音频电路原理

音频电路原理

典型音频电路：        双运放 

TDA1308 NXP 甲乙类CD专用耳机功放集成电路

低电压、低失真、高速率、强输出等优异的性能芯片内采用MOS管输出， 可以直接推动32Ω耳机。

 

此类电路在直接采用STM32DAC接TDA1308 缺乏带负载能力，驱动能力偏低。

可采用独立的DA或者采用74HC4052扩流。

74HC4052带有公共使能输入控制的2路 4选1模拟开关电路。 2路输入选择输出端口

 

CF的作用：相位补偿，防止振荡，抑制高频噪声。

Why? 一般来说，因为布线的寄生电容，使得运放的输入端都会有一个10~20pF的寄生电容，如图CIN（我们暂且将它称为输入电容）。正是这个输入电容，会使得运放的高频噪声增益很大，从而有可能使系统不稳定。

我们的输入信号一般为直流信号或低频信号，这个电容此时不会起作用，因而此时的增益为-R2/R1。 引发系统不稳定的是高频噪声，所以我们可以暂且抛开信号增益，只讨论电路的噪声增益。该网络的反馈系数是R1/（R1+R2）,因而噪声增益为（R1+R2）/R1 (这里我也不是很明白，欢迎大伙补充说明)。 当噪声的频率比较高的时候，则需要考虑输入电容CIN对噪声增益的贡献，对于高频噪声来说，R1与CIN为并联关系，因而此时的噪声增益为：[R2+(R1//1/ωCIN)]/(R1//1/ωCIN)。 

从这个噪声公式可以看出，当噪声频率越高，噪声增益公式的分母越小，噪声增益的值就越大(是不是感觉像是伯德图中零点的作用？)，系统就越不容易稳定。 

How? 引入CF滞后，噪声增益公式变为：[（R2//1/ωCF）+(R1//1/ωCIN)]/(R1//1/ωCIN)，当频率ω增大，噪声增益公式中分母减小的同时，分子也在减小，因而噪声增益公式整体就不会随着1/ω的增大而增大。如果从伯德图看来，这里是引入了一个极点。 

一般要求是R1 X CIN 大于等于 R2 X CF。 

以上，就是本人对反相输入电路的反馈电阻上并联电容作用的理解，欢迎大伙进行补充。

MP3

MP3播放器是利用数字信号处理器DSP来完成处理传输和解码MP3文件的任务的。 DSP掌管播放器的数据传输，设备接口控制，文件解码回放等活动 

MP3播放器要分几个部分：中央处理器，解码器，存储设备，主机通迅端口，音频解码D/A转换和功放，显示界面和控制键，其中中央处理器和解码器是整个系统的核心，这里的中央处理器我们通常称为主控，它运行MP3的整个控制程序，也称为固件程序，控制MP3各个部件的工作：从存储设备读取数据送到解码器解码，与电脑连接时完成与主机的数据交换，接收控制按键的操作，显示系统运行状态等任务。

解码器是芯片中的一个硬件模块，它可以直接完成各种格式MP3数据流的解码操作，并输出PCM或IZS格式的数字音频信号。

主机USB接口是MP3播放机与电脑交换数据的途径。电脑通过该端口操作MP3播放器存储设备中的数据，拷贝、删除、复制文件等操作。   目前最广泛使用的是USB总线，并且遵循微软定义的大容量移动存储协议，将MP3播放机作为主机的一个移动存储设备。

音频D/A转换是将数字音频信号转换成模拟音频信号，以推动耳机，功放等模拟音响设备。数字音频信号与模拟音频信号的区别在于，数字音频信号是相对模拟音频信号来说的，我们知道声音的本质是波，人所能听到的声音频率在20HZ到20KHZ之间，称为声波，模拟信号对波的表示是连续的函数特性，基本的原理是不同频率和振幅的波叠加在一起。数字音频信号是对模拟信号的一种量化，典型的方法是对时间坐标，按相等的时间间隔做采样，对振幅做量化。单位时间内的采样次数称为采样频率。这样一段声波就可以被数字化后变成一串数值，每个数值对应相应帛样点的振幅值，按顺序将这些数字排列起来就是数字音频信号了。这是A/D转换过程。（模拟 —— 数字） 

D/A转换过程相反，将连续的数字接采样的时候的频率顺序转换成对应的电压，MP3解码器解码后的信息属于数字音频信号，需要通过D/A转换器变成模拟信号后才能推动功放，被人耳所识别。 

 一般用每秒种音乐所占的比特数据来表示，这个数字越小，压缩程序度就越高，对播放质量的主观感觉因人而异，但大多数人所能接受的数字大约为128Kbps。当然，同一首MP3歌曲，压缩成160Kbps比压缩成96Kbps要好听，但160Kbps却将会占用更多的空间。   

当我们播放歌曲时，数据被传送到DSP处理，DSP对文件进行解压。下一步，DSP将数据传送到数字----模拟解码器，将二进制数字信息转换成模拟音频信号，然后模拟音频信号控制耳机或扬声器形成音乐。  

 有的播放器还带有小型的前置功放集成电路，在音频信号到达耳机前加强声音效果 。

音频压缩

音乐信号中有许多冗余成分，其中包括间隔和一些人耳分辨不出的信息（如混杂在较强背景中的弱信号）。CD声音不经压缩，采用44.1kHz的固定速率采样，可以保证最大动态音乐的良好再现，当然，信息量较少处的数据量也是相同的，因而存在压缩的可能性。音响频宽为20～20kHz(顶级CDPlayer可向下延伸至2Hz)已成为目前的音乐标准。MP3为降低声音失真采取了名为"感官编码技术"的编码算法：编码时先对音频文件进行频谱分析然，然后用过滤器率掉噪音电平，接着通过量化的方式将剩下的每一位打散排列，最后形成具有较高压缩比的MP3文件，并使压缩后的文件在回放时能够达到比较接近原音源的声音效果。虽然他是一种有损压缩，但是它的最大优势是一极小的声音失真换来了较高的压缩比。且现在的MP3采用与杜比AC-3相似的变压缩比率（VBR）压缩技术，采样的压缩比率依音乐中信息多寡，并利用人耳的掩蔽效应来减少冗余数据。