带啸叫检测与抑制的音频功率放大器
设计报告
带啸叫检测与抑制的音频功率放大器设计报告摘要本设计采用两级电压运放芯片OP07串接的方式对输入的微弱信号进行前级放大20dB，再经过LM324进行滤波作为功率放大电路的输入，功放部分选择20dB的放大倍数，并通过单片机经DAC8571对TPA3112D1的电压控制口输送目的数据从而实现对输出放大功率的控制，同时单片机的两个按键分别实现输出功率的加减并由LCD1602显示。
啸叫部分由单片机对MAX262芯片控制捕捉啸叫点测频和陷波处理。
一．系统方案设计与论证经过分析与论证，我们认为此次音频功率放大器的设计分为拾音电路，功率放大电路，程控输出功率和啸叫检测与抑制这几个模块组成。
1.拾音电路的方案论证与选择根据题目要求可知拾音电路可分为两个部分，电压放大电路和滤波电路，由此可得以下方案设计。
（1）电压放大电路方案一：利用三级管进行放大，三极管放大倍数虽然可以很大，但是它静态工作点会随温度漂移，而且不易控制，不仅容易损坏管子，而且波形的失真情况会很严重。
方案二：使用集成运放进行电压放大，而且选用的管子不同，所达到的效果也会有差异，本次采用OP07进行放大，OP07噪声低，失调电压低，开环大等特点，我们利用两个OP07进行电压放大电路设计，利用第一个OP07进行电压放大，第二个用来满足带宽的要求。
（2）滤波电路方案一：利用无源RC滤波，无源滤波电路的结构简单，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，因而不适用于信号处理要求高的场合。
无源滤波电路通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采用LC（电感、电容）电路滤波。
方案二：利用有源RC滤波,有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合。
有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用，同时还可以进行放大。
但电路的组成和设计也较复杂。
有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理，而本次滤波电压幅值很小，所以选用它。
电赛控制类竞赛试题分析
有
虚短
自衡特性---扰动作用破坏工况后，在无人员或调节器干预下能够自动恢复平衡。
自衡标志---能否对破坏工况的扰动施加反作用。
analyze
自动控制系统的对象特性分析
结论
电动车跷跷板无自衡
帆板控制系统有自衡。
定值控制：帆板控制系统、电动车跷跷板
大部分实际系统都是开环稳定
用高精度角度传感器测量偏 离角度，转换为线性电压输出值； 题目要求摆动幅度在正负4°内，对应输出电压为2. 45 ~2. 55伏； 分压电路和电压比 较器产生单片机检测信号，根据信号控制小车。
电赛控制类竞赛试题分析
主要内容
程序控制类题目的内容拓展 2. 算法的适当选择与实际应用
高职高专组电子设计竞赛试题归纳：
控制类
放大器类
数据采集类
电源类
信号源类
仪器仪表类
无线电类
2007 J
2009 I
2011 F
模拟路灯控制系统
帆板控制系统
电动车跷跷板
简易风洞及控制系统
1.程序控制系统 2.定值控制系统
调节规律
P（%）
Ti
Td
P
Ps
PI
1.2 Ps
0.85 Ts
PID
0.8 Ps
0.3 Ts
0.1 Ts
自动控制系统参数选择
比例承担主要的控制，积分消除余差，微分解决反应迟缓。
给定大于反馈
现场应用实例---PI
现场应用实例---PI改进
MATLAB参数选择验证
---比例系数；
---积分系数；
---微分系数；
程序控制
定值控制
定值控制
控制形式
带啸叫检测与抑制的音频功率放大器(D题)报告
2014年浙江省大学生电子设计竞赛带啸叫检测与抑制的音频功率放大器（D题）2014年8月13日摘要本设计阐述了带啸叫检测与抑制的音频功率放大器的设计过程，并给出了基本电路图。
音频功率放大器由拾音模块，啸叫检测、抑制模块和音频功率放大模块组成。
拾音模块通过全向麦克风接收声音信号并用NE5532初步放大声音信号，啸叫检测抑制模块通过STC12C5A60S2芯片电压经采样比对后通过控制输入音频功率模块的电压进而达到检测和抑制啸叫的功能。
