1、导言
音响世界已进人数字化，唯有整个音响体系的心脏——功放，它长时间徜徉在数字化的门外。很多闻名半导体制造商都将目光聚集在此，研制数字功放。这儿扼要介绍数字功放原理与结构，并给出根据TI系列音频IC的高保真数字功放的规划思路与办法。
2、数字功放原理与结构
2．1 数字功放的原理
数字功放的根本原理：运用脉冲信号PWM驱动高速功率开关，其间PWM信号的低频部分包括调制信号。该信号经过一个低通滤波器，可将调制信号重现负载（音箱）。本质上与传统模仿功放扩大模仿信号的差异在于：数字功放直接对数字音频信号扩大，再进行高精度D/A转化，因而功率高达85％；保真度极佳，THD+N（总谐波失真+噪声）低于0．05％。
2．2 数字功放结构
图l为数字功放根本结构，它由PWM调制器、H桥开关扩大电路以及低通滤波器组成。PWM调制器将输入的数字音频信号转化成PWM信号，其间∑一△调制办法精度高，稳定性好。H桥开关扩大电路则操控直流电源的通断，选用PWM信号电流向负载供电。低通滤波器能滤除开关成分，对输出波形进行滑润处理，然后得到模仿波形的音频信号。
3、TI数字音频系列IC简介
德州仪器公司（TI）长时间致力于数字音频产品的研制，并获得突破性的作用。其间以TAS55xx，TAS50xx，TAS30xx，TAS-5lxx系列产品最为老练，性价比最高。TAS55xx系列是高度集成的数字音频器，内部集成了PWM调制与DSP音效处理功用，内置8个声道，通道THD+N低于O．05％；TAS50xx系列为高精度音频PWM调制器，它只要2个声道，通道THD+N低于0．0l％，保真度极高；TAS30xx系列是专用的数字音频DSP，能完成音量、重低音调理等多种音效：而TAS51xx系列则是专用音频H桥扩大电路。
4、数字音频功放规划
4．1 规划方案
这儿供给2种规划方案，前者是TAS55xx+TAS51xx，可得到8通道数字功放；后者是TAS50xx+TAS30xx+TAS51xx得到2通道数字功放。因为后者规划方案保真度较高，DSP作用更好，本钱更低，且所用器材在国内较易买到，以下具体介绍后一种规划方案。
实践规划选用TAS5015+TAS3002+TAS5100的组合。其间TAS3002自带A／D和D／A转化器，使得体系可接纳模仿输入信号，扩展了产品适用范围。
4．2 作业流程
图2给出数字功放的具体作业流程，音源来自两个途径：①经过高品质CD机得到的S／PDIF信号（一种被高端音响商广泛运用的数字音频格局），它经过格局转化器DIRl703转化后进入TAS3002；②模仿信号经过话筒等拾音设备被TAS3002获取。体系内数字音频信号（以SDATA表明）在TAS3002中经DSP音效处理后，进入PWM调制器TAS5015，转化成PWM信号。随后进入TAS5100进行功率扩大，经低通滤波器重建模仿信号驱动扬声器。在扩大过程中，假如电路出现异常，TAS5100可主动宣布报警信号重置体系，也可手动重置，防止事端发生。
4．3 I2S总线
TI公司的音频器之间是以I2S（Inter—IC Sound）总线衔接。I2S总线是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而拟定的一种总线标准，该总线音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体体系。在I2S标准中规则了硬件接口标准和数字音频数据格局。I2S有3个首要信号：①串行时钟SCLK，也叫位时钟（BCLK），即对应数字音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲。SCLK的频率=2x采样频率×采样位数。②帧时钟LRCLK，用于切换左右声道的数据。LRCLK为“l”表明左声道正在传输数据，为“0”则表明右声道正在传输数据。LRCLK的频率等于采样频率。③串行数据SDATA用二进制补码表明的音频数据。有时为了使体系间能够更好地同步，还需要别的传输一个信号MCLK，称为主时钟，也叫体系时钟（SysClock），是采样频率的256倍或384倍。
4．4 中心功用模块电路
4．4．1 数字音频输入
数字音频输入电路如图3所示。该模块首要使用TI的数字音频接口器材DIRl703完成以下功用：①将CD格局的数字音频信号转化为PWM调制器TAS5015可辨认的串行音频数据，该数据可直接在I2S总线上传输；②发生整个I2S总线的串行时钟BCLK，帧时钟LRCLK，以及体系时钟SCLK。
DIRl703的引脚20输入的SPDIF一IN信号即为从CD唱机经过光纤或许同轴电缆得到的PCM信号；经过DIRl703处理后输出SDATA信号I2S—DIR1703一OUT；DIRl703的引脚7、8外接晶体振荡器X120，而引脚4（SCK0）输出体系时钟SCLK信号256XFS；引脚10（LRCK0）输出串行时钟BCLK信号FS；引脚11（BCK0）输出帧时钟LRCLK信号64XFS。
4．4．2 数字音频处理
数字音频处理选用了TI的数字音频处理TAS3002。PC机经过I2C接口操控TAS3002，然后得到所希望的音效。它可将模仿输入信号转化为数字信号输入或直接接纳DIRl703输出的SDATA信号，并对数字输入信号进行数字式音量调理和均衡调理而无需D／A转化。然后，它能够直接将处理后的数字信号进行D／A转化为模仿信号输出以驱动扬声器发声，更重要的是它也可将处理后的数字信号直接经过I2S总线传输给PWM调制器。
如图4所示，TAS3002的引脚22接纳I2S输入的SDATA信号I2S—DIRl703一OUT，或许经过引脚1和引脚40直接接纳模仿信号，经TAS3002数字音效处理后，由引脚26输出处理后的SDATA信号I2S一TAS3002一OUT。一起，也在引脚7和引脚39直接给出两声道的处理后的模仿信号。
4．4．3 PWM调制
PWM调制是数字功放规划的中心。该模块选用TI公司的TAS5015PWM调制器。它接纳DIRl703或TAS3002经过I2S总线传输的数字音频信号，将之转化为两声道每声道4路的PWM信号，以便下一步H桥开关扩大。它能接纳外部操控信号完成静音和重置，并调理采样频率。它的时钟与I2S总线同步。如图5所示，引脚17、18、19别离接纳I2S总线的SCLK、LRCLK以及SDATA信号，引脚32～35输出左声道4路PWM信号，引脚26~29输出右声道4路PWM信号。
5、结语
在规划过程中最需要注意的IC间通讯的同步问题，因为TI的数字音频IC都选用I2S总线通讯方法，所以问题就方便的解决。该数字功放经调试，作用极佳，性价比高。
责任编辑：gt
