音频功率放大器（精选9篇）
音频功率放大器 篇1
当下,伴随着我国科技水平的不断进步,在电子科学方面,我国的相关科学技术水平在近几年来也得到了长远的发展,实现了长足的进步。集成电路的集成程度、功耗等诸多问题,正在通过相关技术人员的不懈努力而逐渐被优化和改良。在音频功率放大器层面中,在近几年世界范围内也用了重大的土坯,笔者自行拼凑了一套5.1声道数字音频功率放大器进行分析,总结出功率放大器的数字化是不可避免的。
1 数字音频功率放大器的基本工作原理
在数字功率放大器中,最为重要的一部分就是针对前段的数字信号的处理,以便完成多比特数字信号,例如pcm编码等转变为1bit脉宽调制,即pwm信号。再进行此类信号的输出工作,应用pwm信号来对数字音频功率放大器后端H桥MOSFET功率管进行针对其截止于导通的控制,从某种层面上来说也就是完成了针对pwm控制信号的能量扩大。经过扩大的pwm信号流在经过一个低阶的滤波器之后,把高频率部分进行了删除,并在理论上将没有失真的模拟音频信号进行了还原,同时将信息送还到了扬声器当中,并进行了发声,其工作原理如图1所示。
为了把16bit的pcm信号改变成1bit的pwm信号,因此在理论上1bit调制器在一个变换周期之中,需要进行216触发,所以在44.1千赫兹的取样频率之中,1bit量化器的时钟频率将达到2.9G赫兹,这是与当下我国的科学技术水平不匹配的。因此,若降低声音的传送速度来让相关硬性条件得到满足,噪声级又将会提高,为了让此问题得到妥善的解决,笔者使用了N倍过取样滤波与噪音整形技术,来增强取样频率并减少量化噪音。
2 5.1声道数字功率放大器的实现
2.1 关于现状
当下,在国际范围内,全数字音频功率放大器的研究和使用,正处于起步阶段,在当前市面上,所常用的较为流行的数字功放芯片包括Apogee的DDX系列产品,TI的TAS系列产品,CIrrus Logic的CS44210系列产品,和索尼、TACT公司所生产的相关数字功率放大器产品。特别是TACT audio公司使用这种数字功率放大器制作成为专业级数字音频功率放大器,并开始在较为高端的音像市场进行销售,该行业相关专家表示,估计在10年左右,全数字音频功率放大器将在我国音频功率市场占有超过9成的市场份额。
2.2 DDX4100与DDX2060套片
针对上述所提到的数字功率放大器的认识和部分详尽的思考,笔者选择使用APOGEE公司所研发的DDX4100与DDX2060从而设计了一款5.1声道的全数字功率放大器。
2.3 Mcu控制的可编程数字功率放大器的完成
由Microchip公司所生产的PIC16C72是一款建立在EPROM之上的8位高性能微型控制器,将PIC16C72与其它像个相似的控制器进行比较,它的任务执行速度与压缩部分都要远远高于同价格产品,本文作者建立在PIC16C72之上,构思了如图2所示的可编程攻防流程:
FC总线的初始化,是经过对相关软件的控制完成的,MCU作为FC的重要设备,DDX4100作为附属设备,在之前每一次经过FC传送信息之前,首先依靠函数LOAD-ADDR-SUB编写信息到相关芯片的存储器之中。
2.4 整机质量
通过将数字音频功率放大器与MCU进行结合,并一起工作,就自己拼凑出了一台较为完整的全数字音频功率放大器。在此部数字功率音频放大器当中,笔者经过测试,其额定输出功率为35w,该数字音频功率放大器的面积是15cmx10cm,笔者在试音室进行针对数字音频功率放大器的性能测试时,所得到的性能指标为:
(1)THD+N<0.08%(HZ*1W)。(2)SNR:89d B。(3)电源使用率达到了88%(在30w时进行测量)。
3 结语
笔者自行制作的全数字音频功率放大器,在各项技术指标当中,均优于当下市场上的相关产品。针对当下我国信息时代的到来,相关多媒体技术正在蓬勃发展,针对全数字音频功率放大器的研发,仍旧在相关技术人员的不懈努力下,有条不紊的进行着。
摘要：笔者自行制作的全数字音频功率放大器,在各项技术指标当中,均优于当下市场上的相关产品。本文首先针对数字音频功率放大器的工作原理进行阐述,并在笔者进行自主研发的基础上,通过自身的经验实际解析5.1声道全数字功率放大器的实现,笔者希望谨以此文,抛砖引玉,给予从事相关行业的从业者带来一些有价值的帮助。
关键词：数字音频,功率放大器,原理,实现
参考文献
[1]胡纯有.音频功率放大器的分类和界定[J].演艺科技,2014,11:21 -23+28.