功率放大模块使用TPA3112D1将经过啸叫抑制的信号进行功率放大输出。
关键字啸叫抑制音频放大器 STC12C5A60S2目录1系统方案 (1)1.1 拾音模块的论证与选择 (1)1.2 啸叫检测抑制模块的论证与选择..... 错误！未定义书签。
1.3 音频功率放大模块的论证与选择 (2)1.4 电源模块的论证与选择 (3)2系统理论分析2.1 拾音模块的分析 (4)2.2 电源的分析 (4)2.3 啸叫抑制和检测的分析 (4)2.4 音频功率放大的分析 (5)3电路与程序设计 (5)3.1 电路的设计 (5)3.2 系统总体框图 (5)3.3拾音模块框电路原理图 (6)3.4啸叫检测和抑制模块电路原理图 (7)3.5音频放大模块电路原理图 (8)3.6电原模块电路原理图 (9)4测试方案与测试结果 (10)4.1 测试方案 (11)4.2 测试条件与仪器 (11)4.3 测试结果及分析 (11)4.3.1测试结果(数据) (11)4.3.2测试分析与结论 (11)附录：元件清单 (12)带啸叫检测与抑制的音频功率放大器（D题）【本科组】1系统方案本系统主要由拾音模块、啸叫检测抑制模块、音频功率放大模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1拾音模块论证与选择方案一：LM386。
LM386是常见的低电压功率放大器，宽电压范围4V-12V，可实现20至200电压增益，具有低失真，低静态电流消耗和外部部件较少的特点。
5可抑制啸叫的音频功放汇总
可抑制啸叫的音频功放李瑞彪,高安琪,付丽嘉(哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：声反馈现象普遍存在于各种领域的音频系统中，由于产生的啸叫会对用户的正常使用造成极大的困扰，传统的啸检测与抑制功率放大器面临着巨大的挑战。
因此该系统着力实现一种新型带啸叫检测与抑制的音频功率放大器，该系统主要由拾音模块、放大模块、射随模块、DAC衰减模块、滤波器模块、显示模块、AY-TPA3112D1音频功放以及主控模块组成。
主控模块采用msp430F149单片机作为微控制器，利用测频原理实现啸叫检测，通过自适应滤波抑制啸叫。
衰减模块以可编程DAC8043作为衰减电路的核心，其余模块主要由音频专用芯片NE5532、OP07、LM358来完成。
本系统能够对频率在为200HZ-10kHZ的音频信号进行放大之间清晰的输出音频，可以准确的进行啸叫检测并在啸叫频点进行有效的抑制。
该作品多次论证设计方案，包括芯片选型、电路设计、PCB板布局、数字自适应滤波器算法的精简等，较为出色的完成了系统的各项指标。
最后，从整体上分析，该作品能进行预置和控制，具有稳定、经济、功耗低等特点，是理想的带啸叫检测和抑制的音频功率放大器。
关键词：音频功率放大器；啸叫检测；DAC衰减；自适应滤波器Inhibit Whistle Audio AmplifierLI Rui-biao, GAO An-qi, FU Li-jia（College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: Acoustic feedback is widespread in various fields of audio system, due to be generated by the user's normal use howling cause great distress, traditional tsunami detection and suppression PA faces enormous challenges. Therefore, the implementation of a new system with a focus on howling detection and suppression of audio power amplifier, the system consists of pickup module, amplifier module, shooting with the module, DAC attenuation module, filter module, display module, AY-TPA3112D1 audio amplifier