实验二 啸叫检测与抑制系统

实验二啸叫检测与抑制系统一、实验目的1、认识扩音系统中的啸叫现象；2、了解啸叫产生的条件；3、分析啸叫信号的频谱；4、掌握啸叫信号检测的方法；5、掌握啸叫抑制的原理；6、实现啸叫抑制。

二、实验设备１、音频功率放大系统；２、录音机；３、计算机；４、matlab软件三、实验内容1、认识啸叫及其危害声反馈现象在日常生活中非常常见。

在多动能报告厅，KTV等同时出现扬声器和麦克风的场合，由于扬声器和麦克风之间存在电声耦合，必然会导致声反馈现象的产生。

声反馈会在反馈回路中产生再生混响，使讲话、唱歌的声音严重失真，音质受到破坏，清晰度大大降低。

严重时甚至会产生自激啸叫，限制扩声系统传声增益的提升，使整个系统的正常工作受到影响。

还可能会烧毁系统放大器、扬声器中的高音单元，甚至会对人的听力造成损伤。

所以，在应用到扩声系统的场合，啸叫的检测和抑制非常重要。

2、啸叫信号产生的原理声音信号首先从麦克风拾入，经过扩声系统的功率放大器放大后由扬声器送出，经过各种障碍物的多次反射后，又被麦克风拾入，从而形成一个闭合环路。

如果传声器对某些频点的拾音灵敏度过高，导致声音在这些频点的增益是正值，就形成了一个正反馈过程，声音信号经过多次反复循环放大后，在某些频点的声音强度超过一定的增益上限，就会发生自激振荡，从而产生啸叫。

图1声反馈原理图啸叫的产生必须同时具备以下三个条件：（1）扬声器和拾音设备（麦克风）要处于同一声场中，从而保证扬声器输出的信号能被拾音设备再度采集，形成正反馈；（2）拾音设备的拾音灵敏度高，系统的传声增益大；（3）声场存在缺陷共振，即扩声系统的频谱特性不平坦，在某些频点上容易出现共振。

3、啸叫信号的特征为了检测和抑制啸叫信号，需要对啸叫信号的基本特性做一定的分析，对啸叫信号在时域和频域上进行分析，最终得出以下结论：啸叫信号的时域波形是一个频率恒定的正弦波，其幅值随着时间的增加迅速增大，直到超出了功放放大区，进入饱和区和截止区时，产生削波现象，如图2所示。

带啸叫检测与抑制功能的音频功率放大器的设计【摘要】本设计基于TPA3112—DEMO板，利用MAX262设计并制作一个带啸叫检测与抑制功能的音频放大器，实现了对啸叫信号的检测与抑制功能。

系统主要分为六个模块：拾音电路模块、前级放大模块、啸叫检测模块、啸叫抑制模块、功率放大电路模块以及电源模块。

系统最大特点是由啸叫检测模块实时监测啸叫频率点，通过单片机控制由可编程滤波器芯片MAX262设计的啸叫抑制模块，实现对语音信号的带阻滤波处理，并能对滤波的特性参数如中心频率、品质因数等进行可编程设置，减少了外围电路的复杂度。

【关键词】功率放大器;TPA3112D1;MAX262;啸叫检测与抑制Design of Audio Power Amplifier with Howling Detection and SuppressionAbstract：The design is based on amplifier chip TPA3112D1，and the MAX262 is used to design and produce an audio amplifier with the function of howling detection and suppression to achieve the detection of whistle signals and suppression.The system consists of six modules：pick up circuit module，pre-amplifier module，howling detection module，howling suppression modules，power amplifier modules and power modules.This system is characterized by the largest real-time monitoring module whistle howling detection frequencies，programmable filters through the microcontroller chip MAX262 howling suppression modules designed to realize the band-stop filter speech signal processing，and is able to filter characteristic parameters，such as the center frequency，quality factor and other programmable settings to reduce the complexity of the external circuit.Keywords：amplifier chip TPA3112D1;MAX262;howling detection and suppression文中设计的系统是源自于2014年TI杯四川省电子设计大赛，要求基于TI 的功率放大器芯片TPA3112D1，设计并制作一个带啸叫检测与抑制功能的音频放大器，完成对台式麦克风音频信号进行放大，通过功率放大电路送喇叭输出。