音频功率放大器 篇2
摘要：TI公司新推出的6.5W单声道桥接负载（BTL）D类音频功率放大器芯片TPA3007D1采用第三代调制技术，增益可通过两个输入端（GAIN0）和GAIN1）设定。文中介绍了TPA3007D1的内部结构、引脚功能、新一代调制技术及应用电路。关键词：D类功率芯片；TPA3007D1;第三代调制；增益可控
1 概述
采用PWM调制技术的D类（开关型）音频功率放大器以其高效率、（本网网收集整理）低功耗等特性，比其它类型（如A类、B类和AB类）的功率放大器更具优势，从而在带有音频功能的设备尤其是便携式产品应用中占据了主导地位。
美国德州仪器公司（TI）是生产音频功率芯片的著名厂商之一。该公司生产的D类音频功率放大器已发展到第三代。
TI公司的第三代D类音频功率放大器ICs均带有小于1μA的.关闭控制电流和典型值为7mA?或8mA 的低电源电流，它们都采用创新的调制技术，不需要或仅需要低成本小型输出滤波器。由于在封装上解决了散热问题，因而无需使用散热片。这一代新型D类功放芯片输出功率与温度之间的关系呈平直曲线，这一点是AB类放大器无法相比的。它们中的所有器件都内置有去砰声/去咔嗒声电路，可有效消除开/关噪声，同时芯片都内置短路保护和过热关断电路，从而提高了器件本身和系统的可靠性。
TPA3007D1是TI公司最近推出的6.5W单声道BTL D类音频功率放大器芯片，该芯片的效率可达85%?@Vcc=12V 以上，且具有12dB、18dB、23.6dB和36dB四种增益可供控制和选择。其应用领域包括LCD监视器、TVs、PCs、车载免提套件和动力?powered 扬声器等。2 TPA3007D1的结构功能
采用24引脚TSSOP封装的TPA3007D1芯片的引脚排列如图1所示。
TPA3007D1内部含有偏置与电压参考、增益调节电路、PWM调制电路、栅极驱动器、四只MOSFET组成的H-桥功率极及短路检测和过热关断保护等电路，图2是其内部结构框图。
TPA3007D1的电源电压（Vcc/PVcc）范围为8――18V（典型值为12V）；负载阻抗RL大于7Ω；其GAIN0、GAIN1和SHUTDOWN脚的高电平输入电压VIH应大于2V;低电平输入电压VIL则应小于0.8V;TPA3007D1工作环境温度范围为-40――+85℃。
图2
3 第三代调制技术方案
TPA3007D1采用创新的调制方案。虽然每路输出（OUTP和DUTN）幅度仍然从0V到VCC（12V），但当无输入时，OUTP和OUTN为同相位。对于正输出电压，OUTP的占空比大于50%,而OUTN的占空比则小于50%.对于负输出电压，OUTP占空比小于50%,而OUTN占空比大于50%.在开关周期的大部分时间里，负载两端的电压是0V.在这种调制方式下，负载上的差分电压幅度不是2VCC,而是VCC,因而大大减小了开关电流和纹波电流及负载损耗（I2R）。由于负载上的差分电压脉冲很窄，因而可以省去输出滤波器。只有在输出功率较大时，由于输出脉冲变宽，纹波电流增大，为了提高效率，才需要小型铁氧体有孔磁珠（ferrite bead）滤波器。
图3为第三代调制方案的电压和电流波形。
4 应用电路
由TPA3007D1组成的6.5W BTL D类音频功率放大器电路如图4所示。图中，U1（TPA3007D1）的振荡器频率fosc可由20脚外电阻R1和21脚外的电容C12设定在250kHz?fosc=6.6/（R5 ・C12）。放大器增益则可通过U1的3脚和4脚来进行设置。
当TPA3007D1的5脚（SHUTDOWN脚）为高电平（大于2V）时，IC正常工作。若该脚被拉低，IC将进入关闭模式。在关闭状态，放大器输出静音，此时仅消耗1μA的电源电流。
图4
U1的OUTP和OUTN输出端连接的L1、C14和L2、C15可组成输出滤波器。其中，L1和L2为小型铁氧体片式有孔磁珠（ferrite chip bead）型号为Fair Rote 2512067007Y3.滤波器的截止频率为1MHz,可用来减小EMI,以使其符合FCC和CE标准规定。而L1和L2则应在高频时呈现高阻抗，在低频时呈现低阻抗。OUTP和OUTN脚与地连接的肖特基二极管D1和D2?B130 用于吸收输出瞬态尖峰脉冲和进行输出短路保护。D1和D2在1A下的正向压降应低于0.5V,耐压则应大于30V.
音频功率放大器 篇3
主要特点和性能
TA2041采用32引脚SSIP封装，引脚排列如图1所示。在32个引脚中，1～11引脚为输入端，12 ～32引脚为输出端。其中，接地脚也分为输入和输出两个部分。像外部前置放大器或有源滤波器这类输入电路，应该以10、14引脚模拟地作参考。
在TA2041的每个通道中，集成了仅反相放大器、输入级电路、信号处理器、MOSFET驱动器和 四只功率MOSFET组成的全桥(H-桥)输出级电路(参见图2)。
TA2041的主要特点和性能指标：(1)利用9.5～21V的单电源电压(VPP)工作，可以保证在各种条件下的汽车电池电压下运行；(2)大功率输出，在VPP=20V和RL=4Ω下，每个通道输出功率达70W；(3)具有AB类音频功放电路的高保真度和D类放大器的高效率，在每个通道RL=4 Ω和输出功率POUT=50W下，效率(η)达89%；在POUT=30W和RL=4Ω下，总谐波失真加噪声(TH D+N)≤0.04%；(4)带无“咔嗒”声启动与关闭、静音与待机和自动DC失调校准等功能；(5)不仅作为开关放大器使用，同时还带有“AM模式”，可组成B类放大器(将AM脚拉到逻辑高电平) ，工作在线性模式，能有效抑制电磁干扰(EMI)产生；(6)带有完善的保护功能，其中包括输 出横跨负载以及VPP和地之间的短路保护、负载切断保护、地意外开路保护、过电压(VPP≥2 3.5V)与欠电压(VPP≤8V)保护、过电流(IOUT≥7A)保护和过温度(Tj≥160℃)保护。
应用电路
