题目名称：带啸叫检测与抑制的音频功率
放大器
天津城建大学计算机与信息工程学院 参赛队员：苟元弟，吕欣骋，董永强 摘要：本设计是由TI的功率放大器芯片TPA3112D1为主控芯片，通过拾音电路大对台式全向麦克风所接收的音频信号的放大，通过功率放大电路送喇叭输出。然而在音频信号通过喇叭后，当声音信号从喇叭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，为此我们设计了一个基于三极管9014的移相电路来控消除啸叫。 关键字：TPA3112D1，啸叫，功放
Topic name: with the noise detection
and suppression of audio power
amplifier Tianjin urban construction at the university of computer and information engineering college players: if yuan brother, Lv Xin better, yong-qiang dong
Abstract: this design is made by TI's power amplifier chip TPA3112D1 as main control chip, through desktop omnidirectional microphone to pick up circuit receives audio signal amplification, through the power amplifier circuit to the speaker output. After audio signal by the speaker, however, when the sound from the speaker sends out from behind the microphone input again to the public address system and an amplification, signal superposition, produce positive feedback to appear the noise, we designed a triode 9014 based phase-shift circuit to eliminate the noise control. Key words: TPA3112D1, noise, power amplifier
第1章.方案论证及比较
1.1功率放大器选择方案论证
方案一：选择AB类大器，AB类功率放大在输入信号的半个周期内，晶体管是导通的，其余小半个周期内，晶体管是截止的，在没有输入信号时，虽然输出管存在静态电流，但此电流很小，接近于零，从理论上讲，AB类功放的确是存在少量的开关失真和交越失真，保真度因此逊于甲类，而其最大的优点则是效率高达80%左右，因而输出功率可以做的很大。
方案二：选择C类功率放大只有正半周的输入信号足够大时，晶体管才会导通，即晶体管导通时间小于半个周期，C类放大器可提供高效率，其功率转换效率大于78.5%，这些放大器主要用于射频电器加上RCL调谐回路作为负载，可用于无线电台和电视发射系统，不适用于来作为音频放大器。
方案三：D类放大是以离散时间放大器设计思想为基础，随着半导体制造技术的进一步发展以及便携式设备和消费类电子的兴起，D类功率放大的最大优势在于其电源功率转换的效率很高，理论上可以达到100%。与AB类放大器相比，D类放大器需要更小的电源电流，因此具有更长的电源使用时间或者更低的电源成本；另外，D类放大器的更低的发热量使得更小的封装成为可能，同时去掉AB类放大器中所使用的降温设备。D类放大器工作于开关状态，无信号时无电流。而TI公司提供的TPA3112D1是一款具有SpeakerGuard的25w单声道、无需外加滤波器的D类音频放大器，供电范围为8V~26V;采用H桥作为功率输出级，声音失真率仅为0.1%。
所以我们采用方案三，由TI公司生产的TPA3112D1来作为功率放大主要芯片。
1.2拾音电路方案论证
方案一：采用以色列TRADIO公司生产的一款双通道音频处理DSP电路模块QNC260，它采用小尺寸低功耗的高速DSP芯片，适合各类轻型移动应用。QNC语音降噪是目前全球最先进语音降噪技术，彻底过滤和清除环境噪声，语音清晰干净、高保真自然原音。可以广泛应用到工业免提通话系统等高标准环境。它能够实时处理各种强噪声环境下的通讯系统的语音，配合ASE防爆音软件模块，可有效消除音频中突发的、强大的声音，能防止使用耳机的用户受到伤害。但该芯片价格高昂。
方案二：采用AD公司生产的SSM2000降噪芯片，SSM2000是采用具有专利的HUSH电路生产的先进音频降噪系统。HUSH电路把动态滤波器和向下扩展器结合起来，因此处理效率很高，并且不带有系统常有的噪声。此外自适应阈值电路可检测额定的信号电平，并可动态地调整两个阈值，因此不管是什么信号
源都可以得到最优结果。HUSH电路实际中可用于任何音源，包括声音和视频磁带、无线电和电视广播以及其它有噪声的音源。SSM2000和DolbtB编码信号源一起使用可以产生良好的音频效果。该电路的一个主要特点是可直接连接到压控放大器端口，使用最简单的外围电路就可以实现诸如直流幅度控制、自动电平调整及压缩等功能。且价格适中。
方案三：由三极管9014、9018、8050以及8550四个三极管搭建一个集拾音电路与前级放大电路与一体的完美电路，9014是一款常用的三极管，它具有作为低频、低噪声前置放大等优点，8050以及9018都主要用于高频放大。
所以我们采用方案三，由这些常用芯片构造一个简单拾音电路。
1.3啸叫抑制选择方案论证
方案一：均衡方式抑制啸叫，首先将均衡器各频率点上的提衰推杆置于中心点，保证均衡器在音频范围的响应平直；慢慢增大系统音量，使系统第一啸叫点临界发生，通过人耳主观判断啸叫点的频率；迅速在均衡器上找到分管该频率点的推杆，并迅速拉下该推杆，这时系统将减小对该频点的放大量，啸叫消失；同理，继续增大系统音量，使系统第二啸叫点临界发生，后面的操作以此类推„„直到系统音量满足为止。从上面均衡器防啸叫的操作过程来看，有如下特点：是采用人工手动的的方法；需要人耳非常熟悉发音的频率是多少；动作要迅速，判断频率和操作要迅速到位，不能出错，否则长期啸叫可能引发系统不稳和烧毁。很明显对操作人员的要求极高，非专业人士难以胜任。
