藍(lán)牙音頻功放的設(shè)計(jì)

王琳娜 胡冬琴 劉碩

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100176

摘要：本設(shè)計(jì)是以藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合音頻功率放大器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線藍(lán)牙傳輸，使用手機(jī)遠(yuǎn)距離控制音頻功放的播放曲目及音量大小。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙 音頻功放 無線

中圖分類號(hào)：G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016） 01 （a）-0000-00

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)藍(lán)牙音頻功放系統(tǒng)，技術(shù)指標(biāo)如下：

該系統(tǒng)能夠快速正確地連接藍(lán)牙設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無線控制與傳輸，距離范圍在10米。要求聲音效果清晰，音頻輸出最大功率在12W以上，可以直接驅(qū)動(dòng)4Ω或8Ω的音箱負(fù)載。

二、設(shè)計(jì)思路

1.藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸，數(shù)據(jù)速率為1Mbps。

2.系統(tǒng)將BLK-MD-BC05-B藍(lán)牙模塊與TDA2822功放置于音箱中，通過51單片機(jī)UART0完成與藍(lán)牙模塊的通信與控制，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙手機(jī)或者PC電腦或Pad與BLK-MD-BC05-B藍(lán)牙模塊的互連，完成HFP和A2DP功能，采用6個(gè)按鍵完成數(shù)據(jù)和音頻控制指令的輸入。

3.BLK-MD-BC05-B藍(lán)牙模塊集成了藍(lán)牙芯片（CSR公司的57F68芯片）、振蕩電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路（I2C存儲(chǔ)芯片24C32），天線與2.4G濾波等電路，使用更加方便。該模塊具有1個(gè)SPI接口，雙聲道立體聲音頻輸入與輸出，包括電源開/關(guān)、前、后/重播、音量加、音量減、播放/暫停，6個(gè)按鍵（可用戶自定義），兩個(gè)狀態(tài)指示燈。

4.功放電路的核心器件選擇TDA2822，TDA2822是意法半導(dǎo)體（ST）開發(fā)的雙通道單片功率放大集成電路，具有電路簡單、音質(zhì)好、電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。電壓范圍一般在1.8～15V，靜態(tài)電流小，交越失真也小。

三、系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)主要有藍(lán)牙模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、音頻功率放大模塊組成，模塊框圖見圖1。

四、各模塊電路原理圖

1.電源模塊電路

藍(lán)牙音頻傳輸系統(tǒng)提供了Mini USB插座與電池供電雙供電接口。同時(shí)，Mini USB接口還兼有為電池供電接口連接的可充電電池充電的作用。

2.按鍵輸入電路

案例電路共設(shè)置6個(gè)按鍵，功能定義見表，按鍵功能學(xué)生可自行設(shè)置，教學(xué)過程中不必強(qiáng)調(diào)哪個(gè)按鍵必須設(shè)置什么功能，完全由學(xué)生編程來設(shè)置。如暫停播放、音量加減、上一曲、下一曲、連接設(shè)備等。

按鍵電路從功能腳連接10K電阻接按鍵后接地，檢測功能腳的電平既可判斷按鍵按下，10K電阻的作用是分壓，避免按鍵按下后功能腳電流太大損壞藍(lán)牙模塊。

3.音頻信號(hào)調(diào)理電路

NE5532輸入端同樣采用了差分電路，輸出端采用電容輸出電路，加入了反饋、除自激等電路。如圖2所示。

R19、R20、C25、C26為負(fù)反饋電路；將輸出的音頻信號(hào)反饋到輸入端，由于反饋信號(hào)與輸入端信號(hào)是反相的，抵消了輸入信號(hào)中頻率相同但反向的波形；輸出信號(hào)越高，反饋的電壓越高，抵消的輸入信號(hào)也就越多，降低了輸入信號(hào)的幅度，從而提高了音頻輸出信號(hào)的質(zhì)量。但反饋元件的值應(yīng)選用適當(dāng)；反饋信號(hào)過高會(huì)影響放大倍數(shù)和大動(dòng)態(tài)音頻信號(hào)的幅度，太低則無法抑制信號(hào)幅度，輸出信號(hào)產(chǎn)生很大失真。

C21、C24為隔離電容，隔離直流信號(hào)，避免直流信號(hào)進(jìn)入耳機(jī)等音頻負(fù)載中；電容的值不可太小，要保證50Hz到15KHz的音頻信號(hào)通過。

R15、R16、R17、R18、C19、C20為消除自激電路；由于耳機(jī)等為純阻性負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生較大的自激反饋，通過此電路可有效抑制自激產(chǎn)生的噪音。

C22、C23為退耦電容，消除電壓波動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的寄生耦合；采用4.7uF和0.1uF兩個(gè)容量的電容是為了濾除產(chǎn)生的低頻和高頻寄生耦合。

功率放大電路采用TDA2822作為核心器件，輸出端左右聲道各接一個(gè)喇叭。

五、結(jié)束語

從制作效果上來看，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)將手機(jī)播放歌曲傳送到藍(lán)牙功放上進(jìn)行播放，經(jīng)過測量，輸出功率最大可以達(dá)到14W，左右聲道可外接8Ω的喇叭，但還存在一些噪音，需要進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高功放指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 門宏. 經(jīng)典音頻功率放大器制作40例[m]. 北京：人民郵電出版社，2014.

[2] 海登. 低功耗藍(lán)牙開發(fā)權(quán)威指南[m]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.