TA2041组成的四通道T类功放电路如图2所示。在每个通道中，音频输入信号通过AC耦合电容 Ci和IC内部的输入电阻RIN(50kΩ)输入至增益为26dB的反相放大器。Ci和RIN(组成低频极点频 率(fp=1/2πRINCi)低于10Hz的高通滤波器。5V CMOS信号处理器将音频信号变换成高频开关信号。MOSFET驱动器将中心频率约650kHz的处理器5V开关信号进行电平移位并驱动功率MOSFET。H-桥输出经Lo和Co组成的二阶LC低通滤波器后，高频开关信号被抑制，仅通过音频信 号进入负载。在LC滤波器之后跟随Rz和Cz组成的RC阻尼器，用作衰减在LC滤波器产生的峰值谐振电流。输出端上的二极管Do用作减小输出过冲和负脉冲尖峰下冲。
基于单片机辅助的音频功率放大器 篇4
系统要求:
输出有效功率在8Ω负载上≥5w, 失真率≤1%, 以满足日常演示要求;有音量自动调整, 负载保护, 用户交互, 状态显示等功能;工作电压:单片机部分使用稳压DC 5v, 功率放大器部分使用DC±15v以上;尽量减少单片机模块与功率放大器模块之间的耦合, 实现功率放大器可以随意替换为其他形式的放大器;尽可能采用常见元件, 便于日常替换, 并且易于扩展。
鉴于上述系统功能要求以及音频放大器低成本, 较精密, 需要较多数模转换接口的要求, 本系统在硬件设计方面具有如下特点:
主控单片机采用的芯片必须带有AD转换器, 以便接受音频放大器的信号;由于使用了大量串并行转换。所以需要使用支持较高速度的单片机芯片, 以实现高速串行传输;还有必须带有EEPROM, 以便断电保存音量值或者中点校正值。故本文选择了PIC16F818单片机。
音量控制以及中点电位调整等不能通过单片机输出的数字信号直接控制, 只能通过模数转换或者电子音量控制芯片完成。
显示部分由于单片机输出引脚较少, 不能如日常的方法花费大量引脚于显示方面, 只有采用串并行转换, 利用单片机的高速度分时显示相应数码管段。
键盘输入也需要考虑到引脚紧张这个问题, 可以通过CD4017十进制计数器分时复用按键线;也可以通过电阻分压网络产生不同电压点, 然后在不同电压点通过按钮输入单片机, 再使用AD转换识别按下了哪个按钮。分时复用方法比较稳定, 能同时复用很多个开关, 但是需要多加一片IC, 电路比较复杂;使用AD识别方法能充分利用单片机自有资源, 电路简单, 但是会因为按钮老化电阻不稳定导致电路不稳定, 适用于少量按钮组合。由于本文设计的功率放大器只有几个开关, 精度不高, 所以使用AD识别方法更方便快捷。
2 OCL功率放大器
本文采用一个标准的全对称甲乙类OCL (Output CapacitorLess, 无输出电容音频放大器) 互补推挽音频功率放大器。OCL电路具有性能较好, 制作调试方便的优点。电路的搭建使用National Instruments公司的Multisim 10.1, 所得OCL功放电路图如图1所示。电路的第一级采用双互补对称差分电路, 每管的静态工作电流约1mA, 选用低噪声互补管2SC1815、2SA1015作差分对管, 有较低的噪声和较高的动态范围。第二级电压放大采用互补推挽电路, 仍然采用2SC1815、2SA1015, 工作电流约5mA。两管集电极串接的发光二极管为缓冲级提供约1.6V~2.0V的偏置电压, 避免末级产生交越失真。射随器缓冲驱动级由两只互补对管2SB649、2SD669构成, 增设射随器缓冲驱动级是现代OCL电路的主要特点之一, 它主电压放大级具有较高的负载阻抗, 有稳定而较高的增益。同时它又为输出级提供较低的输出内阻, 可加快对输出管结电容Cbe的充电速度改善电路的瞬态特性和频率特性。该级的工作电流也取得较大, 一般为10~20mA, 个别机型甚至高达100mA, 与输出级的静态电流差不多, 可使输出级得到充分驱动。其发射极电阻采用了悬浮接法 (不接中点) , 可迫使该级处于完全的甲类工作状态, 同时又为输出级提供了偏置电压。输出级为传统的互补OCL电路, 采用了韩国KEC生产的大功率互补对管TIP41C、TIP42C对管, 极限输出功率可达65w。电路使用大环路电压负反馈, 电路总增益由反馈网络决定, 本例设计增益为33倍。相比于标准电路, 此电路做了一些改动以适应单片机控制。该电路在Multisim10.1中仿真表明:电源电压±20V, 输入信号1kHz 100mV时, 电路总谐波失真THD<0.2%。如图2所示:
3 硬件电路设计实现
硬件电路原理图如图3所示:
3.1 音频放大器引出的电路检测和控制工作点
电源控制点:连接继电器, 控制功率放大器电源的开关操作。实现待机功能。
音量控制点:单片机通过M64629控制放大器音量。开机未准备好时静音;开机就绪后自动调整为上次存储的音量;数字控制调整音量;检测到关机动作时立即静音;输入过高时衰减音量均由此点控制。
交流电压检测点:直接检测来自交流电源的电压, 必须取自电源滤波电容前面并且以二极管隔离。做到交流电源一旦断电, 此电压检测点立即电压为0, 由于上文所述滤波电容充放电时产生的欠压工作状态会令电路失衡。此时功放应立即静音, 并且断开所有输出负载中点漂移造成损坏。
负载电流检测点:检测负载电流情况, 判断负载是否处于过载状态。如果持续过载, 则应断开负载。
输出中点电位检测点:开机时先检测中点电位是否为0, 若不为0则需要校正才能接入负载。工作时定时检测0电位并校正。
喇叭继电器控制点:控制负载的接通和断开, 保护喇叭不受损坏。
3.2 M64629连接音频放大器的接点
通道1输入端:至电路接地点。视作参考0电位, 校正中点电压参考此电压执行。
通道1输出端:至中点调整端。M64629通过此端口控制中点电压。
通道2输入端:至音频端子输入。接来自外部的音频输入到M64629中作音量大小处理。
通道2输出端:至功放音频输入端。外部的音频经过M64629进行音量处理后由此端口输出到音频放大器。
3.3 PIC16F818的引脚分配
A/D转换模拟信号输入通道0, 输入端:键盘输入线 (按钮需要区分长按和短按, 需要使用定时器, 重置Timer0继续使用) 。
A/D转换模拟信号输入通道1, 输入端:音频放大器输出电流采样 (输入前通过电容平滑输入, 滤出其中的直流成分) 。
A/D转换模拟信号输入通道2, 输入端:中点电压采样 (输入前通过电容平滑输入, 滤出其中的直流成分) 。
基本输入输出端口0, 输出端:音量调整/中点调整数据线 (串行信号输出到M62429数据接口) 。
基本输入输出端口1, 输出端:音量调整/中点调整时钟线 (输出方波到M62429作为时钟) 。
