|
引言 現在的學校，有許多已經采用計算機加網絡多媒體系統來進行現場教學。此外，工程施工人員在施工現場進行對講通話，駕駛人員在開動的坦克等自行火炮車輛上進行通話等，都避免不了講話時嘈雜的背景噪聲或無線干擾(包括網絡射頻干擾)，因而聲音有大有小。怎樣才能使聽到的廣播聲或耳機中說話的聲音平穩清晰?本文給出了一種用SG270、LM4884電路配合AT89C51單片機來解決干擾問題的實現方案。 1 電路主要器件 1.1 SG270放大器 SG270電路為國產工業級(-40℃～+85℃)可控增益音頻放大器，該芯片的1、2腳為正、反相信號輸人端，A、B、C為壓控輸入端，增益控制電壓范圍為2.1～2.5 V，可通過輸出反饋信號來即時進行自動增益控制。若把SG270用作信號鑒幅電路，那么，SQ即為音頻信號輸入端，當輸入信號達到一定幅度時，SQOUT端輸出高電平(9腳須接上拉電阻)以此作為輸出允許信號。SG270的封裝形式為J型或D型DIP雙列直插陶瓷封裝，圖1所示是其引腳排列圖。 SG270的主要電參數如下： ◇電壓增益：無控制電壓或輸入信號為0～5mV時，A VD≥70倍；輸入信號為6～70 mV時，AVD為70～1倍 ◇直流輸出電壓：5～7 V(電源為12V時)； ◇輸出電壓：≥5 V(電源電壓12 V時)； ◇輸入偏置電流I10：≤10μA； ◇功耗電流IP≤lOmA； ◇電路固有壓控電壓：2.1～2.5 V ◇壓控溫漂：-4 mV／℃或±0.2 V／100℃，當SG270用于氣溫條件相對較差的野外環境時，應對SG270進行溫度補償(負系數)，否則，在全部溫度范圍內，SG270的輸出幅度會產生±0.2 V的溫度漂移。 ◇增益調整范圍△Av為-70 dB 1.2 LM4884放大電路 LM4884是美國國家半導體公司的Boomer音頻放大器，該器件具有噪音抑制功能，可以抑制混入放大器的射頻信號，從而有效地確保調制解調器不受噪音影響，同時能有效地抑制來自無線筆記本電腦及手機等電子產品的干擾，有助于提高揚聲器的聲音清晰程度。LM4884具有低電平有效停機模式以及過熱保護功能。同時帶有2位四種增益(6 dB、10 dB、15.6 dB、21.6 dB)選擇端。LM4884使用5V電源，可以很好地與TTL電平的單片機相連接，其封裝形式為20腳DIP雙列直插封裝或無引線封裝。 LM4884的主要性能參數如下： ◇輸出功率：8Ω/1.2 W或4Ω/1.9 W； ◇PSRR(1 kHz，VDD=5 V)≥62 dB； ◇采用雙通道差分放大，有2位四種可選增益(6 dB、10 dB、15.6 dB、21.6 dB)； ◇信號電源和功率驅動電源分開供電。 1.3 AT89C51單片機 AT89C51是美國ATMEL公司生產的帶4 KB片內Flash程序存儲器的40引腳單片機，其有關參數和引腳功能可查閱《ATMEL89系列單片機應用技術》等資料。 2 設計方案 2.1 硬件電路原理及功能 由SG270、LM4884和AT89C51單片機構成的音頻均幅(量)輸出控制放大器的電路原理圖如圖2所示。圖中未包括話筒或音源部分(也可來自網絡，無線接收的音頻信號等)的前級電路，前級輸入SG270的信號VINA為5～50 mV；OUT1、OUT2輸出信號則可接人多媒體網絡或擴音機，也可直接驅動揚聲器或耳機。 
(1) 靜噪功能 當無正常的音頻信號而只有背景噪聲時，運放A1的輸出幅度降低，南于壓控電平的降低會使SG270增益增大，故必須進行靜噪。可由A3把輸入信號放大整形后由比較器B1進行輸入信號VINA大小的判別。若無正常信號，B1將輸出低電平給AT89C51單片機并進入INT0靜噪中斷處理，然后按靜噪延時設定延時后由P1.2發出高電平以關閉LM4884輸出。 (2) 防聲音突變 當系統在正常音頻輸入時，如果突然遭遇強聲(如大喊、撞擊話筒、接插件接觸斷續、雷爆、火器發射等)，則該電路會由SG270自動反饋控制并通過即時降低增益來抑制這種強聲，強聲過后再自動恢復正常。 而當系統處于靜噪狀態時，若不加處置，SG270將處于高增益狀態，此時若有話音信號，則可能出現沖擊，故可由單片機P2.5發低電平以關閉電子開關A，同時由P2.6發出高電平打開電子開關B，而P2.7發出的1 kHz方波則經100 kΩ電阻和電容C整形、W1降幅后，由運放A4輸出25mV左右的假信號VINB給SG270，以使其保持有話音時的正常增益(這時LM4884輸出關閉)。 (3) 對聲音的自動增益跟蹤 自動增益跟蹤功能主要利用SG270的自動增益調節特性，并通過壓控反饋回路由運放A0、A1、A2來完成。 (4) 功率輸出功 由運放A5對A0輸出的平穩信號進行限幅后，其輸出VINC可用于LM4884的差分放大，這種放大輸出的功率可達1.2 W以上。LM4884的增益可由單片機(K2、K3、K4開關)進行設定并控制指示(通過L1、L2、L3、L4發光二極管)。 (5) 靜噪延時設定和數字顯示 不靜噪時，電路開關K1閉合，這時開關A一直接通，B一直斷開，LM4884也將一直打開。 有靜噪和延時時，K1斷開，進入可靜噪狀態(L0指示)。靜噪動作延時可南J1和J2在0～19秒內設定，設定值可由LED2和LED1顯示。 開機的初始設定為5秒，5秒無人說話將關閉LM4884輸出(揚聲器無聲)以使電路靜音。 其它功能也可在此電路上改進和增加。 2.2 軟件設計 在了解了硬件電路原理及功能要求的基礎上。可用AT89C51單片機通過軟件進行編程來實現電路功能，其程序框圖如圖3所示。 3 結束語 利用本文給出的實現方式設計的音頻信號均幅控制放大器，可以使嘈雜環境下的通話聲音變得平穩清晰。從而解決了音頻信號的背景噪聲和無線干擾問題。 |