基于FPGA和MAX262的啸叫检测与抑制系统张秀再;陈彭鑫;吴华娟;赵益波【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2015(39)12【摘要】针对扩声系统时常因啸叫严重影响现场扩音质量的问题,文中根据扩声系统啸叫产生的两个条件和两个特征,即回声满足的幅度和相位条件、啸叫满足的频率稳定和幅度稳定的波形特征,设计了一种基于FPGA和MAX262的啸叫检测与抑制系统.该系统由FPGA和AD637构成的检测电路对音频信号的频率和幅度分别进行检测,并根据检测的幅度和频率两个技术参数来判定是否产生啸叫,通过配置两片程控滤波器MAX262基于窄带陷波和全通移相原理来达到抑制啸叫的目的.该系统放置于麦克风与功率放大器之间,可用于众多现场扩音系统进行实时检测和抑制啸叫,具有重要的实用意义.【总页数】6页(P80-84,90)【作者】张秀再;陈彭鑫;吴华娟;赵益波【作者单位】南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044;南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心,南京210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044;南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心,南京210044【正文语种】中文【中图分类】TN912.34【相关文献】1.基于频域的数字助听器中的啸叫检测与抑制 [J], 何艳辉;梁维谦;董保帅;张浩2.具有啸叫检测与抑制的音频功率放大系统 [J], 李演明;杨晓冰;张豪;邱彦章;常保3.基于啸叫抑制功能的音频功率放大系统设计 [J], 吕晓颖4.基于DSP的啸叫抑制系统的研究与实现 [J], 邢堃;杨小平;顾亚平;王德勇;薛英智5.一种带啸叫检测与抑制的D类功放系统设计 [J], 杨川;张小波;牟琪琦;周维川因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

2014年浙江省大学生电子设计竞赛带啸叫检测与抑制的音频功率放大器（D题）2014年8月13日摘要本设计阐述了带啸叫检测与抑制的音频功率放大器的设计过程，并给出了基本电路图。

音频功率放大器由拾音模块，啸叫检测、抑制模块和音频功率放大模块组成。

拾音模块通过全向麦克风接收声音信号并用NE5532初步放大声音信号，啸叫检测抑制模块通过STC12C5A60S2芯片电压经采样比对后通过控制输入音频功率模块的电压进而达到检测和抑制啸叫的功能。

功率放大模块使用TPA3112D1将经过啸叫抑制的信号进行功率放大输出。

关键字啸叫抑制音频放大器 STC12C5A60S2目录1系统方案 (1)1.1 拾音模块的论证与选择 (1)1.2 啸叫检测抑制模块的论证与选择..... 错误！未定义书签。

1.3 音频功率放大模块的论证与选择 (2)1.4 电源模块的论证与选择 (3)2系统理论分析2.1 拾音模块的分析 (4)2.2 电源的分析 (4)2.3 啸叫抑制和检测的分析 (4)2.4 音频功率放大的分析 (5)3电路与程序设计 (5)3.1 电路的设计 (5)3.2 系统总体框图 (5)3.3拾音模块框电路原理图 (6)3.4啸叫检测和抑制模块电路原理图 (7)3.5音频放大模块电路原理图 (8)3.6电原模块电路原理图 (9)4测试方案与测试结果 (10)4.1 测试方案 (11)4.2 测试条件与仪器 (11)4.3 测试结果及分析 (11)4.3.1测试结果(数据) (11)4.3.2测试分析与结论 (11)附录：元件清单 (12)带啸叫检测与抑制的音频功率放大器（D题）【本科组】1系统方案本系统主要由拾音模块、啸叫检测抑制模块、音频功率放大模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1拾音模块论证与选择方案一：LM386。

