1
11
系统设计
设计要求
设计并制作一个数字幅频均衡功率放大器。该放大器包括前置放大、带阻网络、数字幅频
均衡和低频功率放大电路，其组成框图如图1所示。
图11数字幅频均衡功率放大器组成框图
12
总体设计方案
121方案论证与比较
（1）整体方案选择方案方案一：模拟式幅频均衡功率放大器输入信号经过前置放大并经过带阻网络后，信号的幅度将按照频率的不同而衰减。为了达到均衡幅频，在带阻网络之后连反向带阻网络，叠加后即可实现幅频均衡。最后将幅频均衡信号通过低频功放。模拟式均衡功率放大器避免了大量的软件编程，但是性能不稳定，而且不符合本题目的数字幅频均衡的任务要求。方案二：基于DSP的数字幅频均衡功率放大器该方案利用DSP对放大、带阻后的信号进行数字处理，AD采样之后利用FFT对幅值进行乘法补偿，然后进行IFFT转换成时域，再用DA转换为模拟量，最后利用低频功放进行功率放大。DSP拥有FFT、IFFT、浮点运算等IP核，可以直接调用，减轻了软件部分的工作量。但是DSP造价高，兼容性较差。方案三：基于FPGA的数字幅频均衡功率放大器信号经前置放大、带阻网络后，可对其进行AD采样，然后利用FFT转换到频域后对各频率的幅值进行补偿，再利用IFFT进行反变换，DA转换成模拟量，经然后进行低频功率放大。本方案利用FPGA进行数字处理以实现幅频均衡。这种方法成本低，效果好。鉴于任务要求和实际情况，权衡以上三种方案，本设计采取方案三：基于FPGA的数字幅频均衡功率放大器。（2）前置放大的方案设计与选择方案一：利用两级OP07放大，OP07放大倍数较高，且元件易购得。但是OP07在频率大约超过10kHz时增益随频率的变化而变化。方案二：AD603与NE5532级联放大。AD603增益高且稳定，NE5532噪声低，在20Hz20kHz内增益稳定。方案选择：对于任务要求，前置放大器应该放大倍数足够大，在20Hz20kHz的频带内增益稳定。另外，鉴于输入信号为有效值小于10mV的小信号，放大器应考虑噪声影响。方案一中OP07在频率范围内增益不够稳定。方案二可以获得较高的增益，且噪声较小，增益稳定，符合系统要求。故选用方案二。（3）AD采样电路、DA转换电路的选择
f根据采样定理，和信号的最高频率fsmax20kHz求得采样频率fc2fmax，即fc必须大于40kHz。对应采样最小时间T1fc25
s，我们考虑了AD7810和MAX148，经过对性能的分析比较，设计选择了转换速度快，转换精度高的MAX148。实现IFFT信号模拟输出需要经过DA转换电路。选择时考虑了DAC0808r