第二章 系统硬件设计
图2.9 TPA152耳机放大电路 功率放大电路如图2.10 所示：
图2.10 TPA3100D02功率放大电路
该芯片提供的输出功率与负载电阻和输入电压有关。这里，我们采用12VDC供电，负
载电阻为4欧姆，则能提供的输出功率为15W。从而根据其DATASHEET可以计算输出LC滤波环路的参数，电感取15mH，电容分别为1uF和0.22uF。
图中的功能选择部分可以有两种选择模式：（一）把MUTE接地，则会使芯片一直处于工作状态。（二）把MUTE和FAULT相接则可以实现短路检测，在没有出现输出短路的时候，芯片正常工作，在出现输出短路的时候，FAULT输出高电平，通过MUTE控制芯片停止输出，这样可以有效地保护芯片。
21
华南理工大学学士学位论文
2.4.9 触摸屏控制电路和TFTLCD驱动电路设计
触摸屏控制芯片ADS7846的电路比较简单，电路如图2.11所示：，
图2.11 触摸屏控制电路
TFTLCD驱动电路如图2.12所示。该部分电路也比较简单，不过要注意三个地方，
图2.12 TFTLCD驱动电路
第一个地方是R2，这个是LCD背光的限流电阻，通过这个电阻限制流过LCD背光的
电流，防止电流过大烧坏背光灯。第二个地方，为了节省IO口，LCD_BL这个控制信号，与ADS7846的CS是共用的，这里在软件编写的时候要注意。第三个地方是TOU_PEN信号在与MCU连接的地方，加入了RC滤波电路，因为这个信号连接到了MCU的中断上，而信号线在连接入MCU之前经过了较长的走线，上面的干扰比较多，而MCU不支持电平触发，所以必须加入滤波电路，使信号平稳。滤波电路如图2.13 所示：
22
第二章 系统硬件设计
图2.13 PEN脚滤波电路
通过示波器观察，正常的中断信号在100HZ以下，而干扰信号则从几Khz到几百Khz
不等，所以选取RC滤波电路的参数为R=1Khz，C=1uF，这样得到截止频率为159Hz左右，把干扰基本全部滤掉了。
2.4.10 电源电路设计
电源是整个电路的基础，好的电源能使整个系统更加稳定可靠。对于本系统，按电流
大小，电源分为：功率电源和系统电源。功率电源部分如图2.14 所示：
图2.14 功率电源电路
功率电源一个给主控板供电，一个给彩灯提供电源。均采用LM2576作为稳压芯片，这款开关稳压芯片不但可以提供大电流，还能得到82%的变换效率，功率损耗较少使得电路不需要散热片，从而能有效降低电路的面积。对于外部电源输入加入了一个二极管，外部输入电源极性相反的时候，可以防止电源被烧坏。能有效的保护系统。
系统电源，通过REG117获得，电路简单，如图2.15所示：
23
华南理工大学学士学位论文
图2.15 系统电源电路
这个电路采用两块REG1117芯片给系统提供电源，一块提供3.3V的数字电源和模拟电源，它们通过电感连接，以减少数字电源对模拟电源的干扰。另外一块提供2.5V的电压，给VS1003的DSP提供核心电压。两者的输入电压均来自功率电源的5V输出。
2.5 硬件PCB设计
考虑到本系统的复杂性，为了使调试方便，把整个电路分为三个部分进行PCB的
LAYOUT。分为电源板、显示板和系统板。电源板由三部分组成：电源、功率放大、彩灯驱动。显示板也有三个部分组成：TFTLCD、ADS7846和触摸屏。其他部分的电路都在系统板上，这样的设计有利于调试。
PCB的LAYOUT要注意8个问题：
? 对于电流比较大的走线，必须使用较宽的线宽。
? ? ?
? ? ?
对于功率放大，最好以单点接地的方式连接。这样可以使芯片工作时各个部分的相互干扰降低，从而获得较好的放大效果。
对于走线，严禁走锐角的线，直角也最好少走，最佳的走线是弧形的。因为锐角和直角的走线会在尖端产生EMI，尤其在高频信号的时候。 对于去耦电容，离芯片越近越好。
对于信号线，不要长距离的平行走线，可以有效防止信号的相互耦合。 对于高频部分，走线越短越好，如电路中的晶振，尽量把其安排在离芯片最近的地方，越近越好。这样可以有效减少干扰。
对于数字地模拟地，必须严格区分，在其连接处通过磁珠或者电感或者电阻连接，
24
第二章 系统硬件设计
可以减少数字部分对模拟部分的干扰。
?
对于空白的区域，可以适当的覆铜并连接到地线来提高系统的抗干扰性，但是严禁构成回路，因为这样很容易使其他干扰耦合到上面。
根据以上几个布线原则，设计了本系统的PCB。电源板的PCB如图2.16所示，显示板
的PCB如图2.17 所示，系统板的PCB如图2.18 所示。
图2.16 电源板PCB
图2.17 显示板PCB
25