基于QS7785PF环绕解码器功率放大器的设计.docx
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基于QS7785PF环绕解码器功率放大器的设计
摘要本文主要介绍基于大规模集成电路QS7785PF2的功率放大器的设计,它是虚拟5.1声道解码器的产品之一。
QS7785PF可以将双声道的普通立体声信号或杜比定向逻辑、DVD(AC-3编码)输出的立体声音乐信号转换成为前左FL、前右FR、中置C、环绕左SL、环绕右SR、超重低音SW等5.1声道输出,并能够完成多种模式间的切换、不同音源之间切换的。
本设计是在QS7785PF的基础上完善功率放大器其他外围电路的设计,包括内外部5.1声道的转换功能。
消音功能、指示电路及保护电路等,各个电路均采用了性价比较高的电路方案。
关键词QS7785PF解码器;QSurround3D处理技术;虚拟环绕声;双稳态触发器;AV放大器
BasedonQS7785PFencirclementdecoderpoweramplifierdesign
AbstractThistextmainlyisaccordingtothedesignofthepowerenlargerofthelargescaleintegrationQS7785PF.TheAudiofrequencytechniquelaboratoryQSurroundpatenttrackstechnique-5.1decodethecommercialproducttheofthemachine.QS7785PFcandoublethecommonandhighfidelitysignalofthetrackorratiodefinitedirectionlogic,theDVD(theAC-3code)output'shighfidelitymusicsignaltheconversionbecomeagoleftFL,ex-rightFR,wontoplaceC,surroundedleftSL,surroundedrightSR,theexcessbassSWetc.5.1tracksoutput,andcancompletevariousmodescutover,differentsoundsourceofcutover.Thispowerenlarger'sfoundationintheQS7785PFstilldesignedis5.1conversionfunctionofthetracksinsidetheexterior.Convertprocessandswitchontoeliminatethesoundelectriccircuitandconversioncontaintheindicatorelectriccircuit,convertingprocesstoadopttoimitatetheelectronicsswitch,reducingthemachineswitchtothenoicethatthestereosetbring,andtheloudspeakerprotectelectriccircuittoconstituteandsoon.Eachcircuitputtousealowerproductioncostschemewithhighperformance.
KeywordsTheQS7785PFdecodingmachine,QSurround3DProcessingtechnology,VirtualSurround,Bistableflip-flop,AudioVideoamplifier
第1章绪论
1.1课题的背景及生产需求状况
音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管。
1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管,开创了人类电声技术的先河。
1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后,使音响技术的发展进入了一个崭新的时代,比较有代表性的如”威廉逊”放大器,较成功地运用了负反馈技术,使放大器的失真度大大降低,至19世纪50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期,各种电子管放大器层出不穷。
由于电子管放大器音色甜美、圆润,至今仍为发烧友所偏爱。
19世纪60年代晶体管在电子技术领域的广泛应用,使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。
晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。
在60年代初,美国首先推出音响技术中的新成员—集成电路,到了19世纪70年代初,集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点,逐步被音响界所认识。
发展至今,厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。
19世纪70年代的中期,日本生产出第一只场效应功率管。
由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色,以及动态范围达90dB、总谐波失真THD<0.01%(100kHz时)的特点,很快在音响界流行。
现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。
音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期,在不同的历史时期都各有其特点。
预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。
因为T类数字功放的效率高于80%,与D类相当,是A类和A/B类的4倍多。
这就省去了大电源和大散热器,散热设计也简单很多。
随之而来的自然是整个系统尺寸、重量和成本的大为降低。
T类功放的保真度也很高:
其THD+N达到了0.012%--甚至超过了大多数线性放大器!
