基于AT89C51单片机和放大器实现音频信号均幅控制放大电路的设计
引言
现在的学校，有许多已经采用计算机加网络多媒体系统来进行现场教学。此外，工程施工人员在施工现场进行对讲通话，驾驶人员在开动的坦克等自行火炮车辆上进行通话等，都避免不了讲话时嘈杂的背景噪声或无线干扰（包括网络射频干扰），因而声音有大有小。怎样才能使听到的广播声或耳机中说话的声音平稳清晰，本文给出了一种用sg270、lm4884电路配合at89c51单片机来解决干扰问题的实现方案。
1 电路主要器件
1.1 sg270放大器
sg270电路为国产工业级（-40℃～+85℃）可控增益音频放大器，该芯片的1、2脚为正、反相信号输人端，a、b、c为压控输入端，增益控制电压范围为2.1～2.5 v，可通过输出反馈信号来即时进行自动增益控制。若把sg270用作信号鉴幅电路，那么，sq即为音频信号输入端，当输入信号达到一定幅度时，sqout端输出高电平（9脚须接上拉电阻）以此作为输出允许信号。sg270的封装形式为j型或d型dip双列直插陶瓷封装，图1所示是其引脚排列图。
sg270的主要电参数如下：
◇电压增益：无控制电压或输入信号为0～5mv时，a vd≥70倍；输入信号为6～70 mv时，avd为70～1倍
◇直流输出电压：5～7 v（电源为12v时）；
◇输出电压：≥5 v（电源电压12 v时）；
◇输入偏置电流i10：≤10μa；
◇功耗电流ip≤loma；
◇电路固有压控电压：2.1～2.5 v
◇压控温漂：-4 mv／℃或±0.2 v／100℃，当sg270用于气温条件相对较差的野外环境时，应对sg270进行温度补偿（负系数），否则，在全部温度范围内，sg270的输出幅度会产生±0.2 v的温度漂移。
◇增益调整范围△av为-70 db
1.2 lm4884放大电路
lm4884是美国国家半导体公司的boomer音频放大器，该器件具有噪音抑制功能，可以抑制混入放大器的射频信号，从而有效地确保调制解调器不受噪音影响，同时能有效地抑制来自无线笔记本电脑及手机等电子产品的干扰，有助于提高扬声器的声音清晰程度。lm4884具有低电平有效停机模式以及过热保护功能。同时带有2位四种增益（6 db、10 db、15.6 db、21.6 db）选择端。lm4884使用5v电源，可以很好地与ttl电平的单片机相连接，其封装形式为20脚dip双列直插封装或无引线封装。
lm4884的主要性能参数如下：
◇输出功率：8ω/1.2 w或4ω/1.9 w；
◇psrr（1 khz，vdd=5 v）≥62 db；
◇采用双通道差分放大，有2位四种可选增益（6 db、10 db、15.6 db、21.6 db）；
◇信号电源和功率驱动电源分开供电。
1.3 at89c51单片机
at89c51是美国atmel公司生产的带4 kb片内flash程序存储器的40引脚单片机，其有关参数和引脚功能可查阅《atmel89系列单片机应用技术》等资料。
2 设计方案
2.1 硬件电路原理及功能
由sg270、lm4884和at89c51单片机构成的音频均幅（量）输出控制放大器的电路原理图如图2所示。图中未包括话筒或音源部分（也可来自网络，无线接收的音频信号等）的前级电路，前级输入sg270的信号vina为5～50 mv；out1、out2输出信号则可接人多媒体网络或扩音机，也可直接驱动扬声器或耳机。
（1） 静噪功能
当无正常的音频信号而只有背景噪声时，运放a1的输出幅度降低，南于压控电平的降低会使sg270增益增大，故必须进行静噪。可由a3把输入信号放大整形后由比较器b1进行输入信号vina大小的判别。若无正常信号，b1将输出低电平给at89c51单片机并进入int0静噪中断处理，然后按静噪延时设定延时后由p1.2发出高电平以关闭lm4884输出。
（2） 防声音突变
当系统在正常音频输入时，如果突然遭遇强声（如大喊、撞击话筒、接插件接触断续、雷爆、火器发射等），则该电路会由sg270自动反馈控制并通过即时降低增益来抑制这种强声，强声过后再自动恢复正常。
而当系统处于静噪状态时，若不加处置，sg270将处于高增益状态，此时若有话音信号，则可能出现冲击，故可由单片机p2.5发低电平以关闭电子开关a，同时由p2.6发出高电平打开电子开关b，而p2.7发出的1 khz方波则经100 kω电阻和电容c整形、w1降幅后，由运放a4输出25mv左右的假信号vinb给sg270，以使其保持有话音时的正常增益（这时lm4884输出关闭）。
（3） 对声音的自动增益跟踪
