上，會自動關機，保護晶片不被燒壞

方案比較設計論證

方案一

採用TDA2030晶片，這種方案耗電大，功能少，故不採用。

方案二

採用MSP430，MAX5406，MAX9763三個晶片，以MSP430超低功耗單片機為控制核心，對MAX5406晶片進行控制，可以實現對系統音量，均衡，低高音，靜音，開關機等控制。

實現功能不僅很多，而且系統也保持著非常低的功耗。

系統設計

系統框圖如上

各晶片功能介紹

MSP430F2013是TI公司MSP430系列的一款超低功耗微控制器，它具有以下結構特點：16位的RISC CPU、16位的寄存器和常數發生器，可以獲得很高的代碼效率；五種低功耗模式，在可攜式的測量應用中可以延長電池的使用壽命；數控振蕩器（DCO）使得從低功耗模式切換到正常模式只要不到1μs；一個16位的定時器；WATCHDOG；10個I/O口；具備同步通信協議（SPI或者I2C）；一個16位的Σ-Δ ADC。

MAX9763是立體聲或單聲3W橋接負載（BTL）音頻功率放大器，立體聲單端耳機放大器，同時也包含了耳機感應電路和一個2:1輸入復用器。該系列器件採用4.5V至5.5V單電源工作，具有業界頂級的100dB電源抑制比，無需另加線性調節器就可直接使用充滿噪聲的電源工作。0.002%的超低THD+N確保對音頻信號進行高保真放大。專有的咔嗒和噼噗聲抑制技術可消除上電、斷電時出現的雜音。節能方面的特性包括：低至4mV的VOS （最大限度減小了通過揚聲器直流電流），消耗電源電流僅為13mA，關斷模式下耗電僅10µA。MUTE （靜音）功能能快速地打開或關閉輸出。耳機感應電路可檢測到耳機的接入，並自動將放大器配置為揚聲器或耳機模式。在揚聲器模式下，放大器可持續地向一個3 負載提供最高達3W的平均功率。在耳機模式下，放大器則可持續地向一個16 負載提供最高達200mW的平均功率。放大器的增益在外部設定，便於對給定負載提供最優化的輸出電平。此組放大器還具有一個2:1的輸入復用器，可實現多音頻源之間的選擇切換。還可以利用復用器，通過選擇外部均衡網絡，實現對揚聲器有限的頻響進行補償。對各種功能的控制可以通過一個簡單並行控制接口來完成。

下面是音頻功放模塊的電路圖和PCB

MAX5406是一個立體聲音頻處理器它能夠實現音量、均衡、音質、Ambience、靜音、低音、高音、重低音、偽立體聲控制。該器件具有雙路32抽頭對數數字電位器，用於音量控制，雙路數字電位器，用於均衡控制，線性數字電位器用於音質控制。通過一個簡單的去抖按鈕接口控制所有功能。每一次按鈕按下，MAX5406會改變其滑動端的設置。Maxim公司專有的SmartWiper™技術無需微控制器（µC）即可提高滑動端的變化速率。如果保持控制輸入為低的時間大於1s，則滑動端以4Hz的速率變化，若保持4s，則滑動端的變化速率增至16Hz。內置的咔噠/噼噗聲抑制功能可以消除抽頭跳變時出現的雜音。 MAX5406具有亞低音輸出，內部混合左右聲道的信號。外置濾波電容允許客戶自行調整亞低音輸出的截止頻率。低音提升模式增強了左右聲道的低頻響應性能。內置的偏置放大器可生成所需的（VDD + VSS） / 2偏置電壓，無需外部運算放大器即可實現單極性工作。 MAX5406還具有ambience控制功能，可增強耳機和臺式機揚聲器的左右聲道輸出的隔離度；同時還具有偽立體聲特性，可使單聲信號接近立體聲效果。

下面是音頻處理系統電路圖和PCB

下面是程序流程圖

開始

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