and the master module. Master module using msp430F149 microcontroller as a microcontroller, using frequency measurement principle to achieve howling detection, suppression howling through adaptive filtering. Programmable attenuator module as the core attenuation circuit DAC8043, the remaining modules mainly by dedicated audio chip NE5532, OP07, LM358 to complete.This system is capable of frequency 200HZ-10kHZ clear audio signal between the output of the audio amplification, can accurately be howling and howling frequency detection effectively suppressed. This work has demonstrated the design, including chip selection, circuit design, PCB board layout, streamlined digital adaptive filter algorithm, etc., the more indicators completed a remarkable system. Finally, the whole analysis, the work can be preset and control, with a stable economy, low power consumption and is ideal with howling detection and suppression of audio power amplifier. .Key words: audio power amplifier; howling detection; DAC attenuation; adaptive filter1 设计任务及要求分析1．1 要求概述1.1.1 基本要求作品来源：2014黑龙江电子设计大赛三等奖作者简介：李瑞彪(1991-),男,2011级,电子信息工程专业指导教师：刘淞佐(1985-),男,讲师,水声工程学院基于TI的功率放大器芯片TPA3112D1，设计并制作一个带啸叫检测与抑制功能的音频放大器，完成对台式麦克风音频信号进行放大，通过功率放大电路送喇叭输出，如图所示图中设计示意图包括两部分：音频功放和啸叫检测与抑制，其中音频功放部分组要实现波形的最大不失真功率放大输出，频率响应范围在200Hz ~ 10kHz ，可程控设置功率放大器的输出功率范围为50mW ～5W ，在功率放大器输出功率为5W 时，电路整体效率≥80%。
实验二啸叫检测与抑制系统
实验二啸叫检测与抑制系统一、实验目的1、认识扩音系统中的啸叫现象；2、了解啸叫产生的条件；3、分析啸叫信号的频谱；4、掌握啸叫信号检测的方法；5、掌握啸叫抑制的原理；6、实现啸叫抑制。
二、实验设备１、音频功率放大系统；２、录音机；３、计算机；４、matlab软件三、实验内容1、认识啸叫及其危害声反馈现象在日常生活中非常常见。
在多动能报告厅，KTV等同时出现扬声器和麦克风的场合，由于扬声器和麦克风之间存在电声耦合，必然会导致声反馈现象的产生。
声反馈会在反馈回路中产生再生混响，使讲话、唱歌的声音严重失真，音质受到破坏，清晰度大大降低。
严重时甚至会产生自激啸叫，限制扩声系统传声增益的提升，使整个系统的正常工作受到影响。
还可能会烧毁系统放大器、扬声器中的高音单元，甚至会对人的听力造成损伤。
所以，在应用到扩声系统的场合，啸叫的检测和抑制非常重要。
2、啸叫信号产生的原理声音信号首先从麦克风拾入，经过扩声系统的功率放大器放大后由扬声器送出，经过各种障碍物的多次反射后，又被麦克风拾入，从而形成一个闭合环路。
