[实用新型]基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置

说明书

技术领域

本实用新型属于功率放大器技术领域，尤其涉及基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置。

背景技术

在声音的拾取过程及通过音响设备的传送过程中,由于设备或器件的原因,导致其幅度对频率的响应往往不一致,这样经放大器输出后,就达不到原来的听觉效果。数字均衡放大器就是一个改善音频频率响应的放大器设备。为了达到改善音频频率响应，解决幅度对频率的响应不一致的问题，一般采用自适应滤波器和IIR数字滤波器的方法，但是自适应滤波器结构复杂，计算繁琐占用资源多，而IIR数字滤波器虽然设计简单能够以较低的阶数实现滤波，但它具有非线性相位，且其传递函数存在极点，所以容易引起自激振荡，稳定性差，对滤波器的精度要求较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于FPGA，采用FIR数字滤波器方案的数字幅频均衡功率放大器装置。不仅降低了数字幅频均衡功率放大器系统的复杂度，而且提高了稳定性与集成度，减小了系统的复杂程度。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置，包括依次连接的信号预处理模块、前级放大模块、数字幅频均衡模块、DAC后级滤波模块和功率放大模块，与数字幅频均衡模块连接的FPGA模块，以及与FPGA模块连接的触摸屏模块。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，FPGA模块采用主控芯片FPGA，主控芯片FPGA为ALTERA公司的EP4CE40F23C8芯片，片内嵌入了NIOSⅡ嵌入式处理器。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，信号预处理模块包括衰减模块和带阻网络模块；衰减模块采用π型衰减网络衰减100倍；带阻网络模块采用无源形式。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，前级放大模块采用两级运放级联放大，第一级采用TI公司的低功耗精密仪表放大器INA128，设置增益为200倍；第二级采用TI公司的高精度低噪声运算放大器OPA227，设置增益为3倍，均采用同向放大接法。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，数字幅频均衡模块包括AD采样模块和DA转换模块；AD采样模块采用TI公司的16位250KHz ADS8505芯片；DA转换模块采用TI公司的DAC904芯片。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，DAC后级滤波模块采用美信公司的八阶低通椭圆开关电容滤波器芯片MAX297与TI公司的OPA4228与OPA2227精密运算放大器。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，功率放大模块包括预放大模块和功率放大器；预放大模块采用ADI公司的差动运算放大器AD844；功率放大器采用AB类功率放大器，并选用高电压、大电流、低导通电阻型MOSFET，IRF264与IRF9540芯片。

在上述的基于FIR数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置中，显示屏模块采用MD070SD电阻式触摸屏，由主控芯片FPGA电路驱动显示预设的截止频率与增益。

本实用新型的有益效果是：采用FIR数字滤波器实现信号幅频均衡，FIR数字滤波器采用非递归结构，可以得到严格的线性相位，运算误差较小，且传递函数不存在极点，稳定性好，能够简化整个系统；同时，利用FPGA的高集成度与可编程特性，应用Verilog硬件描述语言使设计更加灵活，不仅缩短了设计周期，而且可实现复杂的数字电路系统，FPGA可同时控制数字幅频均衡模块、DAC后级滤波模块以及触摸屏模块并高度整合，使整个数字幅频均衡功率放大器装置集成度高且结构简单，并且在电路设计中采用了滤波、去耦、噪声隔离、电磁屏蔽等技术，提高了数字幅频均衡功率放大器装置的精度和可靠性，系统通频带可达20Hz～20KHz，输出功率可达到10W，电路效率达66％。整个系统外围硬件电路采用低功耗芯片，整体功耗极低，性能稳定，简化了系统复杂程度，人机交互友好。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构框图；

图2为本实用新型一个实施例带阻网络电路图；

图3为本实用新型一个实施例的前级放大电路图；

图4为本实用新型一个实施例的AD转换电路图；

图5为本实用新型一个实施例的DA转换电路图；

图6为本实用新型一个实施例的DAC后级滤波电路图；

图7为本实用新型一个实施例的功率放大电路图；