技术领域本实用新型属于通信广播功率放大技术领域，尤其是一种高集成的智能数字功率放大器设备。
背景技术：
数字变换技术是音频发展的重要领域之一，较模拟变换技术更具有广泛的应用需求和强大的生命力。目前的视听产品(如CD、LD、VCD、DVD、电脑音响、家庭影院等)和通讯产品(如手机)的音频功率放大系统，特别是铁路、机场、商场、楼宇等传统广播领域均采用D/A变换技术，其存在信号失真、效率低、抗干扰性差等问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、抗干扰能力强、传输效率高且维护方便的智能数字功率放大器。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种智能数字功率放大器，包括机壳及其内部的控制电路，在机壳上设置有显示屏、音量旋钮、模拟音频输入、数字音频输入、电源输入及开关和模拟音频输出并与控制电路相连接，所述控制电路包括依次连接的低通滤波和A/D转换模块、信号选择模块、数字信号接收与转换模块、数字信号处理模块、功率放大模块、低通滤波模块和输出模块，所述电源输入及开关连接机壳内的电源模块并为控制电路供电，所述低通滤波和A/D转换模块与机壳上的模拟音频输入端相连接，所述信号选择模块与机壳上的数字音频输入端相连接，所述输出模块与机壳上的模拟音频输出相连接，所述显示屏与机壳内的显示模块相连接，该显示模块与数字信号处理模块及电源模块相连接。所述机壳上还设有网络通信接口，该网络通信接口与上位机相连接并将控制电路的工作状态上传至上位机。所述的音量旋钮、模拟音频输入、电源输入及开关和模拟音频输出均为二个。所述低通滤波和A/D转换模块由芯片CS8402A和CS5390连接构成；所述信号选择模块由YM3623B芯片、CS8412芯片、CS8414芯片或TDA1315电路构成；所述功率放大模块由D类功放专用全桥驱动电路和平衡桥电路构成；所述显示模块由STM32芯片构成。所述显示屏为彩色液晶屏。本实用新型的优点和积极效果是：1、本实用新型集成化程度高，而且数字功放的交越失真、失配失真和瞬态互调失真均小，解决了多级噪声整形技术、比特流技术、CIRC解码和纠错处理技术，内插和静音处理技术、超取样数字滤波技术等等问题，不仅能完成广播功率放大功能要求，而且能够对自身进行监测的广播组件，保证了实时的、稳定的专业音频传输。2、本实用新型设有二个通道的数字功率放大器，其机壳后面板上设置了二路模拟音频输入接口、二路数字音频输入接口、二路音频输出接口、二路电源接口、一路网络口；同时，机壳前面板上设置了液晶显示屏、二路音量调节旋钮，可以清晰地在液晶显示屏显示设备的工作状态，便于设备的使用与维护，适用于铁路的专用通信信息系统中，便于指挥客运生产任务。3、本实用新型设计合理，其作为新一代高保真、低功耗的全数字功率放大系统，具有高保真、高效率、高过载能力与高功率储备能力，功放和扬声器的匹配好、声像定位好、升级换代容易、生产调试方便等，且与未来的全数字式音频广播、高清晰度电视的发展趋势相匹配。既可采用现有的CD机(或DVD机)、DAT(数字录音机)、PCM(脉冲编码调制录音机)作为数字音源，又具备模拟音频输入接口，兼容现有的模拟音源，因此具有广阔的市场。附图说明图1是本实用新型的机壳前面板示意图；图2是本实用新型的机壳后面板示意图；图3是本实用新型的控制电路方框图。具体实施方式以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：一种智能数字功率放大器，由机壳及其内部的控制电路构成，如图1所示，在机壳的前面板上设置了彩色液晶屏1、第一通道音量旋钮2、第二通道音量旋钮3。如图2所示，在机壳的后面板上设置第一通道模拟音频输入4、第一通道数字音频输入5、第一通道电源输入及开关6、第一通道模拟音频输出7、网络通信端口8、第二通道模拟音频输入9、第二通道数字音频输入10、第二通道电源输入及开关11、第二通道模拟音频输出12，通过上述标准接口可以完成将二路模拟音频信号或者数字音频信号进行功率放大后，通过模拟音频输出口输出的功能。如图3所示，机壳内的控制电路包括低通滤波和A/D转换模块、信号选择模块、数字信号接收与转换模块、数字信号处理模块、功率放大模块、低通滤波模块、输出模块、显示模块和电源模块。电源模块与机壳上的电源输入相连接并连接到低通滤波和A/D转换模块、信号选择模块、数字信号接收与转换模块、数字信号处理模块、功率放大模块、低通滤波模块、输出模块、显示模块上为上述模块供电，所述电源模块主要由开关电源构成。所述低通滤波和A/D转换模块、信号选择模块、数字信号接收与转换模块、数字信号处理模块、功率放大模块、低通滤波模块及输出模块依次相连接。