如果传声器对某些频点的拾音灵敏度过高，导致声音在这些频点的增益是正值，就形成了一个正反馈过程，声音信号经过多次反复循环放大后，在某些频点的声音强度超过一定的增益上限，就会发生自激振荡，从而产生啸叫。
图1声反馈原理图啸叫的产生必须同时具备以下三个条件：（1）扬声器和拾音设备（麦克风）要处于同一声场中，从而保证扬声器输出的信号能被拾音设备再度采集，形成正反馈；（2）拾音设备的拾音灵敏度高，系统的传声增益大；（3）声场存在缺陷共振，即扩声系统的频谱特性不平坦，在某些频点上容易出现共振。
3、啸叫信号的特征为了检测和抑制啸叫信号，需要对啸叫信号的基本特性做一定的分析，对啸叫信号在时域和频域上进行分析，最终得出以下结论：啸叫信号的时域波形是一个频率恒定的正弦波，其幅值随着时间的增加迅速增大，直到超出了功放放大区，进入饱和区和截止区时，产生削波现象，如图2所示。
啸叫的处理方法
1、避免啸叫：监听系统，按第一步里面的方法调好一只话筒的电平，先不加调音台的话筒均衡，调音台通道推杆放在0分贝位置（如果给舞台监听的信号是取自推子后辅助输出就这样做）。
话筒放到舞台上主要位置，打开监听输出总控（AUX)逐渐推高输出，等话筒引起某个频段啸叫后，微调AUX旋钮使啸叫稳定在某个音量水平上，然后调整对应的均衡器，使这个频段的啸叫消除，再继续提高音量，等另一个频段的啸叫产生后，再通过调节均衡器消除，依此类推，等调音台输出电平推杆或AUX 旋钮调整到正常位置（比如0dB），话筒不再产生啸叫了，OK，拉下调音台推子。
此方法用于找出声场内容易引起共振的啸叫点，然后适当降低话筒通道的电平，找个人上台对着话筒讲话，再逐渐提高话筒音量到正常位置，如果还有啸叫的，再通过均衡器消除。
操作要点：一定要控制好电平，让啸叫出现后能保持在一个稳定的水平然后再调节就比较准确。
操作一定要慢，不然一叫起来，就没办法逐个找到正确的啸叫点了。
房间内的共振点一般都在5－6个点左右，如果反馈点过多，那就需要检查音箱的摆位是否合理了。
调完监听的啸叫点后，再按照同样的方法调节主扩声系统，如果主扩声是双声道系统，先关闭一个通道，推调音台的输入推子，逐渐加大音量来找啸叫点。
调好一个通道后，关掉这个通道调另一个，两边都调好后，再把两个通道同时推起来再检查是否还有其他的啸叫点，再通过均衡器消除。
2、在啸叫问题得到解决后，进行话筒音色的调节。
人声话筒：用一只品质比较高的话筒作为参考，（我推荐使用SHURE BETA87A)，调节话筒输入通道的均衡，使使用的话筒的音色尽量接近用来参照的高品质话筒，详细方法参阅我以前发的帖子。
完成这一步后，话筒音色一般都能满足大部分演员的要求，然后让演员对话筒试音，按演员的要求，对调音台通道均衡做适当的微调即可。
加效果：话筒原音色调整好后，可以把混响加入，用效果器选择合适的效果类型，打开调音台的对应的AUX输出，同时调整效果器输入电平和调音台辅助输出电平，对话筒讲话，看输出到效果器的信号是否过大或者过小，一般把此信号控制在0分贝。
带啸叫检测与抑制的音频功率放大器
带啸叫检测与抑制的音频功率放大器2014年TI杯四川省大学生电子设计竞赛设计报告日期：2014年8 月16 日1摘要：本设计以TI公司的MSP430F149为主控芯片，TI的TPA3112D1芯片作为功率放大器制作的一个带啸叫检测与抑制音频功率放大器，MSP430F149主要用于音频程控放大器功率输出，采集、处理、显示功率放大器的输出功率和啸叫的频率。
整个系统主要包括由INA333构成的前置放大电路、OPA2340构成的滤波电路、DAC8571的D/A转换电路、VCA821压控电路、OPA2356啸叫检测电路、LA3607抑制啸叫电路。
音频信号通过以上电路便可以实现无失真播放，并且在一定程度上起到抑制啸叫作用，达到设计要求。
关键词：MSP430F149；TPA3112D1；啸叫；程控放大；抑制21 前言本设计的功能是对音频信号进行处理，制作一个带有啸叫检测和啸叫抑制的音频功能放大器，带通频率为200Hz-10KHz。
为了实现功率放大，本设计采用TPA3112D1，将音频信号经过一个由IN333搭建的前置放大电路、滤波电路、控制功率电路后送入功率放大器电路，其中控制功率电路是采用程控的方式。
本设计的重点和难点是监测和抑制啸叫，啸叫会随着环境的变化而产生，频率也会相应发生变化，因此只能是尽量抑制它，并不能做到完全消除，选取合适的方案是最重要的。