方案二：移相方式抑制啸叫，顾名思义，移相就是移动相位。在前面我们曾提到过“相位”一词，在空中某点，当反馈回来的声音和原始声音同时压缩或扩张了该点空气，我们称反馈声与原始声相位“同相”，该点声音增大；相反，如果一个声音压缩该点空气的同时另一个声音却扩张了该点的空气，我们称这两个声音相位“反相”，该点声音减弱。可见当原始声和反馈声（或直达声和反射声）在空中相遇后到底使音量增大了呢、还是减小了呢，这与其之间的相位紧密相关。移相器正是基于通过改变输入信号的相位来破坏房间峰点和啸叫的累积建立过程，从而破坏构成声反馈条件，最终达到防止啸叫的目的。
综上所述，我们选方案二来抑制啸叫。
2系统理论分析与计算
2.1 拾音电路分析
2.1.1 咪头的内部电路工作原理图
FET
图2-1 咪头内部电路原理图
FET(场效应管)MIC的主要器件，起到阻抗变换或放大的作用， C是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容，声电转换的主要部件。C1、C2是为了防止射频干扰而设置的，可以分别对两个射频频段的干扰起到抑制作用。 RL：负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低，
VS：工作电压，MIC提供工作电压，
C0：隔直电容，信号输出端。
2.1.2 驻极体咪头的工作原理
由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：
CS/L（3-1）
即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的距离成反比。
另外，当一个电容器充有Q量的电荷，那么电容器两个极板要形成一定的电压，有如下关系式：
CQ/V（3-2）
对于一个驻极体咪头，内部存在一个由振膜，垫片和极板组成的电容器，因为膜片上充有电荷，并且是一个塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用，膜片要产生振动，从而改变了膜片与极板之间的距离，从而改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个 的变化，因此由公式（3-1）可知，必然要产生一个 的变化，由公式（3-2）又知，由于 的变化，充电电荷又是固定不变的，因 此必然产生一个 的变化。
这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换。 由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。FET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。
由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET的S极与G极之间加了一个 的变化量，FET的漏极电流I就产生一个 的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个 的变化量，这个电压的变化量就可以通过电容C0输出，这个电压的变化量是由声压引起的，因此整个咪头就完成了一个声电的转换过程。
2.1.3 咪头的主要技术指标
咪头的测试条件：MIC的使用应规定其工作电压和负载电阻,不同的使用条件，其灵敏度的大小有很大的影响。
（1）消耗电流：即咪头的工作电流
主要是FET在 时的电流，根据FET的分档，可以做成不同工作电流的传声器。但是对于工作电压低、负载电阻大的情况下，对于工作电流就有严格的要求，根据原理图可知：
VSVSDIDRL ID(VSVSD)/RL（3-3）
式中 ID FET 在VSG等于零时的电流
RL 为负载电阻 VSD，即FET的S与D之间的电压降
VS为标准工作电压
总的要求： 1000AIDS500A
（2）灵敏度：单位声压强下所能产生电压大小的能力。
单位： V/Pa或 dBV/Pa（有的公司使用的是dBV/Bar ）
40dBV/Pa60dBV/Bar
0dBV/Pa1V/Pa
声压强Pa1N/m
（3）输出阻抗：基本相当于负载电阻RL(1-70%)之间。
（4）方向性及频响特性曲线：
① 全向（无向型）：全向 MIC的灵敏度是在相同的距离下在任何方向上相等，全向MIC的结构是PCB上全部密封，因此，声压只能从MIC的音孔进入，因此是属于压强型传声器。如图3-3和图3-4所示。
频率特性图： 2
+20
+10
图2-2 全向传声器频响曲线及容差范围
极性图：
270
90
图2-3 全向传声器极性范围
（5）频率范围：
全向：50~12000Hz 20~16000Hz
消噪：100~10000Hz
（6）最大声压级:是指MIC的失真在3%时的声压级,声压级定义：
MaxSPL为115dBSPLA，SPL声压级A为A计权
（7）S/N信噪比：即MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，噪声主要是FET本身的噪声。
2.1.4 MIC的测试方法
FET
图2-4 MIC测试图
测试仪表：HY系列驻极体传声器测试仪
(1) 电流的测试:由测试仪上直接读取电流值( )
(2) 灵敏度的测试:首先用标准话筒校准测试仪的声压级为94dB,然后
把待测MIC放到已校准的声腔口上，用测试表笔测试MIC的两个极(注意两个表笔的方向)，注意MIC的工作电压和负载电阻，可以从测试仪上直接读取70Hz和1KHz的灵敏度.
(3) 方向性测试:要在消声室内进行，B&K2012测试仪，B&K旋转台测
试。
(4) 频响曲线的测试:要在消声室内进行，B&K2012测试仪，B&K旋转
台测试。
(5) S/N的测试，首先测试MIC的灵敏度，然后在相同的条件下在消
声室内测试 MIC的噪声，注意最好使用干电池,以减少因使用其它电源引起的测试误差，然后计算：S/N=灵敏度电平/噪声电平，再用对数表示。
(6) 最大声压级的测试,在消声室内，用B&K2012测试仪测试，逐渐加大声压级，并观察失真值,当失真值等于3%时，这时候的声压级就是最大声压级，记做MAXSPL，应大于115 dBSPLA。
(7) 输出阻抗的测试方法
将声压加到传声器上，测量其开路输出电压，然后保持声压不变，在