LM386是常见的低电压功率放大器，宽电压范围4V-12V，可实现20至200电压增益，具有低失真，低静态电流消耗和外部部件较少的特点。

啸叫产生及抑制啸叫的产生及抑制当用话筒进行现场扩音时，就会存在话筒啸叫问题，通俗点说这是当声音信号从音箱发送出去后又从话筒再次输入到扩音系统后又一次进行放大，形成信号叠加，产生正反馈从而出现啸叫，一直以来音响工作者在尝试用各种方式和设备来解决这个问题，但不是很理想，根据我自己的经验总结有以下几种方式，大家可以选择试一下： 1 反馈抑制器：它的工作原理是对信号中出现的较明显的几个或十几个超过预设电平值的频点进行电平抑制从而达到抑制啸叫的目的，这种方法对固定的话筒放置方式和会议扩音还是有一定效果的，但是用在舞台演出却效果不好甚至会产生破坏演出的结果，因为，在舞台演出时演员是不同的地方不停的在动，对频点跟踪很困难，其次演员在演唱时动态是很大的，这样就会使很多频点的电平值并非因啸叫而过载，这时候反馈抑制器会误以为出现了啸叫，并对这些频点进行抑制，造成了演出的声压塌陷，破坏正常演出的效果 2 移频器：它的工作原理是对话筒信号的频点向上或向下移几个或几十个频点，达到不产生正反馈的目的，此种方式同样也只适合在会议扩音时使用，因为在演出时，移频器产生的频率变化的效果会很滑稽，会让所有人找不着北 3 自动混音台：它的工作原理是利用自动延时噪声门，对有信号输入和无信号输入的话筒进行通/断处理从而达到消除啸叫的目的，这种方式非常适合用在话筒使用数量较多的会议场所，在舞台演出时的语言类节目也可以，但用在歌舞节目上效果不好 4 噪声门：它的工作原理是利用门限电平对话筒信号进行通/断处理，达到消除啸叫的目的，这种方式一般用在架子鼓的拾音上，只有当击鼓的时候，话筒才会导通，防止舞台返听音箱与架子鼓拾音话筒之间产生信号正反馈而啸叫，用在歌舞节目上却不好，因为有的节目演员发声是很轻的，这时候因为达不到噪声门的门限电平噪声门不导通会造成现场“失声” 5 压缩器：它的工作原理是当信号超过设定的电平值时，压缩器就开始对信号进行有比例的压缩，防止信号继续扩大达到消除啸叫的目的，这种方式可用在舞台演出的歌舞节目但是对初期出现的并未达到设置电平的啸叫却无能为力 6 图示均衡器：它的工作原理是将出现啸叫的某些频点衰减或切除从而达到防止啸叫的目的，但是它的缺点是频点的设置是固定的而啸叫出现的频点是不固定的，可能出现在两个频点的前3/4或1/2或后3/4……所以有时候要将相邻的两个频点都要做衰减，再则图示均衡器的带宽都比较大，衰减或切除一些频点后就会造成频率塌陷而失真，所以，图示均衡器只适合用在一些对扩音要求不高的场合 7 参量均衡器：它的工作原理是，将扫频器扫到出现啸叫的频点，并且调节该点的带宽，然后对该点进行衰减或切除，达到既消除啸叫又保证有用的信号不被衰减或切除，所以参量均衡器，比较适合各种场合以上就是我的一些消除啸叫的经验，当然，还要根据实际情况来决定，包括测试，本人建议不要用专用的测试话筒进行啸叫点测试，而用现场使用的话筒进行测试，因为演员是不可能那测试话筒去演唱的，另外像接驳的方式等等，也是需要实践的，我通常用的方式是：参量均衡器+压缩器接在话筒输入通路的断点，架子鼓通路+噪声门，当然这样做需要的设备较多资金投入较大，大家可以根据自己的具体情况选择使用设备和方法，关于胸唛容易啸叫的问题这与胸唛的拾音指向性和拾音电平有关，一般胸唛的拾音指向性都比较宽而胸唛使用时一般是夹在胸前的衣服上或衣领上里演员的嘴比较远因此胸唛的输出电平和调音台该路输入电平都挑的比较大，所以，胸唛发生啸叫的可能性就比较大，如果出现这种情况可以将以上两个地方的电平稍微调小一点，既保证演出效果又不出现啸叫就可以，另外，前面提到的胸唛的拾音指向性，有的胸唛是用于会议和教学用的它的唛头一般是驻极体唛头很小，这种胸唛是绝不可拿来用于舞台演出它出来的人声是失真的而且最容易啸叫，而舞台演出用的胸唛是电容式或动圈式的，没有失真也没有那么容易啸叫五、声反馈(啸叫声)的抑制 1．