基本输入输出端口2, 输出端:开机信号 (电压线, Timer0第一次使用)
时钟输入, 输入端:PIC16F818 Timer低速时钟输入。
基本输入输出端口3, 输出端:至显示模块74164数据线。
基本输入输出端口4, 输出端:显示模块74164时钟线。
基本输入输出端口5, 输出端:显示模块的数码管片选线。
3.4 PIC16F818单片机
PIC16F818是一片带A/D转换及微功耗纳瓦技术的单片机芯片, 使用取指令和执行指令并行的哈佛总线结构以及只有35条单字指令的精简指令集。可以通过JDM编程器进行软件编程。单片机工作的时钟频率为20MHz, 指令周期为0.2us (5MHz) , 典型工作电压5V, 不带负载电流2.5~4.0mA (20MHz, 5V) , 休眠状态最小电流200nA (2V) 。
3.5 电子音量控制模块
本电路使用M64629进行电子音量调整, 其工作状态由单片机控制。M64629是串行控制双通道电子音量控制芯片, 可控音量范围[0~-83dB (步长1dB) , -∞], 可通过将对数据输入引脚注入控制串行数据流来控制M64629的工作状态。
3.6 音量数码显示模块
音量值需要显示在一个两位数码管中, 故通过74164串-并行转换芯片将段驱动的八只脚串行化, 使用8个周期将段码输出到74164后锁定, 同时通过片选信号将数字显示到相应位上。74164时钟和串行输入端分别接单片机的引脚RB6, RB7, 数码管公共端接RB4, RB5静态片选。
3.7 按钮检测模块
本电路由于单片机引脚紧张, 按钮检测通过接通不同的电阻组合产生相应的电压信号。输入到单片机中进行A/D转换得到不同按钮值, 从而实现一条线上复用多个按钮, 不过考虑到按钮用久了可能会产生电阻变化, 所以本电路使用了近似值检测, 即允许按钮电阻值在一定范围内变化。在实际的软件实现上非常简单, 只需要将A/D转换的结果部分低位置0即可。
3.8 音频放大器连接模块
音频放大器主体要与单片机部分建立桥梁, 使单片机发出的指令能作用音频放大器上。而音频放大器一般工作在双电源±15~50V, 单片机只有单电源5V, 所以必须区分两者之间的电源。因为输入输出信号的参考点都是双电源的中点地, 所以单片机与音频放大器必须共地, 控制才能做到最简便。输出方面:单片机的大电流开关操作要通过晶体管扩流或者控制继电器间接作用到放大器上;而数字量与模拟量的转换用M64629完成。输入方面:输出中点电压、负载电流等检测均使用A/D转换或者使用部分外围电路先进行信号类型和电压转换再输入单片机。总而言之, 要将所有检测控制信号通过接口电路转换成与单片机可识别的0~5v电压, 可承受的25mA电流内。
4 软件电路设计实现
由于电路需要长时间工作, 所以总体设计思想必须将单片机执行于无限循环中。在一次循环中, 必须完成所有的检测调整工作, 并且由于按键事件, 过载事件等事件是不定时发生的, 所以代码执行中途遇到不定事件则转去中断处理程序。处理完毕之后回到原来的无限循环中。当遇到代码执行错误导致崩溃时使用单片机看门狗进行复位操作。
工作流程如下:
(1) 开机延时3秒:等待系统准备完毕检测好中点电压才接通喇叭, 使用Timer0实现较长时间延时, 并且控制开机等待指示灯闪动4次, 指示灯接RB3。单片机时钟时钟频率fc=20MHz, 指令频率f=1/4fc=5MHz=5x106Hz, 指令周期0.2uS。在此定时器分频比设置为div=256, 使用双重循环计数。一层循环a=256, 二层循环为b=fc/ (div*a) =5x106/ (256*256) ≈76。
(2) 键盘检测:通过AD中断开始检测按钮按下情况, 然后开始检测按按钮工作。
音量升/降按钮:按钮100ms~3s属于短按, 音量变化1dB, 触发一次;按钮3~5s属于中按, 音量变化3dB/s连发;按钮>5s属于长按, 音量变化5dB/s连发。
静音按钮:按下静音按钮立即静音, 再按一次20dB/s渐变升回原音量。单片机上电时不启用静音。
电源按钮:单片机上电时关机, 按一次电源按钮启动, 再按关机。开关操作都以20dB/s速度渐入渐出改变音量。
(3) 数码管驱动:以n (n在可接受范围内尽量大) 次循环, 读取一次当前音量电位器位置值, 并且显示到屏幕数码管。刷新频率超过视觉暂留时间即可 (>25Hz) 。
读得电位器位置值后, 先转换为BCD码, 再通过查表方法得到数码管段码, 以串行信号形式输出到74164中。时钟信号控制74164移位及输出。
(4) 输入过高衰减:通过AD转换获取当前音量值, 如果测得超过预定最大值则将当前音量存储到临时存储器Vol_Max, 并且将输出衰减6dB (等效于输出电平下降为原来一半) 。然后检测0.5s后音量, 如果0.5s后音量检测到比最大限制的一半小, 则将读临时存储器Vol_Max, 将音量设置为原来值。如果0.5s后音量检测到比最大限制的一半大, 则将当前音量存于Vol_Max, 覆盖旧值, 重新执行上述衰减6dB的做法。
5 系统总成与测试
通过一些简易的电路将OCL放大器与单片机控制部分相应引脚连接起来, 并且加上电源, 即完成了整个电路的设计。所得系统总成电路图如图4所示:
使用Tina仿真软件对所设计的系统进行仿真, 所得仿真图如图5所示:
从仿真图中可以看出, 本文所设计的音频功率放大器可以实现预期功能。
6 结束语
本文设计的基于单片机辅助的音频放大器与单片机的耦合较松散, 可以通过改变骨架放大器的种类, 使电路用在如大功率或者高保真等更有价值的放大器上。并且已经在万能板上成功将电路实现。
参考文献
[1]PIC16F818数据手册[EB/OL].http://ww1.microchip.com/downloa ds/en/DeviceDoc/39598e.pdf, 8/25/2009.
[2]PIC16F716数据手册[EB/OL].http://ww1.microchip.com/downloa ds/cn/DeviceDoc/41206B.pdf, 3/9/2010.
[3]黄伟马, 成炎, 叶甜春.高性能10WD类音频功率放大器设计[J].华中科技大学学报, 2010 (3) .