传声器的输出端并联一个电阻箱，调整其阻值，使输出电压为开路电压的一半，此时电阻箱的阻值即为传声器的输出阻值模值。
2.1.5 驻极体传声器参数说明
随着通讯业的蓬勃发展，和相关技术的提高，整机产品对传声器的要求也
越来越高。本文所提到的传声器，是指驻极体电容传声器，即俗称的咪头。
传声器的通用指标：
（1） 灵敏度（感度）
一般定义为：传声器声电转换的效率用dB表示，在相关传声器的测试标准中设定为 ，所以传声器的灵敏度值均为负值。例如：-58dB传声器的灵敏度一般在 -28—-66dB之间选择，不同的用途就有着不同的灵敏度要求。例如：笔记本电脑的灵敏度值要求就比较高，要在-27dB左右，而蓝牙耳机则比较低，只要-62dB左右就可以。必须提及的是：传声器灵敏度的高低不仅是传声器自身的灵敏度决定的，还与电路中的电阻R有关。这个电阻的大小直接影响到传声器的灵敏度。同样一个传声器，如采用不同的R值，灵敏度就完全不同。例如：R值为1k 和2k 时，灵敏度可相差近7dB。所以灵敏度是有条件的，传声器生产厂家一般要给定测试条件，通常为：2.2k 、3V。
（2） 频率响应
一般定义为：传声器在音频传输中频率各点所对应的灵敏度的一致性状态。传声器的频响范围大夺标称为20¬—20KHz，一般认为，这种一致性越趋一致，整个频响曲线越平越好。但在实际使用中并非如此。如：在电话机中，就希望传声器的频响曲线是斩头去尾的草垛型。这样可以最大限度的克服低频噪声和高端啸叫。航空耳唛中的传声器则要求削掉700Hz以下的成分，以避开飞机发动机的低频噪声频率。在一般的会议传声中则希望降低4000Hz以上的频率，以克服啸叫。而在超声传输中，则要求传声器的频响15KHz以上高端灵敏度越高越好[11-14]。所以传声器的频响也应该视应用场合而异。
（3） 电流与阻抗
咪头内部有一个场效应三极管，其作用是阻抗转换和信号放大，所以咪头工作必须要加一个直流电压，可在1.5—6V之间选择。咪头的电流值正常情况下取决于FET（场效管）的电流值。一般在0.15—0.5mA之间。在这里，FET是一个恒流源，当咪头的外加电压、电阻变化时电流值基本不变。因此，我们可以认为咪头的电流值就是FET的电流值。FET电流值与自身的放大增益指标即跨导（相当于晶体管的放大倍数）、自身的阻抗值有关。一般认为：在一定的范围内，咪头的正常电流值越大、阻抗也就越低、放大能力就越高、咪头的灵敏度也就越高。
咪头的阻抗生产厂家一般标定为：2.2k ，事实上，咪头的阻抗是个范围值，而不是点值。实践中咪头的阻抗在700 —3000 之间，不少用户用万用表测阻抗其实是不对的，万用表测得的只是咪头FET的直流电阻。
咪头的阻抗值不仅影响到咪头本身的灵敏度，更重要的是影响到使用咪头的电器的指标，就是说，咪头的输出阻抗一定要与使用咪头的电器的放大器的输入阻抗匹配，才能获得最大传声增益。
2.2啸叫分析
前面讲了，回声是形成啸叫的根本原因，没有回声则永远不会啸叫。那针对某个房间啸叫具体是怎样形成的？相位又是什么呢？何为峰点、谷点？
2.2.1 声音的一些基本特点
我们首先要记住声音的一些基本知识：
1、声音是靠空气振动传播的（在真空中人是听不到声音的）。
2、空气中声音传播速度为340米/秒。
3、声音的传播需要能量。即传播需要消耗功率，没有能量的注入就不会有声音的传播；声音在空气中的传输能量会被空气逐渐吸收转化为热量消耗从而声音会越传越弱小以至消失；海面上声音往往传不远，这是因为海水比空气和陆地对声音能量的吸收要厉害的多，故往往轮船汽笛喇叭的功率要求达到上万瓦特甚至十几万瓦特。
4、人耳可听声音频率范围：20Hz（赫兹）~20000Hz（赫兹），即空气每秒振动的次数在20次到20000次人耳能听到，每秒振动次数低于20次以下称为次声波，每秒高于20000次称为超声波。
5、人声语言的音频范围：一般在200Hz~4000Hz之间。男性的频率成分偏中低频，女性的频率成分偏中高频。这就是为了尽量不占频带资源而电话机的带通频率一般设在300Hz~3000Hz的真正原因，而我们都知道电话机的通话音质完全可以接受。
6、音强：即声音的大小强弱，空气压缩或扩张的程度越强则声音越大，相反压缩或扩张的程度越弱则声音越小。
7、声压：声音的大小用分贝（即dB）来表示，人耳可听音强范围在0dB~140dB左右。
8、分贝：分贝是对声压的对数表示方式，即参照物按乘除法的方式变化时我们的对数（即分贝）按加减法的方式来表示。其中人耳听力曲线是与对数曲线非常相近，即当音量成倍增大时，人耳听觉对音量的这种增大感觉要迟缓，越是到了高声压级（大音量）后，感觉越迟缓。用分贝表述声压单位符合人耳的听觉特性。
2.2.3 反馈是形成啸叫的形成条件
专业的说法啸叫就是自激，自激形成的条件就是系统存在信号的正反馈现象。这里有必要说明一下反馈的含义：反馈就是系统设备输出的信号通过某种途径又进入了系统设备的输入端，信号通过这个途径由输出到输入的过程就叫反馈。
反馈分正反馈和负反馈。
在忽略反馈需要时间的情况下，正反馈信号与原输入信号相位相同结果使输入信号变大，当然输出信号一样变大，结果使同相的反馈信号又比上一轮变得更大；如此信号每反馈一次，输出信号便增加一次„„周而复始，如此循环直到输出信号强度稳定地达到系统设备的满度，这便是自激振荡，扩声上叫声音啸叫了，显然啸叫破坏了系统的正常工作，我们需要的声音被啸叫音淹没了，出不来了；负反馈信号与原输入信号相位相反结果抵消了输入信号的强度，使输出信号在一定程度内不会变大。
对语音扩声系统来说，系统的输入端就是现场的麦克风（即话筒），输出端则为现场的音箱，反馈信号的途径就是声音在空间传播后部分进入麦克风的空间路径。声音从音箱发出声后经过各种途径包括直达、绕射或反射，最终部分声音又经过了麦克风，被麦克风拾到声音。在这个反馈的过程中，由于声音在空中的传播相比信号通过导线在系统设备中的传递要慢得多（可近似用声速
和光速来相比），故分析扩声系统的啸叫机理就不能忽略反馈过程所花的时间。
可以计算，当反馈的声音信号到达麦克风时，前面的原始声音音头已经过去了，这时已经无所谓反馈信号是正反馈还是负反馈了（单一的反馈声音，没有比较，就完全谈不上相位的问题）。但是为什么还是会啸叫呢？不难想象只要反馈到麦克风的声音声压＞初始的原始声音声压，只要系统设备和房间环境设备不变动的话，就会一如既往的二次反馈声音声压＞一次反馈声音声压，三次反馈声音声压＞二次反馈声音声压„„周而复始，如此循环直到输出信号强度稳定地达到系统设备的满度，这便构成啸叫。故啸叫建立的时间长短取决于反馈声通过反馈路径传播所需要的时间长短，一般来说，房间越小啸叫建立的时间越短。啸叫是非常有害的一种现象，不仅让设备不能正常，而且往往容易烧毁扩声器材功放音箱等，而且有伤人耳。