话筒声反馈造成的自激啸叫声是歌厅和卡拉0K厅的常见现象，由于存在声反馈，一般扩音系统增益都不能很大发生声反馈啸叫的原因是： (1)话筒距音箱太近，话筒正向指向音箱； (2)调音台上混响调节过大； (3)话筒音量调节过大； (4)没有接通压限器； (5)厅内声学设计缺陷 2．针对以上原因可采取以下措施： (1)为演唱者的活动舞台限定一个大致的范围，在此范围内不应发生啸叫声也就是说，演唱者不应太靠近主音箱，主音箱应对称于舞台两侧；演唱者的站位不应使话筒正向指向音箱 (2)歌厅的舞台应进行声学处理，墙面和两侧应装吸音材料 (3)接通压限器，其压缩比应设置为<=2：1，动作时间为10ms，释放时间为0．3s (4)调音台上的混响调节和音量不要开得过大 (5)以上措施不能奏效时，可通过调节均衡器，对易产生啸叫的频率加以衰减具体操作方法如下：将均衡器各频点位置先做好记录；然后，示范演加大音量(用调音台总推子调节)，到系统刚好产生自激的位置，将均衡器上的调节钮从低频开始逐个下调，能够有效消除自激啸叫的频点，根据经验一般只有一个自激谐振频率(如Hz)，此频率附近可下拉3—5dB，其余频点仍应保持原先记录的位话筒拾音的音响系统，都有反馈啸叫的可能话筒啸叫的危害很大，主要表现在以下几个方面：1．自激时功率放大器会产生很大的功率输出，可能超出扩声设备的承受范围，烧坏功率放大器和发声设备 2．在反馈系数接近于1时，由于产生梳状滤波效应，延时声场与直达声之间的叠加，会使扩音声场比原声场在音感上变得狭窄 3．扬声器声场的延时反馈，会使整个系统形成一连串的延时回声，并且这种回声将加重梳状滤波效应，产生明显畸变的混响拖尾——刚响失真 4．啸叫时输出的声压很大，严重影响各种活动的气氛消除反馈啸叫要从产生反馈啸叫的必要条件入手，只要能破坏其中一个条件，就可达到目的一、调整距离法既避免啸叫又能提升扩音音量最有效的方法之一就是将话筒尽量靠近声源拾音，同时话筒应使用无指向性的在这里明确一下，指向性话筒远距离声源的拾音衰减很小，调整距离对提升扩音音量和防止啸叫的作用不大扩声系统是否容易啸叫，与话筒的灵敏度没有直接关系只不过高灵敏度的话筒都是锐指向性的，容易产生啸叫罢了缩短发声设备与听众的距离，实际上可以提升扩音的响度可适当的减小系统的总增益若同时辅以指向性宽的近场音箱，话筒稍微离远点就能避免啸叫对于扬声器的直接反馈声场来说，就是话筒距扬声器越远越好，扬声器距听众越近越好话筒应放在扬声器辐射方向的背面，如果话筒有可能被拿着四处走动，扬声器应放在话筒无法靠得很近的地方二、频率均衡法由于话筒拾音和发声设备的频率曲线不是理想平坦的直线，以及厅堂声场的声学谐振作用，使频率响应起伏很大可以用频率均衡器补偿扩声曲线，把系统的频率响应调成近似的直线，使各频段的增益基本一致，提高系统的传声增益应该使用21段以上的均衡器，在要求比较高的地方应该配置参量均衡器，要求更高时，可采用反馈抑制器实际上扩声系统在出现反馈自激时，其频率只是固定在某一点上的纯音，所以，只要用一个频带很窄的陷波器将此频率切除，即可抑制系统啸叫三、反馈抑制器法在要求很高的场合，如一些现场演唱的地方，普遍使用声频反馈自动抑制装置，这种装置可以自动跟踪反馈点频率，自动调整Ｑ值