[发明专利]基于高性能MCU大功率低失真D类功放的实现方法

权利要求书

1.一种基于高性能MCU大功率低失真D类功放的实现方法，其特征在于，所述的实现方法基于系统模块实现，其中，系统模块包括STM32F407最小系统、降压辅助供电系统、音频蓝牙模块、SD卡模块、U盘模块、半桥驱动模块、MOSFET全桥功率放大部分、LCD显示模块、音频模拟信号放大模块、字库存储模块、电流采样模块、IIR数字滤波器、振膜扬声器和等离子扬声器；所述的音频蓝牙模块与STM32F407最小系统通过I2S通信协议相连、SD卡模块与STM32F407最小系统通过SDIO相连、U盘模块与STM32F407最小系统通过USB总线相连、音频模拟信号放大模块与STM32F407最小系统通过ADC相连；所述的半桥驱动模块与STM32F407最小系统连接；所述的全桥功率放大部分由半桥驱动模块输入驱动信号，全桥功率放大部分经过低通滤波器后连接INA282电流采样模块，电流采样模块与振膜扬声器连接，同时，电流采样模块通过IIR数字滤波器与STM32F407最小系统连通；全桥功率放大部分还经过高通滤波器连接等离子扬声器；所述的字库存储模块通过SPI与STM32F407最小系统连接；所述的降压辅助供电系统为整个系统进行供电；包括以下步骤：

第一步，播放模式的选择与显示；

通过LCD触摸显示模块对输入信号模式进行选择和显示；

第二步，对输入信号进行预处理，得到音频数据；

第三步，将第二步得到的PCM音频数据在STM32F407最小系统的定时器内装载；对定时器初始化，设置输出PWM的频率、通道、死区时间、输出极性；将第二步处理后的音频数据传输至定时器，输出PWM至半桥驱动模块；将PCM音频数据输送至定时器的两个通道，两个通道分别对应左右声道的音频，每个定时器通道输出信号至两个半桥驱动模块；

第四步，每两个半桥驱动模块驱动一个全桥功率放大部分；全桥功率放大部分包含两个全桥，两个全桥的输出为左右声道的功率放大；每两个半桥驱动模块驱动电阻及其并联的二极管对全桥功率放大部分内的一个全桥进行驱动，实现小信号的功率放大；

第五步，对全桥功率放大部分的输出进行滤波；

全桥功率放大部分输出的高频载波和低频调制信号分别输入振膜扬声器、等离子扬声器：

当全桥功率放大部分输出的高频载波和低频调制信号接入振膜扬声器前需要使用低通滤波器对其进行滤波；

当全桥功率放大部分的输出高频载波和低频调制信号接入等离子扬声器前需要高通滤波器对其进行滤波；

第六步，采用INA282电流采样模块对第五步中经过低通滤波器的输出进行电流采样，反馈回STM32F407最小系统；

第七步，根据第六步输出反馈信号，对IIR数字滤波器进行设置，对第一步产生的PCM音频数据进行滤波；

7.1)将第一步产生的PCM音频数据进行傅里叶变换，得到输入信号的幅频特性；该幅频特性可通过LCD触摸显示模块显示出音乐频谱；

7.2)将第六步的输出反馈信号进行傅里叶变换，得到输出信号的幅频特性；

7.3)将经过傅里叶变换后的输出反馈信号和第一步产生的PCM音频数据在各频率上的幅值做比，得到低通滤波器的传递函数；

7.4)根据低通滤波器的传递函数确定IIR数字滤波器的参数；

7.5)采用IIR数字滤波器对第一步得到的16位PCM格式的音频数据进行处理，得到修正后的音频数据，使其经过低通滤波器后的幅频特性更加平坦，即增强高音部分；

第八步，重复第三步至第七步，实现输出的负反馈控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于高性能MCU大功率低失真D类功放的实现方法，其特征在于，其特征在于，所述第二步中，对输入信号进行预处理具体为：

2.1)对U盘输入：U盘模块与STM32F407最小系统进行通信，使用FATFS文件管理系统读取WAV、MP3、FLAC、APE四种文件格式，经过数字解码器后，得到PCM格式的音频数据；

2.2)对SD卡输入：SD卡模块通过SDIO与STM32F407最小系统进行通信，使用FATFS文件管理系统读取WAV、MP3、FLAC、APE四种文件格式，经过数字解码器后，得到PCM格式的音频数据；

2.3)对模拟音频信号输入：音频模拟信号放大模块对音频信号进行初次放大并加偏置后，形成PCM格式的音频数据；

2.4)对音频蓝牙输入：单片机通过IIS通信获得音频蓝牙模块的输入数据，将数据储存至内存，获得PCM音频数据格式。