通俗讲：如果将话筒与音箱现场完全分开，则音箱发出的声音永远也进入不了话筒，即反馈的这一部分开路，系统就处于开环状态，无论扩声系统声音开得多大，都不会有啸叫产生。
通过上面的分析可以看出，啸叫是系统处于闭环状态时不可避免发生的一种特殊情况，特殊性在于什么呢？就在于闭环的扩声系统其闭环的系统增益K闭＞1。我们首先要明白什么叫增益和反馈系数？
增益：就是指放大倍数或叫放大量，扩声系统为什么要用音响设备啊？就是因为人讲话的声音音量太小，听众听不到或听不清，音响设备可以将声音放大后再通过音箱发音让听众很舒服地听见并听清讲话人的讲话内容，这个音响设备就是放大设备，其放大的倍数就是增益，其增益是有用的开环增益，用K
开表述，K开＝设备的输出量＆#247;设备的输入量。一般常说的调整音量大小，就是调整扩音系统设备的放大量即K开。
反馈系数：我们知道从音箱发出的声音只有一小部分反入到麦克风，并且经过数次反射和传播损耗，故到达麦克风时音量已经比原始音箱发出的声音减小了许多，减少的程度用反馈系数表述，反馈系数用F反表示，F反＝反馈到麦克风时的音量＆#247;音箱发出时的音量。可以看出在现场的扩声系统中，反馈系数F反取决于现场音箱和话筒的位置，以及房间的几何结构和固定反射面，F反几乎是不可变更的。
显然在现场扩声系统信号的传递路径（设备内的电信号+设备外的声音信号+电声/声电转换）是一个完全封闭的环路，是闭环的。包括现场会议、语音教室、现场节目表演等，啸叫是现场扩声永远不可回避的问题，所以啸叫问题必须在闭环状态考虑才有实际意义
闭环增益K闭＝K开＆#215;F反，根据前面分析啸叫形成的过程可以看出当反馈声音量＞初始声音量，形成啸叫，可以计算这时K闭＞1。所以：闭环增益K闭＞1是现场扩声系统啸叫的本质原闭；闭环增益K闭＜1是现场扩声系统稳定工作的秘密。如果想办法将闭环增益K闭减小，使得K闭＜1则系统是没有啸叫的；K闭＝1是一种临界状态，系统处在啸叫的边缘，也应当避免。
由式闭环增益K闭＝K开＆#215;F反可以看出，减小K开或F反都可以降低系统的闭环增益。反馈系数F反在采取硬手段（即尽可能让音箱和话筒的距离变大，并且各自的指向相背，且选用近距离拾音话筒以求到达话筒等）后是几乎在不能减小了，变得几不可调的；事实上，调整系统开环增益K开是避免啸叫让系统闭环增益K闭＜1的根本办法，即发生啸叫是要迅速降低扩声设备的系统音量，保证让系统设备在闭环增益K闭＜1的情况下工作。
这里又引发出了另一个问题：在实际扩声系统调试中，已经做到了F反的最小化了，慢慢调整系统音量电平时，有效听众位置的声音音量并没有变大起来，根本还没有满足量感的需要（即语音要求声压达到88dB~92dB）而系统就啸叫了，设备无法用了，这是怎么回事？难道K闭＜1是这么的苛刻，这么的不尽人情，还是那里出问题了？
这个问题算是问到了核心上了，这便是我们推出系列防啸叫设备的真实原因了，这些设备既能继续扩大音量，同时又能有效避免K闭＞1，满足语言扩声系统稳定工作的苛刻条件K闭＜1。
2.2.4 实践中需注意的问题
这里需要简单的提一下关于DSP技术在防啸叫领域的运用情况：
一是，只要每个位置声压平均相等，同时这些位置的平均音量满足听感要求（即平均声压达到88dB~92dB范围）即可，太大的声音不但时间长了听众耳朵容易疲劳，而且我们已经知道房间的任何一点的声压――频率曲线都不会是平直的，存在大大小小的峰谷点，音量太大，系统会触及到曲线上太多新的小峰点从而引发新的系统不稳定；一句话，声音太大没必要且有害。上面还说明了这么一个简单的道理，无论怎么扩大音量都不会啸叫的现场扩声系统是永远不会有的，那些话筒直接对准贴近音箱同时又打开系统音量而不会发出啸叫的伎俩是骗人的。
二是，通过对稳定工作的扩声现场用声压计测量可知，听众位置的每一点从音箱得到的声压一定比在讲话人所用录音话筒的空间位置得到的声压弱
1~2dB。换句话说一个稳定的扩声系统，在空间有用的听众位置得到的声压都弱于系统话筒录音时所得到的声压，即一个稳定的扩声系统其实就是一个负（减小）放大的系统，这样的系统显然满足K闭＜1的理论要求；这里要注意的是：单纯就声压来说系统是减小的负放大，但是扩声系统将从电源获得的声音能量平均发散似地传递到了每一个有效的受众耳朵里了，系统扩音并没有白白浪费，系统的声压上的负放大和系统能量上的扩声是两回事。所以当房间面积过小，在不扩音时，用正常声音讲话，房间空间的任一点的声压都能满足人耳听音量感的要求（即平均声压达到88dB~92dB范围），这样的房间，在没有其他扩声方面的功能要求（比如电视电话会议等）仅需讲话时就不需要扩声设备；因为刚刚讲到稳定的语言扩声系统实际是一个负（减小）的放大系统，添加了扩声设备或防啸叫设备从音箱出来的声音反而没有人直接放送的声音大，否则系统
难以调试，采用扩声系统对语言现场进行能量上的放大毫无意义同时画蛇添足。
三是，现场的语言扩声既要讲究规避啸叫产生，以求达到声音量感上的需要，同时也要讲究声音的语音清晰度。扩声系统失真和房间混响都有害语音清晰度，声音失真大人将会听不懂字词句，人耳努力鉴别时容易身体疲劳；混响重，人将会听不清字词句，大脑发嗡。所以对于特别刚性、空旷、反射厉害的房间，其混响时间肯定大于4秒钟以上，即发出一个音节要在房间里响到4秒甚至更长时间后才结束，这显然不可能分清一句话前后的字词，声音将浑浊不清，这样的房间是不能使用的，包括安装电子防啸叫设备等都是毫无意义的！除非增加吸音措施有效降低混响时间（比如摆满桌椅、挂上窗帘、墙上壁画、安装天花石膏吊顶、坐满人员使用等等）；对于混响稍微偏重的房间，适当多点平均分布音箱，并总体降低每只音箱的声音能量，并多衰减低音成分，同时追求适当低一点的声压量级是有效提高语音清晰度的好方法。
3.系统设计
3.1单元电路设计
本设计由三个单元电路构成，分别是拾音电路模块，功率放大模块，啸叫抑制电路模块。
开始
3.1.1 拾音电路设计
图（1） 拾音模块流程图
声音信号可理解为直接能感受到的（我们平时听到的声音）和以电磁波形式传播的信号（FM广播等）。收音部分的工作原理是在此基础上制作的，不仅可以直接收拾广播等信号，而且可以通过无线麦克风将声音转化成电信号，经过调试，以无线的形式发送到接收端收集起来。
