音頻控制芯片PGA2311的音頻增益自動(dòng)控制

引言
音頻接收設(shè)備已經(jīng)是日常生活、學(xué)習(xí)、工作中不可缺少的工具，但是在使用過(guò)程中由于某些原因，如切換頻道、播放廣告等，信號(hào)輸出時(shí)會(huì)出現(xiàn)音量大小不一的情況，嚴(yán)重影響用戶的收聽(tīng)效果。產(chǎn)生這種音量相差較大的主要原因是音頻信號(hào)輸入的幅度不一致，解決辦法就是進(jìn)行增益控制。
最早的增益控制是模擬電路檢測(cè)控制，但模擬電路設(shè)計(jì)相對(duì)繁瑣，且難以實(shí)現(xiàn)較寬范圍的增益控制，因此隨著數(shù)字信號(hào)處理器件(DSP)的發(fā)展，采用DSP進(jìn)行增益控制成為主流。起初數(shù)字器件處理的一般方法是大的信號(hào)減小增益，小的信號(hào)不處理?，F(xiàn)在也有對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大的方法，但由于擔(dān)心在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下增益調(diào)整太大，會(huì)使背景噪聲也加大，因此增益調(diào)整范圍不大，不能達(dá)到理想的控制效果。另外，基本都是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，即前饋控制，對(duì)輸出信號(hào)不進(jìn)行檢測(cè)，這樣在輸人時(shí)若增益較大，輸出會(huì)被限幅，影響收聽(tīng)效果。且DSP方案成本相對(duì)較高。本方案采用成本低的單片機(jī)為處理核心，通過(guò)簡(jiǎn)單的增益控制算法完成增益自動(dòng)控制。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)以音頻信號(hào)的采集處理為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。音頻控制芯片PGA2311兩邊的音頻信號(hào)輸入和輸出端，經(jīng)放大器TL084電平搬移后送到MSP430F149的A／D口進(jìn)行采樣(對(duì)信號(hào)輸入／輸出端都進(jìn)行檢測(cè)目的是解決在輸入端無(wú)信號(hào)情況下增益是否調(diào)整的問(wèn)題，同時(shí)避免增益過(guò)大導(dǎo)致輸出端限幅發(fā)生)。采樣數(shù)據(jù)由軟件算法處理得到增益值，經(jīng)電平變換器74HC245配置到PGA2311。按鍵和數(shù)碼管完成輸出電平門(mén)限范圍的設(shè)置和顯示。

1．1 主控電路
主控芯片MSP430F149是一款16位、48個(gè)8位并行I／O口、具有精簡(jiǎn)指令集、超低功耗(節(jié)電模式下最低只有0．1μA)的單片機(jī)，其尋址空間共64 KB其中RAM為2KB，給系統(tǒng)開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大的方便。它內(nèi)置一個(gè)12位A／D轉(zhuǎn)換器ADC12、采樣保持器和模擬多路器。ADC12具有高速、通用的特點(diǎn)，能夠?qū)?個(gè)外部模擬源和4個(gè)內(nèi)部參考電源(包括內(nèi)部溫度傳感器源)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。ADC12還提供多種采樣觸發(fā)方式、轉(zhuǎn)換時(shí)鐘周期、轉(zhuǎn)換模式的選擇。
PGA2311是一款雙聲道、可編程增益放大器，與MSP430F149之間通過(guò)SPI總線交互，其增益范圍為+31．5～-95．5 dB。
圖1中MSP430F149是3．3 V供電，而PGA231l是±5 V供電的CMOS器件，因此在I／O邏輯電平匹配時(shí)需要注意，在驅(qū)動(dòng)PGA2311時(shí)用電平移位器74HC245達(dá)到電平匹配。