自动增益跟踪功能主要利用sg270的自动增益调节特性，并通过压控反馈回路由运放a0、a1、a2来完成。
（4） 功率输出功
由运放a5对a0输出的平稳信号进行限幅后，其输出vinc可用于lm4884的差分放大，这种放大输出的功率可达1.2 w以上。lm4884的增益可由单片机（k2、k3、k4开关）进行设定并控制指示（通过l1、l2、l3、l4发光二极管）。
（5） 静噪延时设定和数字显示
不静噪时，电路开关k1闭合，这时开关a一直接通，b一直断开，lm4884也将一直打开。
有静噪和延时时，k1断开，进入可静噪状态（l0指示）。静噪动作延时可南j1和j2在0～19秒内设定，设定值可由led2和led1显示。
开机的初始设定为5秒，5秒无人说话将关闭lm4884输出（扬声器无声）以使电路静音。
其它功能也可在此电路上改进和增加。
2.2 软件设计
在了解了硬件电路原理及功能要求的基础上。可用at89c51单片机通过软件进行编程来实现电路功能，其程序框图如图3所示。
3 结束语
利用本文给出的实现方式设计的音频信号均幅控制放大器，可以使嘈杂环境下的通话声音变得平稳清晰。从而解决了音频信号的背景噪声和无线干扰问题。
数字化时代 八种输入设备即将取代电脑键盘
Xilinx FPGA独立的下载和调试工具LabTools下载、安装、使用教程
找实惠！找优惠！就找惠普E3631A直流电源E3631A
Redis简介/特点/优势/应用场景 Redis如何安装和使用
数据存储进化论，曙光存储引领未来
基于AT89C51单片机和放大器实现音频信号均幅控制放大电路的设计
Imagination推出新款高性能的汽车内饰装备
光伏逆变器有哪些保护功能
以太网LAN的基本原理解析
工控中如何学习前人的编程经验
发展区块链哪些需要被重视
台电推出新款平板电脑 搭载联发科P70处理器售价1299元
蒋国庆分析：法定数字货币与区块链的关系
Sysmark桌面处理器排行榜公布 Intel占据前7名
人工气候培养箱是什么，它都具备着哪些优势
ARRI在CES艾美奖颁奖典礼鸣谢安森美半导体的贡献
几种常见的过压保护电路
芯翼信息科技新推出 XY1100 芯片，为物联网连接提供服务
Contec Co.，Ltd.开发了一种技术，确定正确的洗手动作
支持“工银e申贷”，合合信息与工商银行上海市分行签订合作协议
现在的学校，有许多已经采用计算机加网络多媒体系统来进行现场教学。此外，工程施工人员在施工现场进行对讲通话，驾驶人员在开动的坦克等自行火炮车辆上进行通话等，都避免不了讲话时嘈杂的背景噪声或无线干扰（包括网络射频干扰），因而声音有大有小。怎样才能使听到的广播声或耳机中说话的声音平稳清晰，本文给出了一种用sg270、lm4884电路配合at89c51单片机来解决干扰问题的实现方案。
1 电路主要器件
1.1 sg270放大器
sg270电路为国产工业级（-40℃～+85℃）可控增益音频放大器，该芯片的1、2脚为正、反相信号输人端，a、b、c为压控输入端，增益控制电压范围为2.1～2.5 v，可通过输出反馈信号来即时进行自动增益控制。若把sg270用作信号鉴幅电路，那么，sq即为音频信号输入端，当输入信号达到一定幅度时，sqout端输出高电平（9脚须接上拉电阻）以此作为输出允许信号。sg270的封装形式为j型或d型dip双列直插陶瓷封装，图1所示是其引脚排列图。
sg270的主要电参数如下：
◇电压增益：无控制电压或输入信号为0～5mv时，a vd≥70倍；输入信号为6～70 mv时，avd为70～1倍
◇直流输出电压：5～7 v（电源为12v时）；
◇输出电压：≥5 v（电源电压12 v时）；
◇输入偏置电流i10：≤10μa；
◇功耗电流ip≤loma；
◇电路固有压控电压：2.1～2.5 v
◇压控温漂：-4 mv／℃或±0.2 v／100℃，当sg270用于气温条件相对较差的野外环境时，应对sg270进行温度补偿（负系数），否则，在全部温度范围内，sg270的输出幅度会产生±0.2 v的温度漂移。
◇增益调整范围△av为-70 db
1.2 lm4884放大电路
lm4884是美国国家半导体公司的boomer音频放大器，该器件具有噪音抑制功能，可以抑制混入放大器的射频信号，从而有效地确保调制解调器不受噪音影响，同时能有效地抑制来自无线笔记本电脑及手机等电子产品的干扰，有助于提高扬声器的声音清晰程度。lm4884具有低电平有效停机模式以及过热保护功能。同时带有2位四种增益（6 db、10 db、15.6 db、21.6 db）选择端。lm4884使用5v电源，可以很好地与ttl电平的单片机相连接，其封装形式为20脚dip双列直插封装或无引线封装。