3.1.2 功率放大设计
3.1.3 啸叫电路设计
第四章 总结
本次深有体会虽然最后是失败的，但团队的力量永远不可估量，在以后的生活无论还是学习中都应该有这样的精神。
参考文献：
《信号与系统》，ALAN V.OPPENHEIM著，西安：西安交通大学出版社，1997年； 《数字图像处理学》，元秋奇著，北京：电子工业出版社，2000年；
《模拟电子线路基础》，吴运昌著，广州：华南理工大学出版社，2004年； 《数字电子技术基础》，阎石著，北京：高等教育出版社，1997年；
题目名称：带啸叫检测与抑制的音频功率
放大器
天津城建大学计算机与信息工程学院 参赛队员：苟元弟，吕欣骋，董永强 摘要：本设计是由TI的功率放大器芯片TPA3112D1为主控芯片，通过拾音电路大对台式全向麦克风所接收的音频信号的放大，通过功率放大电路送喇叭输出。然而在音频信号通过喇叭后，当声音信号从喇叭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，为此我们设计了一个基于三极管9014的移相电路来控消除啸叫。 关键字：TPA3112D1，啸叫，功放
Topic name: with the noise detection
and suppression of audio power
amplifier Tianjin urban construction at the university of computer and information engineering college players: if yuan brother, Lv Xin better, yong-qiang dong
Abstract: this design is made by TI's power amplifier chip TPA3112D1 as main control chip, through desktop omnidirectional microphone to pick up circuit receives audio signal amplification, through the power amplifier circuit to the speaker output. After audio signal by the speaker, however, when the sound from the speaker sends out from behind the microphone input again to the public address system and an amplification, signal superposition, produce positive feedback to appear the noise, we designed a triode 9014 based phase-shift circuit to eliminate the noise control. Key words: TPA3112D1, noise, power amplifier
第1章.方案论证及比较
1.1功率放大器选择方案论证
方案一：选择AB类大器，AB类功率放大在输入信号的半个周期内，晶体管是导通的，其余小半个周期内，晶体管是截止的，在没有输入信号时，虽然输出管存在静态电流，但此电流很小，接近于零，从理论上讲，AB类功放的确是存在少量的开关失真和交越失真，保真度因此逊于甲类，而其最大的优点则是效率高达80%左右，因而输出功率可以做的很大。
方案二：选择C类功率放大只有正半周的输入信号足够大时，晶体管才会导通，即晶体管导通时间小于半个周期，C类放大器可提供高效率，其功率转换效率大于78.5%，这些放大器主要用于射频电器加上RCL调谐回路作为负载，可用于无线电台和电视发射系统，不适用于来作为音频放大器。
方案三：D类放大是以离散时间放大器设计思想为基础，随着半导体制造技术的进一步发展以及便携式设备和消费类电子的兴起，D类功率放大的最大优势在于其电源功率转换的效率很高，理论上可以达到100%。与AB类放大器相比，D类放大器需要更小的电源电流，因此具有更长的电源使用时间或者更低的电源成本；另外，D类放大器的更低的发热量使得更小的封装成为可能，同时去掉AB类放大器中所使用的降温设备。D类放大器工作于开关状态，无信号时无电流。而TI公司提供的TPA3112D1是一款具有SpeakerGuard的25w单声道、无需外加滤波器的D类音频放大器，供电范围为8V~26V;采用H桥作为功率输出级，声音失真率仅为0.1%。
所以我们采用方案三，由TI公司生产的TPA3112D1来作为功率放大主要芯片。
1.2拾音电路方案论证
方案一：采用以色列TRADIO公司生产的一款双通道音频处理DSP电路模块QNC260，它采用小尺寸低功耗的高速DSP芯片，适合各类轻型移动应用。QNC语音降噪是目前全球最先进语音降噪技术，彻底过滤和清除环境噪声，语音清晰干净、高保真自然原音。可以广泛应用到工业免提通话系统等高标准环境。它能够实时处理各种强噪声环境下的通讯系统的语音，配合ASE防爆音软件模块，可有效消除音频中突发的、强大的声音，能防止使用耳机的用户受到伤害。但该芯片价格高昂。
方案二：采用AD公司生产的SSM2000降噪芯片，SSM2000是采用具有专利的HUSH电路生产的先进音频降噪系统。HUSH电路把动态滤波器和向下扩展器结合起来，因此处理效率很高，并且不带有系统常有的噪声。此外自适应阈值电路可检测额定的信号电平，并可动态地调整两个阈值，因此不管是什么信号
源都可以得到最优结果。HUSH电路实际中可用于任何音源，包括声音和视频磁带、无线电和电视广播以及其它有噪声的音源。SSM2000和DolbtB编码信号源一起使用可以产生良好的音频效果。该电路的一个主要特点是可直接连接到压控放大器端口，使用最简单的外围电路就可以实现诸如直流幅度控制、自动电平调整及压缩等功能。且价格适中。
方案三：由三极管9014、9018、8050以及8550四个三极管搭建一个集拾音电路与前级放大电路与一体的完美电路，9014是一款常用的三极管，它具有作为低频、低噪声前置放大等优点，8050以及9018都主要用于高频放大。
所以我们采用方案三，由这些常用芯片构造一个简单拾音电路。
1.3啸叫抑制选择方案论证