音频功率放大器 篇5
1 电路结构
旁路电压控制电路包括施密特电路、比较器电路和控制电路三大部分。其整体的电路如图1所示。下面将分别介绍。
1.1 施密特电路[1]
集成电路的广泛应用为芯片添加关断功能以降低芯片的功耗成为必需。该设计中的M25～M29组成的施密特电路就提供了此功能。当外部引脚“SHUTDOWN”电压Vin为低电平时, M25, M26导通, M27, M28截止, D点输出高电平, 此时整个电路处于关断状态, 内部功耗极低。随着Vin逐渐升高, 当Vin>VTH (M28) 时, M28, M29均处于导通状态, 则M28的漏端电压为M28, M29对电源的分压, 近似为VDD/2, 故M27仍截止。当Vin继续上升, M25, M26导通能力下降, 导致M27的源端电压下降, 当VGS (M27) >VTH (M27) 时, M27开始导通, 使D点电压急剧下降, 进一步使M25, M26的导通减弱直至截止, 此时, 输出翻转, D点输出低电平, 电路转为正常工作。
施密特触发器的特点在于其可将缓慢变化的电压信号转变为边沿陡峭的矩形脉冲[2], 所以即使外部引脚“SHUTDOWN”的电压变化缓慢或包含噪声, 电路都能正常地工作;同时也能看出, 只有在输入大于一定电压时, 电路才会正常工作, 这样的设计提高了电路的抗干扰能力。
1.2 电压比较器电路
比较器用于比较两个输入模拟信号并由此产生一个二进制输出。而通常情况下, 比较器工作于噪声环境中, 并且在阈值点检测信号的变化。当一个包含噪声的信号加在没有迟滞功能的比较器的输入端, 会使比较器的输出充满噪声, 甚至有可能出现振荡现象[3]。故在设计时往往借助正反馈以实现滞后功能, 使电路具有一定的抗噪声能力。这种正反馈往往分为外部正反馈和内部正反馈, 又由于外部正反馈所需的高精度的电阻在集成电路中很难实现, 所以内部正反馈得到了更为广泛的应用[4]。
在该设计中, 电压比较器的主要功能在于:比较旁路电压和基准电压的大小, 输出信号到控制电路以确定是否对旁路电容进行充电。它的电路结构图如图2所示。当PD为低电平时, 比较器正常工作。当“+”端电压低于“-”端电压时, M4的漏电流大于M2的漏电流, 多余的电流对电容Cj (此点到地的等效寄生电容) 进行充电, M6的栅电压升高, 当|VGS6|<|VTP|时, M6截止, 比较器输出低电平;同理, 当“+”端电压高于“-”端电压时, 电容Cj (此点到地的等效寄生电容) 放电, M6的栅极电压降低, M6饱和导通, 比较器输出高电平。
M8～M12为电流反馈部分。当比较器输出高电平时, 开关管M9和M12均导通, M11和M8组成电流镜结构, 当M11, M8均处于饱和区时电流镜正常工作且M11镜像M8的漏电流并反馈回A点[5], 以改变比较器负向转折的阈值电压V-TRP, 达到迟滞的目的。
undefined
则通过调节M11和M8管的宽长比undefined, 可以改变反馈回A点的电流大小, 从而改变电路的负向转折阈值电压V-TRP。此时比较器的正向转折点V+TRP和负向转折点V-TRP不等, 比较器电路具有双稳态特性, 其宽度为:
undefined
该宽度电压表明了比较器所允许的最大噪声幅度[6]。
与文献[3]中所介绍的利用内部电压正反馈实现迟滞的电路相比, 采用电流反馈的方法, 一方面避免了同时使用正、负反馈, 使电路的性能更为稳定;另一方面也减少了MOS管状态改变的次数, 降低了比较器传输时延。当PD为高电平时, M13截止, M14导通, 使得M5, M7, M10均处于截止状态, 整个电路处于低功耗状态。
1.3 控制电路
控制电路所实现的功能为产生比较器所需的基准电压和对旁路电容进行充、放电。图1中, M17, M18的栅极电压由放大器的偏置电路产生。当PD为低电平时, 开关管M16导通, 调节R1, R2的值, 使B点的电压等于VDD/2, 并将B点的电压作为比较器的正向转折电压V+TRP, 此时开关管M19导通, 电路对旁路电容CB充电且将C点电压作为比较器的正向输入。当电容上的电压低于V+TRP时, 比较器输出低电平, M21截止;当电容上的电压高于正向转折电压V+TRP时, 比较器输出高电平, M19截止, 电路停止对旁路电容充电, 同时M21导通, 此时C点的电压为:
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式中:V+C为M21导通后电容上的电压;V-C为M21导通前的电容上的电压;τ为时间常数, τ= (RB+R) C;RB为B点到地的等效电阻[7]。可以看到在一段时间后, 旁路电容上的电压将近似等于B点电压, 即VDD/2, 则得到所需的旁路电压。同时, 考虑到音频功率放大器上电、掉电的“POP”噪声是由旁路电压的瞬间跳变引起的, 所以可以适当的增大旁路电容以增大旁路电压的上升、下降速度, 起到减少“POP”噪声的作用[8]。
当PD为高电平时, M16截止, 电路不工作。
2 仿真结果
该使设计采用Candence Spectre仿真工具进行仿真, 所采用的工艺是华润上华0.5 μm的N阱CMOS工艺典型模型[9]。
图3为该设计中旁路电压的输出变化曲线。“SHUTDOWN”引脚低电平有效, 输出曲线在电路从关断状态转为工作状态时会出现一个小突刺, 这是由于旁路电容上的电压比节点C略高, 电容会有一个小的放电过程。在常温下, 输出约在3.4 μs处开始稳定在2.5 V。当t=7.5 μs时, 输出为2.501 6 V, 其误差为0.064%。电路的静态功耗为0.685 mW。
图4为电压比较器的正端电压从2.0～3.0 V变化以及从3.0～2.0 V变化时, 比较器的输出变化曲线。可以看出, 比较器的正向阈值电压V+TRP=2.5 V, 负向阈值电压V-TRP=2.44 V。V+TRP与V-TRP的不等说明引入迟滞后电路抑制噪声的能力明显增强[10]。
图5和图6分别为比较器的正向传输时延和负向传输时延。由图可知, 比较器的正向传输时延为7.632 ns, 负向传输时延为35.32 ns。对于大部分的芯片而言, 这个数量级的延迟是可以忽略的[11]。
3 结 语
从上面的仿真结果可以看出, 该设计的旁路电压控制电路可以产生输出稳定的旁路电压, 且具有一定的噪声抑制能力。此外, 整个电路的静态功耗低, 信号的延迟时间较短, 可以广泛应用于各种音频放大器电路中。
参考文献
[1]王毓银.数字电路逻辑设计 (脉冲与数字电路) [M].3版.北京:高等教育出版社, 2002.
[2]朴慧京.触发器的种类和特点 (上) [J].家电检修技术, 2008 (4) :53-54.
[3]Phillip E Allen, Douglas R Holberg.CMOS Analog CircuitDesign[M].北京:电子工业出版社, 2005.
[4]Guo Xiaofeng, Lai Xinquan, Li Yushan.Design and Applica-tion of the Novel Low-threshold Comparator using Hyste-resis[A].6thInternational Conference on ASICON[C].2005 (1) :549-553.
[5]毕查德.拉扎维.Design of Analog CMOS Integrated Cir-cuit[M].西安:西安交通大学出版社, 2003.
[6]康华光, 陈大钦.电子技术基础 (模拟部分) [M].4版.北京:高等教育出版社, 2004.
[7]邱关源.电路[M].4版.北京:高等教育出版社, 2005.
[8]蔡连峰.音频系统应用中的“POP”噪声及常用解决方法[EB/OL].http://www.solution.eccn.com/pdf/dtv-0742318m.pdf.2007.
[9]何乐年, 王忆.模拟集成电路设计与仿真[M].北京:科学出版社, 2003.
[10]刘黎辉, 吴志海, 汪道辉, 等.高速迟滞比较电路研究及实验[J].电子测量技术, 2007 (2) :46-49.