对于啸叫频率的测量，利用啸叫幅度较大这一特点可以利用比较器将啸叫与需要的声音信号进行分离并产生，用单片机计算出啸叫频率在Nokia5110显示出来，均衡芯片LA3607利用测量频率来调节频点进行抑制，起到抑制啸叫的作用，使得整个系统满足要求。
2 系统方案选择根据本设计的要求，系统要完成对台式麦克风音频信号的放大，通过功率放大电路送喇叭输出，输出功率采用程控的方式，并且在啸叫产生的时候，能够检测啸叫频率然后抑制啸叫。
因此我们在设计过程主要讨论程控方式、啸叫检测、啸叫抑制三个模块的方案。
声频功率放大器基本参数测试方法
声频功率放大器基本参数测试方法旋钮设置：音量旋钮最小，ECHO最小，其余置中。
各声场处理关闭，静音取消。
额定条件：功放机电源为额定（AC 220V），输入信号为额定源电动势（500MV/1KH Z 600Ω）。
输出负载为额定负载8Ω，输出功率为额定功率（技定）。
(MIC的额定源电动势为50MV/1KHZ，600Ω。
)正常工作条件：将放大器置于额定条件下，把输入信号(额定源电动势)衰减10DB。
1.静太中点电压测量：在通电情况下不接输入和输出，用数字万用表直流200MV检测输出对地电压值。
2.最大噪声电平（MV）：输入0信号，音量至最大，输出接额定负载8Ω，用毫伏表测输出电平。
3.信号比（DB）：额定条件下将输入信号降为0V（接短接插），用毫伏表测试输出电平与额定输出电平之差（可直接读出DB值）。
4.增益差（DB）：正常工作条件下，调音量电位器从最大odB计调至最小—46dB。
此过程中毫伏表L/R的最大差值（dB）。
5.输出功率（W/V）：额定条件下L/R输入500MV/1KHZ同相信号，主声道输出失真为1%时输出功率为主声道功率。
中置输出失真1%之功率为中置功率。
R/L输入500MV/1KHZ反相信号（模拟），或AC-3直接输入500MV/1KHZ同相信号，环绕输出失真1%之功率为环绕功率。
6.分离度（DB）：L或R输入500MV/1KHZ信号，示波器最大不失真输出。
再把L或R输入信号去掉，接上10KΩ对地电阻，从毫伏表读出L/R的差值。
7.频响：放大器置正常工作条件下，再把信号限至10K，16K，100HZ，40HZ时，看输出与1KHZ时之差值dB，中置环绕依据技术要求而定。
8.音调范围：正常工作条件下，输出2.5V再把信号频率限至100HZ，10KHZ调整BASS/TREBLE电位器，从毫伏表上看其最大提升和衰减值（与旋钮中点值相比）。
（数码调节类似）9.灵敏度：音量开至最大，输入信号1KHZ，幅度由小到大至示波器最大不失真输出止，再用毫伏表测输入信号的幅度。
2014电子设计竞赛题目全(本科组)
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题A题：四旋翼飞行器1.任务设计制作一架能够自主飞行的四旋翼飞行器。
2.要求四旋翼飞行器能够完成以下飞行动作：（1）飞行器能够根据起飞前预置的指令起飞，飞离地面高度应超过30cm，飞行距离（水平）应超过60cm，然后飞行器应能平稳降落。
（30分）（2）飞行器能够根据指定（键盘设定）的飞行高度及降落地点（方向及距离）连续稳定地完成起飞、指定高度水平飞行、平稳降落等动作。
（20分）（3）飞行器能够根据起飞前预置的指令垂直起飞，起飞后能够在50cm以上高度平稳悬停5s以上，然后再平稳缓慢降落到起飞地点；起飞与降落地点水平距离不超过30cm。
（30分）（4）其他自主发挥设计的飞行动作。
（20分）（5）设计报告（20分）项目主要内容分数系统方案方案比较，方案描述 5设计与论证飞行器姿态测量方法飞行控制器控制方法与参数计算8测试测试方法与测试结果 5设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2小计203.说明（1）飞行器的姿态检测及飞行控制必须使用TIV A M4、C2000或MSP430等系列控制器。
（2）飞行器在完成每一项飞行动作期间不得以任何方式人为干预，如遥控等。
（3）飞行器的尺寸可自行选定。
（4）飞行方向以正北方向为0°、东北方向为45°、正东方向为90°等，以此类推；距离的单位为厘米（cm）。
（5）指定的降落地点是指降落地点距起飞地的水平距离及方向。
（6）平稳降落是指在降落过程中无明显的跌落、弹跳及着地后滑行等现象。