带宽，自动将声反馈消除而又最大限度地保护了音质其原理就是通过陷波抑制啸叫的例如Ｓａｂｉｎｅ的ＦＢＸ系列反馈抑制器，它是一种由微电脑控制的9段窄带自动压限装置，可以较好地区别反馈自激信号与音乐信号，可在系统出现自激时，迅速作出反应，并在反馈频点上设定一个很窄的数字滤波器，其陷波深度也会自动设定，滤波带宽只有1／3倍频程，如此之窄的陷波频段，几乎不会对响度以及音色有影响四、反相抵消法反相抵消防止自激在高频放大电路比较常见可以在音频放大电路中采用两个同规格的话筒分别拾取直达声和反射声，通过反相电路使反射声信号在进入功放前相位相互抵消，能有效的防止啸叫自激五、调相法扩音系统的自激啸叫，其反馈回路是正反馈，如果把话筒信号调相处理，就会破坏自激的相位条件，从而防止系统的自激啸叫有资料表明，当相位偏差值在°时，稳定度最好；并且，调制的频率越高，系统的稳定性越好为了使处理后的音质不发生太大的畸变，其调相频率的最大允许值是4Ｈｚ最后，当各种设备调整好以后，决不可让其他人乱动，包括一些对器材性能不熟悉，只懂开、关机、调节音量大小的ＤＪ啸叫与抑制啸叫是扩声系统的大敌，它大都是由于扬声器的自身反馈或者放大器中某一反馈频率的相位与输入信号频率的相位相同，再加上正反馈过大造成自激的振荡引起的，为了进行有效的抑制，下面便对其主要的表现形式和防范的方法进行阐述表现形式)U [ D)q/q-w f'g#Dm 啸叫都是由于声反馈引起的，特别是一旦发生延时，还会加长混响时间，使总体音响效果非常坏特别是采用传声器拾音的音响系统通常都有啸叫存在，并且主要表现在以下五个方面 1、传声器信息-L!r*u?a L g J3R L r 传声器俗称话筒，其接收到的声音信号有直达声，扬声器传来的重放声和室内、外墙壁或其他物体反射声三种，后二种都很容易形成为反馈声 2、功率放大器自激时放大器会产生很大的功率输出，并且超出扩声设备的承受能力，不但会产生啸叫，有时甚至烧坏功率放大器和扬声器 3、梳状滤波效应在反馈系数接近于1时，往往都会产生梳状滤波效应，延时声场与直达声之间的叠加，也会使扩音声场比原声场在音感上变得狭窄而产生啸叫 4、延时反馈%w!P vu J!W 扬声器声场延时反馈，使整个系统形成一连串的延时回声，加重梳状滤波效应，产生啸叫和明显畸变的混响拖尾，同时还会产生频响失真啸叫时输出的声压很大，严重影响各种活动的气氛3J M7b:b | c!Y 5、电脑音箱由于使用电脑引起啸叫，往往是声卡的问题或者音箱本声有毛病，这两类原因可通过将声卡、音箱分别换到别的电脑上观察使用效果来判定，而第三类原因就比较复杂，表现在以下三个方面 (1)连线干扰声卡和音箱间未使用屏蔽线，或屏蔽线没有良好接地； (2)电磁辐射电脑内板、卡，尤其是带有连接电视机射频信号的显示卡，电磁辐射会带来的高频干扰； (3)滤波不良电源中有40左右的高频振荡信号$E #\ W Z3H 抑制方法扩声系统通常用传声器增益表示声反馈程度，理想情况应该是音量开到最大，仍不能出现啸叫，各位听众所接收到的扬声器声音和传声器接收到的直达声之间的声级差值以0dB表示传声增益的高低消除啸叫要从产生原因的各个方面采取必要措施入手，只要能破坏其中一个条件，就可抑制和消除啸叫 1、向性选择 X U q d1x D"I)B b0O T x 扩声系统啸叫与传声器的灵敏度并没有直接关联，但是高灵敏度传声器往往都是锐指向性的，容易产生啸叫，为此城要求较高场合应该尽量采用无指向性形式 -_ ~ v b-h(|$[ J Y 当采用有较强指向性传声器，使用时只能让它接收来自声源主面的声音 q { y F w8l 