lm4884的主要性能参数如下：
◇输出功率：8ω/1.2 w或4ω/1.9 w；
◇psrr（1 khz，vdd=5 v）≥62 db；
◇采用双通道差分放大，有2位四种可选增益（6 db、10 db、15.6 db、21.6 db）；
◇信号电源和功率驱动电源分开供电。
1.3 at89c51单片机
at89c51是美国atmel公司生产的带4 kb片内flash程序存储器的40引脚单片机，其有关参数和引脚功能可查阅《atmel89系列单片机应用技术》等资料。
2 设计方案
2.1 硬件电路原理及功能
由sg270、lm4884和at89c51单片机构成的音频均幅（量）输出控制放大器的电路原理图如图2所示。图中未包括话筒或音源部分（也可来自网络，无线接收的音频信号等）的前级电路，前级输入sg270的信号vina为5～50 mv；out1、out2输出信号则可接人多媒体网络或扩音机，也可直接驱动扬声器或耳机。
（1） 静噪功能
当无正常的音频信号而只有背景噪声时，运放a1的输出幅度降低，南于压控电平的降低会使sg270增益增大，故必须进行静噪。可由a3把输入信号放大整形后由比较器b1进行输入信号vina大小的判别。若无正常信号，b1将输出低电平给at89c51单片机并进入int0静噪中断处理，然后按静噪延时设定延时后由p1.2发出高电平以关闭lm4884输出。
（2） 防声音突变
当系统在正常音频输入时，如果突然遭遇强声（如大喊、撞击话筒、接插件接触断续、雷爆、火器发射等），则该电路会由sg270自动反馈控制并通过即时降低增益来抑制这种强声，强声过后再自动恢复正常。
而当系统处于静噪状态时，若不加处置，sg270将处于高增益状态，此时若有话音信号，则可能出现冲击，故可由单片机p2.5发低电平以关闭电子开关a，同时由p2.6发出高电平打开电子开关b，而p2.7发出的1 khz方波则经100 kω电阻和电容c整形、w1降幅后，由运放a4输出25mv左右的假信号vinb给sg270，以使其保持有话音时的正常增益（这时lm4884输出关闭）。
（3） 对声音的自动增益跟踪
自动增益跟踪功能主要利用sg270的自动增益调节特性，并通过压控反馈回路由运放a0、a1、a2来完成。
（4） 功率输出功
由运放a5对a0输出的平稳信号进行限幅后，其输出vinc可用于lm4884的差分放大，这种放大输出的功率可达1.2 w以上。lm4884的增益可由单片机（k2、k3、k4开关）进行设定并控制指示（通过l1、l2、l3、l4发光二极管）。
（5） 静噪延时设定和数字显示
不静噪时，电路开关k1闭合，这时开关a一直接通，b一直断开，lm4884也将一直打开。
有静噪和延时时，k1断开，进入可静噪状态（l0指示）。静噪动作延时可南j1和j2在0～19秒内设定，设定值可由led2和led1显示。
开机的初始设定为5秒，5秒无人说话将关闭lm4884输出（扬声器无声）以使电路静音。
其它功能也可在此电路上改进和增加。
2.2 软件设计
在了解了硬件电路原理及功能要求的基础上。可用at89c51单片机通过软件进行编程来实现电路功能，其程序框图如图3所示。
3 结束语
利用本文给出的实现方式设计的音频信号均幅控制放大器，可以使嘈杂环境下的通话声音变得平稳清晰。从而解决了音频信号的背景噪声和无线干扰问题。
数字化时代 八种输入设备即将取代电脑键盘
Xilinx FPGA独立的下载和调试工具LabTools下载、安装、使用教程
找实惠！找优惠！就找惠普E3631A直流电源E3631A
Redis简介/特点/优势/应用场景 Redis如何安装和使用
数据存储进化论，曙光存储引领未来
基于AT89C51单片机和放大器实现音频信号均幅控制放大电路的设计
Imagination推出新款高性能的汽车内饰装备
光伏逆变器有哪些保护功能
以太网LAN的基本原理解析
工控中如何学习前人的编程经验
发展区块链哪些需要被重视
台电推出新款平板电脑 搭载联发科P70处理器售价1299元
蒋国庆分析：法定数字货币与区块链的关系
Sysmark桌面处理器排行榜公布 Intel占据前7名
人工气候培养箱是什么，它都具备着哪些优势
ARRI在CES艾美奖颁奖典礼鸣谢安森美半导体的贡献
几种常见的过压保护电路
芯翼信息科技新推出 XY1100 芯片，为物联网连接提供服务
Contec Co.，Ltd.开发了一种技术，确定正确的洗手动作
支持“工银e申贷”，合合信息与工商银行上海市分行签订合作协议