方案一：均衡方式抑制啸叫，首先将均衡器各频率点上的提衰推杆置于中心点，保证均衡器在音频范围的响应平直；慢慢增大系统音量，使系统第一啸叫点临界发生，通过人耳主观判断啸叫点的频率；迅速在均衡器上找到分管该频率点的推杆，并迅速拉下该推杆，这时系统将减小对该频点的放大量，啸叫消失；同理，继续增大系统音量，使系统第二啸叫点临界发生，后面的操作以此类推„„直到系统音量满足为止。从上面均衡器防啸叫的操作过程来看，有如下特点：是采用人工手动的的方法；需要人耳非常熟悉发音的频率是多少；动作要迅速，判断频率和操作要迅速到位，不能出错，否则长期啸叫可能引发系统不稳和烧毁。很明显对操作人员的要求极高，非专业人士难以胜任。
方案二：移相方式抑制啸叫，顾名思义，移相就是移动相位。在前面我们曾提到过“相位”一词，在空中某点，当反馈回来的声音和原始声音同时压缩或扩张了该点空气，我们称反馈声与原始声相位“同相”，该点声音增大；相反，如果一个声音压缩该点空气的同时另一个声音却扩张了该点的空气，我们称这两个声音相位“反相”，该点声音减弱。可见当原始声和反馈声（或直达声和反射声）在空中相遇后到底使音量增大了呢、还是减小了呢，这与其之间的相位紧密相关。移相器正是基于通过改变输入信号的相位来破坏房间峰点和啸叫的累积建立过程，从而破坏构成声反馈条件，最终达到防止啸叫的目的。
综上所述，我们选方案二来抑制啸叫。
2系统理论分析与计算
2.1 拾音电路分析
2.1.1 咪头的内部电路工作原理图
FET
图2-1 咪头内部电路原理图
FET(场效应管)MIC的主要器件，起到阻抗变换或放大的作用， C是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容，声电转换的主要部件。C1、C2是为了防止射频干扰而设置的，可以分别对两个射频频段的干扰起到抑制作用。 RL：负载电阻，它的大小决定灵敏度的高低，
VS：工作电压，MIC提供工作电压，
C0：隔直电容，信号输出端。
2.1.2 驻极体咪头的工作原理
由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：
CS/L（3-1）
即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的距离成反比。
另外，当一个电容器充有Q量的电荷，那么电容器两个极板要形成一定的电压，有如下关系式：
CQ/V（3-2）
对于一个驻极体咪头，内部存在一个由振膜，垫片和极板组成的电容器，因为膜片上充有电荷，并且是一个塑料膜，因此当膜片受到声压强的作用，膜片要产生振动，从而改变了膜片与极板之间的距离，从而改变了电容器两个极板之间的距离，产生了一个 的变化，因此由公式（3-1）可知，必然要产生一个 的变化，由公式（3-2）又知，由于 的变化，充电电荷又是固定不变的，因 此必然产生一个 的变化。
这样初步完成了一个由声信号到电信号的转换。 由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，因此还要进行阻抗变换和放大。FET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。
由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET的S极与G极之间加了一个 的变化量，FET的漏极电流I就产生一个 的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个 的变化量，这个电压的变化量就可以通过电容C0输出，这个电压的变化量是由声压引起的，因此整个咪头就完成了一个声电的转换过程。
2.1.3 咪头的主要技术指标
咪头的测试条件：MIC的使用应规定其工作电压和负载电阻,不同的使用条件，其灵敏度的大小有很大的影响。
（1）消耗电流：即咪头的工作电流
主要是FET在 时的电流，根据FET的分档，可以做成不同工作电流的传声器。但是对于工作电压低、负载电阻大的情况下，对于工作电流就有严格的要求，根据原理图可知：
VSVSDIDRL ID(VSVSD)/RL（3-3）
式中 ID FET 在VSG等于零时的电流
RL 为负载电阻 VSD，即FET的S与D之间的电压降
VS为标准工作电压
总的要求： 1000AIDS500A
（2）灵敏度：单位声压强下所能产生电压大小的能力。
单位： V/Pa或 dBV/Pa（有的公司使用的是dBV/Bar ）
40dBV/Pa60dBV/Bar
0dBV/Pa1V/Pa
声压强Pa1N/m
（3）输出阻抗：基本相当于负载电阻RL(1-70%)之间。
（4）方向性及频响特性曲线：
① 全向（无向型）：全向 MIC的灵敏度是在相同的距离下在任何方向上相等，全向MIC的结构是PCB上全部密封，因此，声压只能从MIC的音孔进入，因此是属于压强型传声器。如图3-3和图3-4所示。
频率特性图： 2
+20
+10
图2-2 全向传声器频响曲线及容差范围
极性图：
270
90
图2-3 全向传声器极性范围
（5）频率范围：
全向：50~12000Hz 20~16000Hz
消噪：100~10000Hz
（6）最大声压级:是指MIC的失真在3%时的声压级,声压级定义：
MaxSPL为115dBSPLA，SPL声压级A为A计权
（7）S/N信噪比：即MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，噪声主要是FET本身的噪声。
2.1.4 MIC的测试方法
FET
图2-4 MIC测试图
测试仪表：HY系列驻极体传声器测试仪
(1) 电流的测试:由测试仪上直接读取电流值( )
(2) 灵敏度的测试:首先用标准话筒校准测试仪的声压级为94dB,然后
把待测MIC放到已校准的声腔口上，用测试表笔测试MIC的两个极(注意两个表笔的方向)，注意MIC的工作电压和负载电阻，可以从测试仪上直接读取70Hz和1KHz的灵敏度.
(3) 方向性测试:要在消声室内进行，B&K2012测试仪，B&K旋转台测
试。
(4) 频响曲线的测试:要在消声室内进行，B&K2012测试仪，B&K旋转
台测试。
(5) S/N的测试，首先测试MIC的灵敏度，然后在相同的条件下在消
声室内测试 MIC的噪声，注意最好使用干电池,以减少因使用其它电源引起的测试误差，然后计算：S/N=灵敏度电平/噪声电平，再用对数表示。