而其动态范围亦超过120dB。
"这是因为用数字技术作一级级的功放处理就不会有附加的一些不和谐成分,失真就会低几个数量级。
通过资料搜查和实地考察,发现有许许多多的电器销售公司(如绵阳电子商场,人民商场,沃尔玛购物广场等等),音响销售公司(如绵阳麦博音响专卖店,绵阳漫步者音响专卖店,绵阳三诺音响专卖等等),还包括很多数码广场(如赛博数码广场,百腾数码广场等等)都有售卖5.1环绕立体声音响,且品种繁多,但是市场销售情况仍然不乐观。
中国音响业发展的主要障碍是市场的无序和价格的恶性竞争,消费者、制造商和国家三者深受其害。
音响的发展走着一条很艰辛的道路。
原因1.我国音响行业的发展尚处于初级阶段。
单个生产企业数量多、规模小、技术力量薄弱,新技术的开发、运用和消化更是困难重重。
大部分企业的生产还停留在手工阶段,产品的质量更是难以保证;2.消费者对音响应用的技术了解太少,他们往往只注意产品的外观和价格,却忽略该产品应用了什么样的技术,要让消费者对音响技术有更多的认识,只能靠生产企业的引导;3.进口产品在消费者心目中的地位比较牢固,一部分比较富裕的消费者倾向于购买进口品牌。
看来,中国音响业要赶超世界先进水平,不能光靠一、两项新技术,关键是培育市场,更新设计观念。
1.2课题的目的及意义
目前市场上类似该设计功能的功放品种较多,通过基于QS7785PF环绕解码器功率放大器的设计,可以有效的锻炼自己的集成电路的应用设计能力和工程开发能力训练,通过该设计还可以锻炼自己综合运用大学四年所学知识的能力;在设计与制作的过程中还可以了解掌握音响方面的知识,比如杜比环绕声,超重低音的产生以及杜比定向逻辑等在书本上学不到东西,同时对音响相关技术指标也会有比较深入的了解。
1.3论文的主要内容及设计要求
1.3.1主要内容
设计制作基于QS7785PF环绕立体声解码器的5.1功率放大器一台。
功率放大器的控制电路要能够完成四种音源间的选择、不同音效模式之间的转换、内外部5.1声道的选择、开关静噪、环绕与中置声道控制等控制功能。
设计完成本环绕立体声音响的功率放大电路以及电源电路。
本音响包含解码电路部分,控制电路部分,功率放大部分及电源部分。
1.3.2设计要求
功率放大器的技术指标:
输入信号幅度≤150mV,负载8Ω。
输出功率≥10W;带宽20—10K。
在满足10W和带宽的条件下谐波失真≤3%;在满足输出功率的条件下,效率≥55%;
在输入短路时,负载8Ω上的交流输出功率<10mW。
第2章QS7785PF环绕声解码器介绍
2.1QS7785PF介绍
QS7785PF是音频技术实验室Qsurround专利技术生产的单片虚拟化环绕音效处理大规模集成电路,QS7785PF是目前业界公认的处理效果最接近自然原声的虚拟杜比环绕芯片!
QS7785PF为2声道音频输入5声道输出,其内部包括了杜比定向逻辑和DVD(AC-3)混合信号解码器,使用Qsound实验室的专利技术—Qsurround虚拟环绕技术(即BBE技术,也称你问我答,BBE是一种声音增强和改善的专利技术。
全称是Barcus-BerryElectronice,是美国BBE.sound公司于1985年开始就推出市场的新技术),并由Qsound实验室授权使用。
QS7785PF环绕立体声解码器芯片已较广泛用于新型音频设备中,如现代家庭音响、汽车音响等设备中,很多发烧友也正在使用这种廉价优质器件。
因其具有良好的品质和低廉的价格,被广大音响爱好者、音响生产厂家所所衷爱。
1、该芯片的主要功能是:
(1)如果输入是普通立体声信号,则进行立体声效果增强为2声道立体声输出或者再加入虚拟环绕声合成5声道输出。
(2)如果输入的是2声道的矩阵编码信号(杜比定向逻辑或混合AC-3信号)则先将其解码,再虚拟化合成2声道或者5声道输出。
2、QS7785PF主要特点:
(1)内带杜比定向逻辑和DVD(AC-3)混合信号解码器。
(2)前方采用3D立体声增强技术(你问我答),后方采用3D合成虚拟环绕技术(你问我答),分两种增强方式(低音增强和高音增强),具有中置声道输出及低音增强功能。
(3)使用5声道实现环绕声,也可以用2声道输出方式。
(4)信噪比96db,动态范围110db。
2.1.1引脚介绍
1、QS7785PF集成电路为48脚QFP封装见图2-1。
图2-1QS7785PF引脚分布图
2、其主要控制引脚功能说明见下表;
表2.1主要控制引脚功能
引脚
符号
功能定义说明
控
制引
脚
8
P/S
输入接口模式控制(高低电平并行,低电平串行)
9
SP(STRB)
加强模式控制(串行数据选通)
多模式音效控制引脚
10
MONO
声道模式选择(高:
单声道转立体声;低:
立体声)
12
BYP(SDA)
旁路与虚拟环绕声选择(串行数据输入)
13
SUR(SCL)
环绕声音控制(串行时钟信号输入)
11
AC
中置声道输出控制
14
BASS
低音激励控制
15
MUTE
输出静音控制
16
PSAVE
省电控制
2.1.2内部原理
QS7785PF内部原理图如图2-2。
左、右信号(RIN、LIN)经过放大后再将两信号叠加输入单声道/立体声切换电路,从而得到立体声信号。
所得立体声信号与原始信号进行选择后在进入立体声增强电路(FrountQEXPANDER)。
增强后的信号分成两路,一路与原立体声和中置信号结合输出,得到前置信号输出;另一路进入3D环绕声增强电路(SurroundQEXPANDER),得到具有环绕效果的音乐信号,同时与立体声叠加作为环绕声输出。
图2-2QS7785PF内部原理图
2.1.3主要技术指标
表2.2主要技术指标
VCC=9V,VDD=5V,GND=0V,Ta=25℃
参数
最小值
标准值
最大值
单位
总谐波失真加噪声(THD+N)
——
——
0.1
%
THD(失
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