低通滤波和A/D转换模块与机壳上的模拟音频输入端相连接，允许模拟信号输入，模拟信号输入时经过低通滤波和A/D转换模块后进行编码，最后进入信号选择模块，该功能可由芯片CS8402A和CS5390完成。信号选择模块可完成对多BIT数字信号的选择、判断，如果没有信号，可由信号选择模块驱动设备进行休眠；选中的多BIT数字音频信号进入数字信号接收和转换电路模块，完成对数字音频信号BIT位数识别(16BIT-24BIT)、接口格式识别、系统取样率识别、同轴复合音频数码信号转换串行音频数字信号等功能，该部分由芯片YM3623B或类似的芯片CS8412,CS8414，TDA1315电路完成。数字信号处理模块主要完成将多BIT信号转换成1BIT信号，并以PWM形式输出，该电路是整个控制电路的核心，主要采用芯片SM5872完成其功能。功率放大模块是控制电路的另一个核心部分，采用“D类功放专用全桥驱动电路和平衡桥电路”完成，该电路采用了窄脉冲电平位移技术、开关噪声抑制技术和提高功率桥可靠性的技术。低通滤波模块采用四阶巴特沃斯低通滤波器，用于将大功率数字脉冲信号转换为模拟音频信号，巴特沃斯低通滤波器的特点是带内平坦度高，从而使得输出音频信号幅频特性较好。输出模块可实现对输出音量的调节，主要连接输出音箱。显示模块采用1.8寸彩色液晶屏技术，由芯片STM32驱动。本实用新型的工作过程如下：当没有音频信号输入时，信号选择模块驱动智能功率放大器进入休眠状态，当模拟音频信号通过机壳后面板4、9输入到低通滤波和A/D转换模块处理后到达信号选择模块，或数字音频信号通过机壳后面板5、10直接输入到信号选择模块，信号选择模块完成对多路数字信号的选择，选中的多路数字音频信号进入数字信号接收和转换电路模块，经数字信号接收和转换电路模块完成数字音频信号BIT位数识别(16BIT-24BIT)、接口格式识别、系统取样率识别、同轴复合音频数码信号转换成串行音频数字信号后进入数字信号处理模块，数字信号处理模块主要完成将多BIT信号转换成1BIT信号，并以PWM形式输出到功率放大模块，功率放大模块主要完成功率放大功能，后输出到低通滤波模块，低通滤波模块完成数字脉冲信号转换为模拟音频信号，并通过机壳后面板的7、12输出；机壳前面板的1液晶显示屏可显示第一通道、第二通道的工作输出状态，包括运行正常、故障、开路、短路等，并可通过机壳后面板8网络通信端口上传至上位机；机壳前面板的2、3为第一通道、第二通道的音量输出调节旋钮，可调节输出音量；机壳后面板6、11是带开关及保险的电源输入口。本实用新型集成化程度高：数字功放的交越失真、失配失真和瞬态互调失真均小：晶体管在小电流时的非线性特性会引起模拟功放在输出波形正负交叉处的失真(小信号时的晶体管会工作在截止区，此时无电流通过，导致输出严重失真)称为交越失真，交越失真是模拟功放天生的缺陷；而数字功放只工作在开关状态，不会产生交越失真。模拟功放存在推挽对管特性不一致而造成输出波形上下不对称的失配失真，因此在设计推挽放大电路时，对功放管的要求非常严格，即使如此也未必能够做到完全对称。而数字功放对开关管的配对无特殊要求，无须严格匹配；模拟功放为保证其电声指标，几乎无一例外都采用负反馈电路，在负反馈电路中，为抑制寄生振荡，采用相位补偿电路，从而会产生瞬态互调失真。数字功放在功率转换上无须反馈电路，从而避免了瞬态互调失真；高效率，可达75％～95％：由于数字功放采用开关放大电路，效率极高，可达75％～95％(模拟功放一般仅为30％～50％，甚至更低)，在工作时发热量非常小，功率器件均工作在开关状态，因此它基本上没有模拟功放的静态电流损耗，所有能量几乎都是为音频输出而储备，而且瞬态响应好；过载能力与功率储备能力强：数字功放电路的过载能力远远高于模拟功放，模拟功放分为A类、B类或AB类等几类功率放大电路，正常工作时功放管工作在线性区；当过载后，功放管工作在饱和区，出现削顶失真，失真呈指数级增加，音质迅速变坏。而数字功放在功率放大时一直处于饱和区和截止区，只要功率管不损坏，失真度不会迅速增加；功放和扬声器的匹配好：由于模拟功放中采用的功放管内阻较大，所以在匹配不同阻值的扬声器时，模拟功放电路的工作状态会受到负载(扬声器)大小的影响。而数字功放的输出电阻不超过0.2欧姆(开关管的内阻加滤波器内阻)，相对于负载(扬声器)的阻值(4～8欧姆)完全可以忽略不计，因此不存在于扬声器的匹配问题；声像定位好：对模拟功放来说，输出信号和输入信号之间一般都存在着相位差，而且在输出功率不同时，相位失真亦不同。而数字功放采用对数字信号进行放大，使输出信号与输入信号完全一致，相移为零，因此声像定位准确；生产调试方便：模拟功放存在着各级工作点的调试问题，不利于大批量生产，而数字功放大部分为数字电路，一般不需要调试即可正常工作，特别适合大规模生产。需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。