当便用有指向性扬声器时，不得将其朝向传声器，条件允许时最好采用声柱 2、调整距离法将传声器尽量靠近有源拾音，缩短声源与传声器发声设备与听众的距离，可以增强直达声，同时提升扩音的响度，减少系统的总增益，既避免啸叫又能提升扩声音量，若同时辅以指向性较宽的近场音箱，稍微离远点就更能避免啸叫对于扬声器的直接反馈声场而言，传声器距扬声器越远，扬声器距听众越近越好，传声器应放在扬声器辐射方向的背面，如果传声器有可能被拿着四处走动，扬声器应放在传声器无法靠得很近的地方 o B K"] N:T g3H 3、频率均衡法由于传声器拾音和发声设备的频率曲线不是理想平坦的直线，特别是一些质量比较差的放音设备，由于厅堂声场的声学往往都有谐振作用，使频率响应起伏很大可以用频率均衡器补偿扩声曲线，把系统的频率响应调成近似的直线，使各频段的频响基本一致进而提高系统的传声增益，这种方法也叫做宽带陷波法通常应该使用21段以上的均衡器，在要求比较高的场合还应该配置参量均衡器，要求更高时，则可采用反馈抑制器实际上扩声系统在出现反馈自激时，频率只是固定在某一点上的纯音，只要用一个频带很窄的陷波器将此频率切除，即可进行有效抑制选择频率特性比较平直的传声器和扬声器，减少由于峰值易引起的自激M(q X:x q Y ~ d K&z 4、反馈抑制器法 q c M&i4q J X 在要求很高的场合，如一些现场演唱的地方，普遍使用声频反馈自动抑制装置，用以自动跟踪反馈点频率，自动调整Q值带宽，自动将声反馈消除而又最大限度地保护了音质其原理就是通过陷波抵制啸叫的，例如赛宾的系列反馈抑制器，是一种由徽电脑控制的九段窄带自动压限装置，可以较好地区别反馈自激信号与音乐信号，在系统出现自激时，迅速作出反应，并在反馈频点上设定一个很窄的数字滤波器，其陷波深度也会自动设定，滤波带宽只有1/3倍频程，这么窄的陷波段，几乎不会对响应以及音色有影响房间的混响时间应比较均匀，为防止低频时混响时间较长，可Hz左右作适当衰减，更要避免某些频段混响时间特别长，以防止自激 p!n)m;| M \*Mx 使用多个扬声器时对靠近传声器的扬声器应少馈给一些功率9a S L[ t 利用移频器可对整个频率进行数赫兹的频移，使反馈声偏离，传声器增益便可提高3-6bB 5、反相抵消法反相抵消法是在高频放大电路防止自激比较常见的一种方法，可以在音频放大电路中采用两个同规格的传声器分别拾取直达声和反射声，通过反相电路使反射声信号在进入功放前相位相互抵消，以有效地防止啸叫自激 [ s H%z6|/H o d L 6、调相法扩声系统的自激啸叫，其反馈回路一般都是正反馈，如果把传声器信号作调相处理，就会破坏自激的相位条件，从而防止系统的自激啸叫当相位偏差值在，稳定度最好；并且，调制的频率越高，系统的稳定性越好为了使处理后的音质不发生太大的畸变，调相频率的最大允许值是4Hz6K W8? K B B-n 7、屏蔽法 cR)d Y3b4N:b(O Y 由于电磁辐射引起的啸叫，可通过屏蔽法解决，例如在电脑音箱中可将声卡远离显示卡的插槽，或在两卡之间加接一块金属板在传声器附近增加吸声处理，减少到传声器的反射声，同时尽量减少传声器的数量 8、加强滤波尽量采用窄带滤波器，对引起啸叫最严重的频段进行衰减，以提高传声增益 1C*]?a4o 由于滤波不良造成的啸叫，应该加强滤波，通常最有效的方法是在电源滤波电容两端并联一只～pF电容利用移相器改变重放声的相位，可以防止产生反馈和自激{+d*| W!J5l%v E ] 更重要的一条是，当各种设备调整好以后，决不可让其他人乱动，包括一些对器材性能不熟悉，只懂开、关机、调音音量大小的音响调制人员。