(6) 最大声压级的测试,在消声室内，用B&K2012测试仪测试，逐渐加大声压级，并观察失真值,当失真值等于3%时，这时候的声压级就是最大声压级，记做MAXSPL，应大于115 dBSPLA。
(7) 输出阻抗的测试方法
将声压加到传声器上，测量其开路输出电压，然后保持声压不变，在
传声器的输出端并联一个电阻箱，调整其阻值，使输出电压为开路电压的一半，此时电阻箱的阻值即为传声器的输出阻值模值。
2.1.5 驻极体传声器参数说明
随着通讯业的蓬勃发展，和相关技术的提高，整机产品对传声器的要求也
越来越高。本文所提到的传声器，是指驻极体电容传声器，即俗称的咪头。
传声器的通用指标：
（1） 灵敏度（感度）
一般定义为：传声器声电转换的效率用dB表示，在相关传声器的测试标准中设定为 ，所以传声器的灵敏度值均为负值。例如：-58dB传声器的灵敏度一般在 -28—-66dB之间选择，不同的用途就有着不同的灵敏度要求。例如：笔记本电脑的灵敏度值要求就比较高，要在-27dB左右，而蓝牙耳机则比较低，只要-62dB左右就可以。必须提及的是：传声器灵敏度的高低不仅是传声器自身的灵敏度决定的，还与电路中的电阻R有关。这个电阻的大小直接影响到传声器的灵敏度。同样一个传声器，如采用不同的R值，灵敏度就完全不同。例如：R值为1k 和2k 时，灵敏度可相差近7dB。所以灵敏度是有条件的，传声器生产厂家一般要给定测试条件，通常为：2.2k 、3V。
（2） 频率响应
一般定义为：传声器在音频传输中频率各点所对应的灵敏度的一致性状态。传声器的频响范围大夺标称为20¬—20KHz，一般认为，这种一致性越趋一致，整个频响曲线越平越好。但在实际使用中并非如此。如：在电话机中，就希望传声器的频响曲线是斩头去尾的草垛型。这样可以最大限度的克服低频噪声和高端啸叫。航空耳唛中的传声器则要求削掉700Hz以下的成分，以避开飞机发动机的低频噪声频率。在一般的会议传声中则希望降低4000Hz以上的频率，以克服啸叫。而在超声传输中，则要求传声器的频响15KHz以上高端灵敏度越高越好[11-14]。所以传声器的频响也应该视应用场合而异。
（3） 电流与阻抗
咪头内部有一个场效应三极管，其作用是阻抗转换和信号放大，所以咪头工作必须要加一个直流电压，可在1.5—6V之间选择。咪头的电流值正常情况下取决于FET（场效管）的电流值。一般在0.15—0.5mA之间。在这里，FET是一个恒流源，当咪头的外加电压、电阻变化时电流值基本不变。因此，我们可以认为咪头的电流值就是FET的电流值。FET电流值与自身的放大增益指标即跨导（相当于晶体管的放大倍数）、自身的阻抗值有关。一般认为：在一定的范围内，咪头的正常电流值越大、阻抗也就越低、放大能力就越高、咪头的灵敏度也就越高。
咪头的阻抗生产厂家一般标定为：2.2k ，事实上，咪头的阻抗是个范围值，而不是点值。实践中咪头的阻抗在700 —3000 之间，不少用户用万用表测阻抗其实是不对的，万用表测得的只是咪头FET的直流电阻。
咪头的阻抗值不仅影响到咪头本身的灵敏度，更重要的是影响到使用咪头的电器的指标，就是说，咪头的输出阻抗一定要与使用咪头的电器的放大器的输入阻抗匹配，才能获得最大传声增益。
2.2啸叫分析
前面讲了，回声是形成啸叫的根本原因，没有回声则永远不会啸叫。那针对某个房间啸叫具体是怎样形成的？相位又是什么呢？何为峰点、谷点？
2.2.1 声音的一些基本特点
我们首先要记住声音的一些基本知识：
1、声音是靠空气振动传播的（在真空中人是听不到声音的）。
2、空气中声音传播速度为340米/秒。
3、声音的传播需要能量。即传播需要消耗功率，没有能量的注入就不会有声音的传播；声音在空气中的传输能量会被空气逐渐吸收转化为热量消耗从而声音会越传越弱小以至消失；海面上声音往往传不远，这是因为海水比空气和陆地对声音能量的吸收要厉害的多，故往往轮船汽笛喇叭的功率要求达到上万瓦特甚至十几万瓦特。
4、人耳可听声音频率范围：20Hz（赫兹）~20000Hz（赫兹），即空气每秒振动的次数在20次到20000次人耳能听到，每秒振动次数低于20次以下称为次声波，每秒高于20000次称为超声波。
5、人声语言的音频范围：一般在200Hz~4000Hz之间。男性的频率成分偏中低频，女性的频率成分偏中高频。这就是为了尽量不占频带资源而电话机的带通频率一般设在300Hz~3000Hz的真正原因，而我们都知道电话机的通话音质完全可以接受。
6、音强：即声音的大小强弱，空气压缩或扩张的程度越强则声音越大，相反压缩或扩张的程度越弱则声音越小。
7、声压：声音的大小用分贝（即dB）来表示，人耳可听音强范围在0dB~140dB左右。
8、分贝：分贝是对声压的对数表示方式，即参照物按乘除法的方式变化时我们的对数（即分贝）按加减法的方式来表示。其中人耳听力曲线是与对数曲线非常相近，即当音量成倍增大时，人耳听觉对音量的这种增大感觉要迟缓，越是到了高声压级（大音量）后，感觉越迟缓。用分贝表述声压单位符合人耳的听觉特性。
2.2.3 反馈是形成啸叫的形成条件
专业的说法啸叫就是自激，自激形成的条件就是系统存在信号的正反馈现象。这里有必要说明一下反馈的含义：反馈就是系统设备输出的信号通过某种途径又进入了系统设备的输入端，信号通过这个途径由输出到输入的过程就叫反馈。
反馈分正反馈和负反馈。
在忽略反馈需要时间的情况下，正反馈信号与原输入信号相位相同结果使输入信号变大，当然输出信号一样变大，结果使同相的反馈信号又比上一轮变得更大；如此信号每反馈一次，输出信号便增加一次„„周而复始，如此循环直到输出信号强度稳定地达到系统设备的满度，这便是自激振荡，扩声上叫声音啸叫了，显然啸叫破坏了系统的正常工作，我们需要的声音被啸叫音淹没了，出不来了；负反馈信号与原输入信号相位相反结果抵消了输入信号的强度，使输出信号在一定程度内不会变大。
对语音扩声系统来说，系统的输入端就是现场的麦克风（即话筒），输出端则为现场的音箱，反馈信号的途径就是声音在空间传播后部分进入麦克风的空间路径。声音从音箱发出声后经过各种途径包括直达、绕射或反射，最终部分声音又经过了麦克风，被麦克风拾到声音。在这个反馈的过程中，由于声音在空中的传播相比信号通过导线在系统设备中的传递要慢得多（可近似用声速
和光速来相比），故分析扩声系统的啸叫机理就不能忽略反馈过程所花的时间。