（7）能够完成要求（2）时，要求（1）可以免测。
（8）为确保安全，飞行器应在安全网中或在系留方式下工作（即以绳索将飞行器拴在地面固定物上）。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题B 题：金属物体探测定位器4. 任务设计并制作一个可自主移动的金属物体探测定位器（以下简称探测器），可探测置于玻璃板下的金属物体并给出定位指示。
2014年电子设计竞赛论文详解
2014年TI杯大学生电子设计竞赛带啸叫检测与抑制的音频功率放大器带啸叫检测与抑制的音频功率放大器摘要：本系统由电压反馈放大器LM358及滤波电路、TI公司提供的功率放大器TPA3112D1分别组成题目要求的“拾音电路”和“功率放大电路”，二者共同构成一个基本的音频功率放大器。
通过直流稳压单电源5V给电压反馈放大器LM358供电，该放大器可实现1~100倍可调增益放大，经过滤波后接入后级由TPA3112D1实现的功率放大电路，在输入音频信号有效值为20mV时，功率放大器的频率响应范围在200Hz~10K Hz之间，且功率放大器的输出功率范围为50mW～5W可调。
经测试，系统达到了题目所设定的所有指标。
关键词：LM358 TPA3112D1 音频功率放大目录1方案论证1.1拾音电路 (2)1.2程控设置功率放大器的输出功率 (3)1.3直流稳压电源 (3)1.4系统框图 (3)2理论分析与计算2.1 拾音电路 (4)2.1.1 前置放大电路 (4)2.2 功率放大器的输出功率 (5)3电路设计3.1前置放大电路 (6)3.2直流稳压电源 (7)3.3电路的稳定性 (7)4系统测试分析4.1测试仪器 (7)4.2 测试项目及结果 (7)4.2.1拾音放大电路的倍数测量 (7)4.2.2功率放大器的功率测试 (8)4.2.3直流稳压电源测试 (9)5总结 (9)6参考文献 (9)7附录 (9)1方案论证1.1拾音电路方案一：使用分立元件搭建共基级放大器。
在三极管搭建的三大放大电路中，共基极放大器有电压增益大、电流增益小、输出电阻小、适合于高频工作等特点。
但由于题目中要求的频率范围较大，故对于放大三极管型号的选择以及电路的搭建布线等都要求较大，实行起来比较困难。
方案二：使用OPA842IDR芯片搭建同相放大电路。
OPA842IDR是TI公司生产的一款电压反馈型放大器。
但是它属于高速放大器，跟题意低频相悖，故不选此方案。
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2014年TI杯四川省大学生电子设计竞赛带啸叫检测与抑制的音频功率放大器设计报告日期：2014年8 月16 日带啸叫检测与抑制的音频功率放大器摘要：本设计以TI公司的MSP430F149为主控芯片，TI的TPA3112D1芯片作为功率放大器制作的一个带啸叫检测与抑制音频功率放大器， MSP430F149主要用于音频程控放大器功率输出，采集、处理、显示功率放大器的输出功率和啸叫的频率。
整个系统主要包括由INA333构成的前置放大电路、OPA2340构成的滤波电路、DAC8571的D/A转换电路、VCA821压控电路、OPA2356啸叫检测电路、LA3607抑制啸叫电路。
音频信号通过以上电路便可以实现无失真播放，并且在一定程度上起到抑制啸叫作用，达到设计要求。
关键词：MSP430F149；TPA3112D1；啸叫；程控放大；抑制1 前言本设计的功能是对音频信号进行处理，制作一个带有啸叫检测和啸叫抑制的音频功能放大器，带通频率为200Hz-10KHz。
为了实现功率放大，本设计采用TPA3112D1，将音频信号经过一个由IN333搭建的前置放大电路、滤波电路、控制功率电路后送入功率放大器电路，其中控制功率电路是采用程控的方式。
本设计的重点和难点是监测和抑制啸叫，啸叫会随着环境的变化而产生，频率也会相应发生变化，因此只能是尽量抑制它，并不能做到完全消除，选取合适的方案是最重要的。
对于啸叫频率的测量，利用啸叫幅度较大这一特点可以利用比较器将啸叫与需要的声音信号进行分离并产生，用单片机计算出啸叫频率在Nokia5110显示出来，均衡芯片LA3607利用测量频率来调节频点进行抑制，起到抑制啸叫的作用，使得整个系统满足要求。
2 系统方案选择根据本设计的要求，系统要完成对台式麦克风音频信号的放大，通过功率放大电路送喇叭输出，输出功率采用程控的方式，并且在啸叫产生的时候，能够检测啸叫频率然后抑制啸叫。
