单片机与FPGA控制的数字幅频均衡功率放大技术

"本文介绍了一种基于单片机和FPGA控制的数字幅频均衡功率放大器系统，该系统能够对音频小信号进行四路不同倍数的放大，并通过数字幅频均衡技术修复由带阻网络引起的信号畸变。数字均衡部分采用FIR滤波器，实现稳定且高效的信号恢复，输出纹波控制在1.2dB以内。功率放大阶段，利用MOS晶体管设计，实现了14W的大功率输出和超过62%的高效率。系统具备液晶显示器，能显示幅频特性曲线，方便用户观察数字均衡效果，并支持键盘输入和液晶显示输出，具有良好的人机交互体验。" 本文的核心知识点包括： 1. **数字幅频均衡**：基于切比雪夫逼近原理，采用FIR（有限冲击响应）数字滤波器来实现。FIR滤波器因其全零系统特性保证了系统的稳定性，尽管需要较高的阶数以达到理想效果。相较于IIR（无限冲击响应）滤波器，FIR滤波器在稳定性上有优势，因此被选为系统实现方案。 2. **FIR滤波器**：用于补偿带阻网络引起的频率选择性衰落，其设计考虑了FPGA资源和速度要求。通过FIR滤波器，系统能有效地减少信号畸变，输出纹波控制在-0.76dB到+0.44dB之间，总波动不超过1.2dB。 3. **带阻网络**：在音频信号处理中，带阻网络可以去除特定频率范围内的信号，但也会导致信号畸变。数字幅频均衡的目的是对这种畸变进行校正。 4. **高功率、高效率功率放大**：使用MOS晶体管，设计出的功率放大器能在保证信号不失真的情况下工作在高效模式，实现14W的大功率输出，效率超过62%。这种设计克服了单管放大效率低的问题，选择了对管放大方案以提高效率。 5. **人机交互界面**：系统配备液晶显示器，可以显示带阻网络的幅频特性曲线，便于观察和评估数字均衡的效果。用户可以通过键盘输入指令，配合液晶显示输出，使操作更加直观和便捷。 6. **系统架构**：系统主要由信号放大、带阻网络、数字幅频均衡和低频高效率功放四部分组成。其中，信号放大和带阻网络相对简单，重点在于后两者的设计和实现。 这个系统的设计充分考虑了性能和效率的平衡，结合了硬件和数字信号处理技术，为音频小信号的放大和优化提供了一种高效解决方案。