音频功率放大器 篇6
对于一个电子爱好者来说,如何尽快入门很重要,而入门的关键是要对电子产品有持续的兴趣。对于电子初学者来说,阅读很多的电子理论是很困难的,最好的方式就是按步骤先做,从实践中了解相关的电子理论,在动手操作过程中发现问题,并积极找出问题的解决办法。本文旨在让读者通过这样一个电子产品的设计制作,了解电子的整个生产流程,通过自己的动手操作,提高电子设计装配调试的技能,加深对电子产品的理解和兴趣。
2 设计背景
在很多的电子产品设计文章中,我们经常能看到很多相关的原理描述和介绍,对功能和特性描述很多,但对产品的制作过程则介绍不详,所以初学者虽然很感兴趣,但因为没有详细的步骤指导进行实践操作,这样只能停留在兴趣而已。而只有真正进行动手设计制作,才能真正掌握电子产品的设计制作方法,体会到制作的乐趣。相对来说,基于集成电路的音频功率放大器原理相对比较简单,制作容易成功,而且实用性很强,制作完成后就可以使用它来欣赏音乐,可以满足初学者的制作成就感,可以为进一步的电子制作学习打下良好的基础。本文对基于功放集成芯片TDA2030的音频功率放大器的设计和制作过程步骤进行了较为详细的描述,初学者完全可以按照步骤设计制作出一个真正实用的音频功率放大器,可以加深对电子产品制作过程的理解,提高对电子产品的兴趣,感受动手的乐趣。
3 确定设计方案
首先介绍本设计方案核心元器件的选择考虑和相关元器件的基本特性。
音频功率放大器一般由电源、前置放大和后级功放三部分组成。本设计采用高效HI-FI功放集成芯片TDA2030为核心元件,采用正负18 V电源供电,工作在OCL方式。其具有音质佳、频响好、成本低、电路简单等特点。前置放大部分采用的是NE5532集成运算放大器。
3.1 功率放大核心元件TDA2030
TDA2030的性能优良,一直深得电子消费者的喜爱,市面上很多外表豪华的有源音箱、中档功放、低音炮都采用了TDA2030。由TDA2030芯片所组成的功放电路,输出功率大,最大功率可达35 W左右,静态电流小,负载能力强,动态电流大,可带动4～16Ω的扬声器,而且电路简洁,制作方便。具有内部保护电路,是一款性能可靠的高保真功放元件。本文要设计的是立体声功率放大器,但TDA2030是单声道的功率放大集成电路,所以要使用两片TDA2030进行设计。
TDA2030有5个引脚,正电源、负电源、正向输入、反向输入和输出(如图1所示)。
3.2 前置放大核心元件NE5532
在功率放大电路之前,一般都需要加入前置放大器,用于将各种音源送出的较微弱的电信号进行电压放大。为了保证输出信号的高度保真,本设计不包含音调控制部分。如有需要可在前置放大电路之前加上音调控制电路。
本设计的前置放大采用NE5532,NE5532是高性能、低噪声、双运算放大器集成电路。与很多标准运放相比,NE5532具有更好的噪声性能,优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽,电源电压范围大等特点。因此,它很适合应用在高品质和专业音响设备、仪器、控制电路及电话通道放大器。用作音频放大时音色温暖,保真度高。其内部结构和引脚功能如图2所示。
3.3 电源的选择
功率放大集成块TDA2030采用正负18 V电源供电。前置放大电路集成块NE5532的工作电源为正负12 V。本设计的电源把220 V级变压器降压,整流桥整流滤波后输出正负18 V直接供给功放,以获得较大的输出功率。再经过7812、7912三端稳压器稳压输出正负12 V作为前置放大NE5532的电源。组成如图3所示。
4 原理图与PCB设计
根据以上设计思路,接下来利用Protel99SE软件设计原理图,制作PCB。
4.1 原理图设计
TDA2030功率放大电路采用的元件在Protel99SE软件的元件库里都可以找到,不需要自己绘制。由于本设计是双声道立本声功放,根据电路的对称性,我们绘制好一个声道后,可以直接复制粘贴完成另一个声道,然后再修改元件序号即可,因比原理图的设计比较简单。设计好的电路如图4所示。
4.2 PCB的制作
设计好原理图后,就开始进行PCB设计了。在设计PCB的布线时,要求简单合理,要考虑尽量缩短腐蚀时间。为了使各级放大电路之间干扰小,电路美观简洁,我们采用的是1点妾地,单独回地。
在设计PCB时,我们运用了一些技巧:先分3个模块(电源、前置、后级)进行设计,然后再将3个模块组合进来。这样使得PCB板模块化清晰,元件布局整齐,易于检测。安装调试成功率高。设计好的PCB如图5所示。
5 电路板制作与装配
本设计使用热传印法制作电路板,传印后使用普通的油性记号笔修补导线。腐蚀液使用的是三氯化铁溶液。腐蚀好后,选用合适的麻花钻头对电路板打孔,打完所有过孔后用砂纸打磨电路板,把墨迹磨干净,并用清水冲洗。用松香和工业酒精混合制成过饱和溶液,用棉花或布片把这些溶液涂抹到抛光后的铜板上,这样PCB板就做好了。
最后,把按原理图购买的元件装配到电路板上就可以进行调试了。购买元件尽量选优质精品,因为元件的质量也会影响到功放的音质。装好的电路板如图6所示。
6 电路调试
电路安装完毕后,对照电路图检查电路板,主要检查元件安装是否正确,焊点是否有漏焊、虚焊等现象。然后接通电源,对电路进行调试。
6.1 静态点测量(见表1)
6.2 频率响应测试
测试条件:输入峰值200 mVp-p交流正弦信号,频率1kHz,适当调节音量电位器,使输出峰峰值为6 Vp-p不失真信号。按照表2的要求,保持输入幅值不变,分别改变输入信号的频率,测试输出信号幅度。
根据测试结果分析得到频率响应如图7所示。由频率响应图可知,该电路频率响应范围宽、保真度高。
6.3 音乐试听
调试正常后,接上音乐信号源,试听音乐效果。该电路还原出的声音浑厚、细腻、丰富,极富立体感。调节声道的音量电位器W3,能够听到音乐的声音有明显的高低变化。
7 总结
在设计和制作功率放大器的过程中,我们发现设计和制作在初期是一个反复的过程。制作出来之后显示:设计与实现总是存在差距,电路板在按步骤安装完成后,效果往往达不到之前的设计预期。因为在设计时,各种元件值的器件误差等各种客观因素不可能完全考虑到,安装电路板和调试过程中也会出现一些失误,所以还必须对电路板进行认真的测试和观察,查出安装中的错误。另外,还可能要对原来的设计方案进行必要的修正调整,这样才能使整体的效果能达到设计的要求。
参考文献
[1]白秉旭.新编电子装配工艺项目教程[M].北京:电子工业出版社,2007.