带啸叫检测与抑制的⾳频功率放⼤器带啸叫检测与抑制的⾳频功率放⼤器摘要：本项⽬主要实现带啸叫检测与抑制的⾳频功率放⼤器，完成对台式麦克风⾳频信号进⾏放⼤，通过功率放⼤电路送喇叭输出。

本系统采⽤STM32主控制器，围绕TI的功率放⼤器TPA3112D1芯⽚，搭建拾⾳、滤波、放⼤、啸叫检测、啸叫抑制等电路模块，并对信号进⾏数字化滤波处理，实现了对⾳频信号的采集和播放功能。

关键词：STM32, TPA3112D1, 啸叫Abstract：This project is developed a howls detection and suppression of audio power amplifier which used to amplify the desktopmicrophone audio signal and output by the speaker.The hardware system is included the STM32 micro controller unit,a TPA3112D1 power amplifier chip,audio-pickup, filtering,amplification,howls detection and howls suppression circuit module. The software systme is used the digital filter algorithm. The circuit is realized the function of audio signal acquisition and play .Keywords :STM32,TPA3112D1, howls⼀. 系统设计⽅案1.原理题⽬要求⽤基于TI的功率放⼤器芯⽚TPA3112D1，设计并制作⼀个带啸叫检测与抑制功能的⾳频放⼤器，完成对台式麦克风⾳频信号进⾏放⼤，通过功率放⼤电路送喇叭输出。

实验二啸叫检测与抑制系统一、实验目的1、认识扩音系统中的啸叫现象；2、了解啸叫产生的条件；3、分析啸叫信号的频谱；4、掌握啸叫信号检测的方法；5、掌握啸叫抑制的原理；6、实现啸叫抑制。