因此我们在设计过程主要讨论程控方式、啸叫检测、啸叫抑制三个模块的方案。
2.1相关模块的方案比较2.1.1 程控模块方案一：TPA3112D1的第10引脚PLIMIT可以限制输出功率，PLIMIT引脚的输入电压VPL 决定了输出电压峰峰值VPP的最大值，并且它的GAIN0, GAIN0可以选择20dB, 26dB，32dB，36dB这4中不同的增益，当通过430单片机控制PLIMIT 端的电压和GAIN0, GAIN0增益选择便可以调节输出电压，从而实现输出功率从50mW~5W，但此种程控方式不能实现功率的连续调节，当输出功率调节到50mW 的时候，信号会出现大于10%的失真，不满足要求。
方案二：采用专门的压控芯片VCA821，由于它的输出电压受调节端的电压影响，通过单片机输出不同的电压给VCA821的调节端VG，便可以使VCA821输出不同的电压，再将此电压送给TPA3112D1，这样功率放大器的输出功率范围就能在50mW～5W之间调节，甚至更高，都不会出现波形的失真，完全满足要求。
综上所述，采用压控芯片VCA821实现程控功能。
2.1.2 啸叫检测方案啸叫是由于音响设备给了麦克风一个正反馈信号，在适当条件下使信号不断叠加，从而产生刺耳的声音。
啸叫很容易发生在波峰附近，它的幅值相对于让人听起来舒服的声音要大，利用这一特点，提出以下方案。
方案一：用软件实现，即采用数字处理的方法，利用DSP技术对声音信号进行高速采集，然后进行FFT变换，最后使用重心法进行频谱估计，得到中心频率。
然后再将此频率进行显示。
但此种方案对软件编写能力要求较高，因为对DSP 不是很熟练，所以不采取此种方案。
方案二：用模拟电路实现，由于430单片机不能处理模拟信号，因此可以利用OPA2356搭建跟随器和比较电路，将啸叫的正弦模拟信号转换为矩形波送给430单片机，利用M/T法的T检测法，测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率，再利用Nokia5110显示出来。
由于方案二更接近自身实际，所以采用方案二。
2.1.3啸叫抑制方案啸叫产生的原因是形成了正反馈，只需去掉形成正反馈的任一条件，便可以抑制啸叫，因此设计以下两个方案。
方案一：采用专门的数字滤波芯片MAX264，当检测到啸叫频率后，给MAX264配置相应的时钟，并且选择不同的滤波器形式，将检测到的频率进行衰减，从而抑制啸叫。
但此方案成本高，软件调试相对复杂。
方案二：采用均衡芯片LA3607将比较器测出的啸叫进行衰减和切除，通过改变LA3607 的7个通道的C1、C2电容值，来设置需要抑制的啸叫频率，再通过调节通道上连接的滑动变阻器设置衰减倍数，可以起到很好的抑制啸叫作用。
方案二性价比高，操作性强，效果也比较明显，所以采用方案二。
2.2 系统框图系统框图如图2-1所示。
图2.1 系统框图3 理论分析与计算3.1 滤波器的设计系统要求频率通带为200Hz-10KHz,滤波器利用TI 的FilterPro Desktop 软件进行设计，选用Bessel 滤波，最终设计出一阶R/C 滤波，采用的芯片是TI 公司的集成运放OPA2340，该运放采用2.7V-5.5V 电源供电，带宽为5.5MHz ，低噪声，轨到轨的输入/输出和高速运行使得它非常适合于通用和音频应用。
3.2 前置放大器的设计INA333是一款低功耗、零漂移、轨到轨输出的仪表放大器。
对于微弱电信号的放大具有良好的效果，由于此系统的最大通过频率为10KHz ，所以单级放大的最大增益不能超过30dB ，所以为了满足本设计的增益，采用了二级放大。
该运放的放大倍数计算方法如式3-1。
1001+G K G R ⎛⎫Ω= ⎪⎝⎭ (3-1)R G :接入引脚1和引脚8之间的电阻。
3.3 均衡器的设计该均衡器的1-14引脚格子外接电容C1、C2与内部芯片电阻R1（1.2K Ω）和R2（68K Ω）组成不同频段的RC 滤波网络，只需选择各自的C1、C2不同值，即可完成音频七段均衡目的。
设计均衡器的RC 滤波网络参数时，只需按照公式3-2和3-3计算所需的C1、C2值。
Q =01/2f =4 模块电路本系统主要包括电源模块、拾音模块、压控模块、功率放大模块、啸叫检测模块、啸叫抑制模块。