[2]蒯红权,刘玉正.模拟电路制作与调试[M].北京:电子工业出版社,2007.
音频放大器的仿真与制作 篇7
1.1电路原理图(见图1)
1.2部分元件说明
图1中,U1为单运放NE5534负责电路的主要功能,Q1为NPN型三极管C2073,Q2为PNP型三极管A940。
2电路仿真及结果展示
2.1仿真电路图
图2中,由于Mutisim元件库里没有C2073和A940型号的三极管,故用性能参数相近的TIP41A和TIP42A代替做仿真。R16为单联电位器RP1,R17(32Ω) 为负载电阻(代替耳机),数字万用表XMM1测量输入信号幅度,XMM2测量输出信号幅度,示波器XSC1观察输出波形,扫描仪XBP1测量频率特性曲线。
仿真内容:测量电压放大倍数(电位器R16阻值调到最大);测量上限频率和下限频率;测量最大不失真功率;测量频率特性曲线;当电位器R16阻值调到最小时,测量输出端纹波电压(交流)。
2.2仿真结果展示(见图3)
3硬件电路的制作过程
3.1利用Protel DXP2004软件设计
3.2 PCB板制作过程
用热传印纸打印PCB图 →裁剪PCB图纸 →根据PCB图大小裁剪敷铜板→用细砂纸打磨电路板敷铜面→将剪好的PCB图纸贴在电路板敷铜面,用单面胶固定住一端→过板→等待冷却后用水冲取出热传印纸腐蚀→钻孔→去除电路板敷铜面上保护膜→ 修剪打磨电路板→均匀涂上松香水防止氧化→结束3.3电路板装接
(1)元器件质量的检测。(2)元器件引线成形加工。(3)印制电路板元器件插装。(4)手工焊接。
3.4电路板装接结果展示(见图4)
4整机简单测试
4.1仪器
指针万用电表(MF-10型)、低频信号发生器、模拟示波器(VP-5564型)、直流稳压电源等。
4.2测试内容方法和步骤
(1)调节直流稳压电源输出电压为:±15V,调好后关掉直流稳压电源,连线接入测试板。
(2)测量静态值。在输出端接入负载电阻RL(32Ω), 打开直流稳压电源,用万用表直流电压测量输出端Q1和Q2中间点O到公共端的电压Vdo,调节多圈电阻RP2,使Vdo最小,一般应接近于0。如果仍较大,说明电路板还有问题,须重新检查。若Vdo正常,记录以下测量值:供电电压+VC和-VC;工作直流电流IC(直流稳压电源显示的电流值);输出端直流电压Vdo,填入表1。
(3)测量电压放大倍数。调信号发生器:使频率为fL=1k Hz,幅度为Vi=300m Vpp。将电位器Rp1(50kΩ)调到最大(顺时针旋转到底),打开稳压电源,利用示波器观察输出波形,如果波形无失真,用毫伏表分别测量输入端和输出端信号电压vi和vO(测得vO=5.290v), 计算电压放大倍数。
(4)测量最大不失真功率。在测量放大倍数基础上,慢慢增大信号发生器的幅度,使输出端出现最大不失真波形(只考虑正负半周波形,不看交越失真), 读出并记录此时毫伏表的数值Vom,计算最大不失真功率。
其中,负载电阻RL=32Ω,Vom=8.123v。
(5)测量上限频率fH及下限频率fL。给待测电路注入频率为f=1k Hz,幅度为Vi=300m Vpp的信号,用毫伏表测量此时的输出电压VO,计算并记下Vop=0.7VO值。
测量上限频率fH方法:慢慢增大信号发生器频率(大于1k Hz),使输出电压VO下降到Vop(由毫伏表读数可知),此时信号发生器频率就是所测量的上限频率fH。
测量下限频率fL方法:慢慢减小信号发生器频率(小于1k Hz),使输出电压VO下降到Vop(由毫伏表读数可知),此时信号发生器频率就是所测量的下限频率fL。
(6)测量残留噪声电压。将电位器Rp1(50kΩ)调到最小(逆时针旋转到底),用毫伏表测量此时的输出交流电压VS。
VS=0.290mv
5数据的比较分析
5.1数据比较(见表2)
5.2分析
通过表2数据的对比,发现仿真值和实际测量值之间除了电压放大倍数相差较小,其他数据均存在不同偏离。其中实际测量的最大不失真功率没有仿真的高,但上限频率、下限频率和残留噪声电压的实际测量数据要优于仿真值。两组数据的偏离,在一定程度上说明理论和实际之间存在着差距。实际电路在制作过程中,电路板的布线、元器件之间的间距、元器件的实际性能以及电路板的装接等都会对整机电路的性能指标造成影响。
摘要：文章介绍一款基于NE5534芯片构成的音频放大器,通过软件仿真、制板、装接及测试几个步骤进行展示,最后对实测与仿真数据进行简单分析,整个操作过程对于电子技术专业的学生有一定的参考价值。
一种大功率数字音频系统设计 篇8
1 系统方案
1.1 音频编解码芯片WM8731
WM8731是集成耳机驱动器的低功耗立体声音频编解码芯片, 专业设计应用于便携式MP3音频、语音记录器、CD-RW设备和DAT记录仪。支持立体声线路和单声道麦克风音频输入, 伴有静音功能, 线路输入音量可编程调节, 麦克风输入的偏置电压很适合电子式麦克风应用, 内置高精度24位Sigma delta ADC, 支持数字音频信号输入长度为16位~32位, 采样频率从8 k Hz~96 k Hz。立体声输出部分的缓冲器驱动器可调节音量后驱动耳机设备, 线路输出具有静音功能, 有上下电保护电路。控制接口是2或3线可选的并行接口, 可实现各种功能的控制和管理, 如音量调节, 大范围的电源管理等[1]。其结构框图如图1:
WM8731基于FPGA的接口电路的设计, 包括芯片配置模块与音频数据接口模块, 基于FPGA的驱动模块, 将WM8731的控制接口与数字音频接口转换为FPGA控制器通用的总线接口, 控制器只通过寄存器就可以对WM8731芯片进行控制管理及应用, 。设计模块以Verilog HDL语言在QuartusⅡ里实现并进行了验证[2]。
1.2 WM8731芯片的FPGA驱动设计方案
本文所设计的驱动器内部结构框图如图2所示。控制部分包含驱动器与控制器之间的接口, 总线信号有数据总线信号、地址总线信号和控制信号, 并产生控制字转换单元和数字音频接口单元的控制信号;内部寄存器缓存控制字和状态字;控制字转化单元负责将控制字信号串行发送至WM8731的内部控制接口并校验控制信号;数据音频接口单元完成WM8731与外部存储器的接口转换对接, 实现对数字音频信号的双工传输功能。外部存储器和驱动器都连接了控制器的数据总线和地址总线, 控制模块可以实现WM8731芯片的控制及数据处理功能[3]。