二、实验设备１、音频功率放大系统；２、录音机；３、计算机；４、matlab软件三、实验内容1、认识啸叫及其危害声反馈现象在日常生活中非常常见。

在多动能报告厅，KTV等同时出现扬声器和麦克风的场合，由于扬声器和麦克风之间存在电声耦合，必然会导致声反馈现象的产生。

声反馈会在反馈回路中产生再生混响，使讲话、唱歌的声音严重失真，音质受到破坏，清晰度大大降低。

严重时甚至会产生自激啸叫，限制扩声系统传声增益的提升，使整个系统的正常工作受到影响。

还可能会烧毁系统放大器、扬声器中的高音单元，甚至会对人的听力造成损伤。

所以，在应用到扩声系统的场合，啸叫的检测和抑制非常重要。

2、啸叫信号产生的原理声音信号首先从麦克风拾入，经过扩声系统的功率放大器放大后由扬声器送出，经过各种障碍物的多次反射后，又被麦克风拾入，从而形成一个闭合环路。

如果传声器对某些频点的拾音灵敏度过高，导致声音在这些频点的增益是正值，就形成了一个正反馈过程，声音信号经过多次反复循环放大后，在某些频点的声音强度超过一定的增益上限，就会发生自激振荡，从而产生啸叫。

图1声反馈原理图啸叫的产生必须同时具备以下三个条件：（1）扬声器和拾音设备（麦克风）要处于同一声场中，从而保证扬声器输出的信号能被拾音设备再度采集，形成正反馈；（2）拾音设备的拾音灵敏度高，系统的传声增益大；（3）声场存在缺陷共振，即扩声系统的频谱特性不平坦，在某些频点上容易出现共振。

3、啸叫信号的特征为了检测和抑制啸叫信号，需要对啸叫信号的基本特性做一定的分析，对啸叫信号在时域和频域上进行分析，最终得出以下结论：啸叫信号的时域波形是一个频率恒定的正弦波，其幅值随着时间的增加迅速增大，直到超出了功放放大区，进入饱和区和截止区时，产生削波现象，如图2所示。

带啸叫检测与抑制的音频功率放大器（D题）摘要：该设计是基于功率放大器TPA3112D1的带啸叫检测与抑制功能的音频放大器。

其音频放大器是由五个模块构成即拾音电路模块，啸叫抑制模块，功率放大器电路模块，MSP430控制与显示模块，音频输出模块。

其能产生优质的放大音量并能有效的抑制啸叫。

关键字：拾音电路，功率放大，啸叫检测和抑制。

目录1.方案设计与论证 (3)1.1拾音电路的方案设计 (3)1.2功率放大电路方案设计 (3)1.3啸叫抑制电路方案设计 (3)1.4显示控制电路方案设计 (4)2.硬件的设计 (4)2.1拾音电路的设计 (4)2.2电源模块设计 (5)2.3程控放大电路 (6)2.4 峰峰值检测 (7)2.5啸叫抑制电路 (7)3.软件的设计 (7)4.系统测试 (9)4.1测试方案 (9)4.2测试结果与分析 (9)5.设计总结 (9)6.参考文献 (9)7.附件 (10)1.方案设计与论证1.1拾音电路的方案选择方案一：采用Maxim公司生产的一款高性能放大器MAX9814，具有自动增益控制（AGC）和低噪声麦克风偏置，器件具有低噪声前端放大器，可变增益放大器（VGA）输出放大器，麦克风偏置电压发生器和AGC控制电路。

低噪声前置放大器具有12dB固定增益；VGA增益根据输出电压和AGC门限在20dB至0dB间自动调节。

输出放大器提供可选择的8dB，18dB和28dB增益。

在未压缩的情况下，放大器的级联增益为40dB，50dB和60dB。

输出放大器增益由一个三态数字输入编程。

AGC门限由一个外部电阻分压器控制，动作/释放时间由单个电容编程。

动作/释放时间比由一个三态数字输入设置。

AGC保持时间固定为30ms。

低噪声麦克风偏置电压发生器可为绝大部分驻极体麦克风提供偏置。

但电路设计难度大且成本高。

方案二：采用TI公司生产的双功放LM358通过外接电阻电路构成一个能放大拾音电路，运放的两个输出端接入降噪芯片的左右声输入通道。