4.1 电源模块由于系统采用12V 直流电源供电，而系统中需要用到 2.5±V 、5±V,需要用LT1085制作12V 转5V ，为了减小干扰，需要给音频接入电路单独制作一个电源，用的是LM7805，原理图如4.1所示， 34063做5V 转-5V ，原理图如4.2所示，需要用LT3032做5±V 转 2.5±V ，LT3032是一款双通道、低噪声、正和负低压差电压线性稳压器。
每个稳压器可提供高达 150mA 电流和一个 300mV 的典型压差电压。
可提供低至 ±1.22V 基准电压的可调输出，或固定输出在 ±3.3V、±5V、±12V 和 ±15V 。
内部保护电路包括反向输出保护、电流限制和热限制。
电路图如4.3所示。
图4.LT1085（左）和LM7805电源（右）图4.2 MC34063电源图4.3 2.5V ±电源4.2 拾音电路模块拾音电路只要是对音频信号的放大、滤波，前置放大电路采用INA333，是一种低功耗、精密仪器仪表放大器，只要在使用时它的增益没有超过20dB,那么低于10K就能够通过，原理图如4.4所示，滤波采用OPA2340制作一个200Hz 的高通和一个10KHz的低通，共同构成一个带通。
能够实现对音频信号的处理，满足设计要求，其原理图如4.5所示。
图4.4 前置放大电路图4.5 带通滤波器电路4.3 压控模块端，从而用DAC8571将单片机输出的电压转化为模拟电压供给Vca821的VG调节TDA3112D1的输出功率。
原理图如4.6和4.7所示。
图4.6 压控模块电路图4.7 DAC8571电路4.4 功率放大模块采用TI的TDA3112D1功率放大芯片，该芯片是TI公司制造的D类功放芯片，原理图如4.8所示。
图4.8 TDA3112D1功率放大电路4.5 啸叫检测与抑制模块啸叫检测是74HCu04正弦波转化为方波后，用单片机检测其频率，此时还需要检测功率放大器的输出功率，利用AD637这款完整的高精度、单芯片均方根直流转换器，可计算任何复杂波形的真均方根值便可实现原理图如4.9所示。
啸叫抑制电路采用LA3607均衡芯片，该芯片是一种低价位、高性能的七均衡器，当啸叫检测模块测量出啸叫频率后，会发现在一定条件下啸叫频率会在一个小范围内变化，这便为设置LA3607的每个通道的频率以及增益提供数据，原理图如4.10所示。
图4.9 输出功率检测（左）和频率检测（右）图4.10 均衡器电路5 软件设计软件主要实现的功能是D/A转换、程控功率放大器输出功率、显示输出功率、显示啸叫频率。
程序框图如下。
6 系统调试用于调试的主要设备包括学生直流电源、AGILENT-33220A 20MHz数字信号发生器、100MHz示波器UNI-T、EXCEL DT9205A数字万用表。
6.1测试方法对功率放大器输出功率的测量是利用AD637转化出电压有效值，经过A/D 转换通过单片机送到Nokia5110显示，为了知道显示的值是否正确，同时用万用表测量功放输出电压进行对比。
对于啸叫频率的测试，可以通过Nokia5110显示屏直接读取，但为了数据的准确性，也要用示波器辅助测量频率，并进行对比。
6.2 功率放大器输出功率测试用信号发生器输出有效值为20mV的正弦波作为系统的输入电压，用压控控制输出功率从50mW~5W的相关数据如表一所示。
表一程控下输出功率当输出功率为5W，负载为8Ω时，功率放大器的输出功率效率如表二所示。
表二功率放大器输出功率效率6.3 啸叫频率检测测试调整输出功率和麦克风与喇叭之间的距离，可以检测出不同频率的啸叫信号。
其相关参数如表三所示。
表三啸叫频率检测注意：距离为麦克风与纸盆喇叭之间的距离。
6.4结果分析当输入信号为20mV的正弦信号时，由测试的效率可以看出，系统不满足要求的70%的效率要求，只有68%左右。
虽然TPA3112D1属于D类功放，效率较高，但在这个系统中加入了其它电路时效率要能达到百分之七十，需要在方案选择、布线、器件选择等方面做得合理一些。
对于啸叫频率的测量来说，经过多次测试，无论是在5W功率还是其它输出功率时，我们所处的环境下检测到的数据范围大概为2.73KHz~3.4KHz,这对于抑制啸叫提供了很大方便，能更有效地选取中心频点。
关于抑制啸叫的效果来看，在未启动啸叫抑制时，适当提高输出功率会产生啸叫，此时启动啸叫电路，啸叫会停止，再适当提高输出功率也能起到抑制作用，但不能达到5W。