1.3 D类功放模块
D类功放的工作原理为:基于Nyquist采样定理, 对音频信号源采用脉宽调制 (PWM) 方式进行采样变换, 变换所产生的数字信号的脉宽与对应采样点原始信号的幅值按一定关系变化, 再以此数字信号来驱动功率开关晶体管MOSFET输出大功率的波形相对应的数字信号, 然后经低通滤波器LPF还原出功率放大后的音频模拟信号[4]。本文设计的功放模块效率高达96%, 失真 (THD+N) 0.005%, 具有多重专业保护:过流保护 (OCP) 、过压保护 (OVP) 、欠压保护 (UVP) 、直流输出保护 (DCP) 、过温保护 (OTP) [5]。模块输入电源范围大和负载阻抗匹配方便, 最大功率可选, 便于系统扩展应用及兼容升级[6]。本系统功放模块结构框图如图3所示[4~8]。
2 系统方案设计
应用FPGA设计I2C控制器控制WM8731音频芯片, Vrilog-HDL语言描述逻辑及时序, 构建音频编解码数字音频信号处理及控制单元, 完美地应用于本数字音频系统, 数字音频信号单元输出的音频信号再输入到大功率数字功放模块, 实现音频信号的高保真功率放大, 最后功率放大器推动扬声器组发出声音。系统各部分均为模块化设计, 结构清晰, 安装调试简便, 也容易扩展, 因此, 可以应用在各种需要大功率音频输出设备的场合, 系统结构框图如图4所示。
如图所示, 系统中人机界面操作便捷, FPGA能实时高速采集和处理信号, 音频单元输出高保真语音信号, 大功率功放具有效率高, 体积小, 线性谐波失真率低等特点[7]。系统整体便携间质效果突出, 很适用于车载音响、城市车载防空警报、消防警报、移动广播等系统设备中。
3 结论
本文使用FPGA可编程逻辑技术对音频编解码芯片WM8731进行数据及控制接口的设计, 实现了控制接口与数字音频接口的统一控制, 简化了WM8731的使用步骤, 具有扩展性好、使用方便、易于升级等优点[8], 另外系统采用大功率数字功放, 具有效率高、音质好、体积小等优点[8]。所以嵌入D类功放模块使系统性能得到很大提高, 体现在外形结构小巧, 音响效果显著提高, 从而能提高产品在市场中的竞争力。
参考文献
[1]Wolfson Microelectronies WM8731数据手册[Z].2004.
[2]李洪伟, 袁斯华.基于QuartusⅡ的FPGA/CPLD设计[M].北京:电子工业出版社, 2006.
[3]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.
[4]朱高峰.D类音频功率放大器的关键技术[J].声学, 2006, 25 (5) :452-454.
[5]Nicholas Holland.在便携式应用中使用D类音频放大器[J].电子与电路, 2005 (12) :82-84.
[6]Louis R.Nerone.A Mathematical Model of the Class D Converter for Compact Fluorescent Ballasts[J].IEEE Transactions on Power Electronics, 1995:708-713.
[7]Jun Honda, Jonathan Adams.Class D Audio Amplifier Basics.International Rectifier[OL].www.irf.com.2005.
音频功率放大器 篇9
在一些专业领域，如电视演播现场，需要几台摄像机同时工作，有的摄像机拍大景，有的拍特写镜头等。但场外观众通过电视看演出现场时，则是一会看到大景，一会又看到特写，这种几台摄像机之间的相互转换设备，就要用到视频切换台。再加上各种切换手段，如推拉、开启，淡入淡出等将成为一台特技切换台。
视频信号的瞬间切换，一般可分为两类：一类是在场逆程的时间切换，另一类是随机性的。往往是在场正程时间切换，这是因为一场信号的征程为18.4ms，逆程为1.6ms。因此，随机对各路视频信号的转换往往发生在正程时间，这种随机性的视频切换，由于不是发生在场逆程期间(从电视原理上应知道场逆程期间，电视屏幕上是不发光的)，因此往往使图像有所跳动。但是要使图像在逆程期间切换，设备变得十分复杂。因此，在一些要求不高的场合或为了节省投资，则可以用一种简易的非逆程切换设备。
笔者制作的这款四选一视音频切换器是经小批量生产后的改进型。可用于小型闭路系统、会场、电教、婚礼等场合，具有图像输出电平可调、声音清晰、无串扰多路输出等特点。
线路共分两部分：图1为视音频切换电路，图2为视音频分配放大电路。
图1中，用四D触发器CD40175 (IC1)作切换控制，控制信号控制三极管BG1～4和BG6～9, BG1～4作视频开关，BG6～9作音频开关，BG5视频射随器的作用主要是减小视频输入耦合电容的容量和使输出端所接输入设备易于阻抗匹配。CD40175的 (2) 脚、 (7) 脚、 (10) 脚、 (15) 脚任一脚为高电平时，将分别使开关管BG1和BG9、BG2和BG8、BG3和BG7、BG4和BG6任一路饱和导通，视频信号经三极管集电极到发射极，再经一级射随器BG5后，输出该路信号。音频信号经三极管集电极到发射极，将直接输出某一路音频信号。如当K1按下时， (2) 脚输出高电平，BG1和BG9导通，视频信号V-IN1经BG1集电极、发射极送至BG5基极，经放大后从发射极输出;音频信号A-IN1经BG9集电极、发射极输出。
电路之所以未用CD4066四路模拟开关，是因为用其作开关时，发现当伴音信号输入电平较大时(如VCD机的音频输出)，产生了较严重的串音，估计可能是其内部模拟开关距离较近的缘故。
C3为开机清零用，电路中K1～K4为单按钮开关。
音频放大电路部分用TL084高速四运放，其中一组作前置预放，对输入信号只放大3倍左右，其他三路均当作输出射随器使用。
图2所示视频信号放大电路中BG3和BG4要求配对使用，RW1作图像输出电平调整。输出至少可接三个电视负载，一路送至调制器，一路作现场监视，一路作备用。