可以计算，当反馈的声音信号到达麦克风时，前面的原始声音音头已经过去了，这时已经无所谓反馈信号是正反馈还是负反馈了（单一的反馈声音，没有比较，就完全谈不上相位的问题）。但是为什么还是会啸叫呢？不难想象只要反馈到麦克风的声音声压＞初始的原始声音声压，只要系统设备和房间环境设备不变动的话，就会一如既往的二次反馈声音声压＞一次反馈声音声压，三次反馈声音声压＞二次反馈声音声压„„周而复始，如此循环直到输出信号强度稳定地达到系统设备的满度，这便构成啸叫。故啸叫建立的时间长短取决于反馈声通过反馈路径传播所需要的时间长短，一般来说，房间越小啸叫建立的时间越短。啸叫是非常有害的一种现象，不仅让设备不能正常，而且往往容易烧毁扩声器材功放音箱等，而且有伤人耳。
通俗讲：如果将话筒与音箱现场完全分开，则音箱发出的声音永远也进入不了话筒，即反馈的这一部分开路，系统就处于开环状态，无论扩声系统声音开得多大，都不会有啸叫产生。
通过上面的分析可以看出，啸叫是系统处于闭环状态时不可避免发生的一种特殊情况，特殊性在于什么呢？就在于闭环的扩声系统其闭环的系统增益K闭＞1。我们首先要明白什么叫增益和反馈系数？
增益：就是指放大倍数或叫放大量，扩声系统为什么要用音响设备啊？就是因为人讲话的声音音量太小，听众听不到或听不清，音响设备可以将声音放大后再通过音箱发音让听众很舒服地听见并听清讲话人的讲话内容，这个音响设备就是放大设备，其放大的倍数就是增益，其增益是有用的开环增益，用K
开表述，K开＝设备的输出量＆#247;设备的输入量。一般常说的调整音量大小，就是调整扩音系统设备的放大量即K开。
反馈系数：我们知道从音箱发出的声音只有一小部分反入到麦克风，并且经过数次反射和传播损耗，故到达麦克风时音量已经比原始音箱发出的声音减小了许多，减少的程度用反馈系数表述，反馈系数用F反表示，F反＝反馈到麦克风时的音量＆#247;音箱发出时的音量。可以看出在现场的扩声系统中，反馈系数F反取决于现场音箱和话筒的位置，以及房间的几何结构和固定反射面，F反几乎是不可变更的。
显然在现场扩声系统信号的传递路径（设备内的电信号+设备外的声音信号+电声/声电转换）是一个完全封闭的环路，是闭环的。包括现场会议、语音教室、现场节目表演等，啸叫是现场扩声永远不可回避的问题，所以啸叫问题必须在闭环状态考虑才有实际意义
闭环增益K闭＝K开＆#215;F反，根据前面分析啸叫形成的过程可以看出当反馈声音量＞初始声音量，形成啸叫，可以计算这时K闭＞1。所以：闭环增益K闭＞1是现场扩声系统啸叫的本质原闭；闭环增益K闭＜1是现场扩声系统稳定工作的秘密。如果想办法将闭环增益K闭减小，使得K闭＜1则系统是没有啸叫的；K闭＝1是一种临界状态，系统处在啸叫的边缘，也应当避免。
由式闭环增益K闭＝K开＆#215;F反可以看出，减小K开或F反都可以降低系统的闭环增益。反馈系数F反在采取硬手段（即尽可能让音箱和话筒的距离变大，并且各自的指向相背，且选用近距离拾音话筒以求到达话筒等）后是几乎在不能减小了，变得几不可调的；事实上，调整系统开环增益K开是避免啸叫让系统闭环增益K闭＜1的根本办法，即发生啸叫是要迅速降低扩声设备的系统音量，保证让系统设备在闭环增益K闭＜1的情况下工作。
这里又引发出了另一个问题：在实际扩声系统调试中，已经做到了F反的最小化了，慢慢调整系统音量电平时，有效听众位置的声音音量并没有变大起来，根本还没有满足量感的需要（即语音要求声压达到88dB~92dB）而系统就啸叫了，设备无法用了，这是怎么回事？难道K闭＜1是这么的苛刻，这么的不尽人情，还是那里出问题了？
这个问题算是问到了核心上了，这便是我们推出系列防啸叫设备的真实原因了，这些设备既能继续扩大音量，同时又能有效避免K闭＞1，满足语言扩声系统稳定工作的苛刻条件K闭＜1。
2.2.4 实践中需注意的问题
这里需要简单的提一下关于DSP技术在防啸叫领域的运用情况：
一是，只要每个位置声压平均相等，同时这些位置的平均音量满足听感要求（即平均声压达到88dB~92dB范围）即可，太大的声音不但时间长了听众耳朵容易疲劳，而且我们已经知道房间的任何一点的声压――频率曲线都不会是平直的，存在大大小小的峰谷点，音量太大，系统会触及到曲线上太多新的小峰点从而引发新的系统不稳定；一句话，声音太大没必要且有害。上面还说明了这么一个简单的道理，无论怎么扩大音量都不会啸叫的现场扩声系统是永远不会有的，那些话筒直接对准贴近音箱同时又打开系统音量而不会发出啸叫的伎俩是骗人的。
二是，通过对稳定工作的扩声现场用声压计测量可知，听众位置的每一点从音箱得到的声压一定比在讲话人所用录音话筒的空间位置得到的声压弱
1~2dB。换句话说一个稳定的扩声系统，在空间有用的听众位置得到的声压都弱于系统话筒录音时所得到的声压，即一个稳定的扩声系统其实就是一个负（减小）放大的系统，这样的系统显然满足K闭＜1的理论要求；这里要注意的是：单纯就声压来说系统是减小的负放大，但是扩声系统将从电源获得的声音能量平均发散似地传递到了每一个有效的受众耳朵里了，系统扩音并没有白白浪费，系统的声压上的负放大和系统能量上的扩声是两回事。所以当房间面积过小，在不扩音时，用正常声音讲话，房间空间的任一点的声压都能满足人耳听音量感的要求（即平均声压达到88dB~92dB范围），这样的房间，在没有其他扩声方面的功能要求（比如电视电话会议等）仅需讲话时就不需要扩声设备；因为刚刚讲到稳定的语言扩声系统实际是一个负（减小）的放大系统，添加了扩声设备或防啸叫设备从音箱出来的声音反而没有人直接放送的声音大，否则系统
难以调试，采用扩声系统对语言现场进行能量上的放大毫无意义同时画蛇添足。
三是，现场的语言扩声既要讲究规避啸叫产生，以求达到声音量感上的需要，同时也要讲究声音的语音清晰度。扩声系统失真和房间混响都有害语音清晰度，声音失真大人将会听不懂字词句，人耳努力鉴别时容易身体疲劳；混响重，人将会听不清字词句，大脑发嗡。所以对于特别刚性、空旷、反射厉害的房间，其混响时间肯定大于4秒钟以上，即发出一个音节要在房间里响到4秒甚至更长时间后才结束，这显然不可能分清一句话前后的字词，声音将浑浊不清，这样的房间是不能使用的，包括安装电子防啸叫设备等都是毫无意义的！除非增加吸音措施有效降低混响时间（比如摆满桌椅、挂上窗帘、墙上壁画、安装天花石膏吊顶、坐满人员使用等等）；对于混响稍微偏重的房间，适当多点平均分布音箱，并总体降低每只音箱的声音能量，并多衰减低音成分，同时追求适当低一点的声压量级是有效提高语音清晰度的好方法。
3.系统设计
3.1单元电路设计
本设计由三个单元电路构成，分别是拾音电路模块，功率放大模块，啸叫抑制电路模块。
开始
3.1.1 拾音电路设计
图（1） 拾音模块流程图
声音信号可理解为直接能感受到的（我们平时听到的声音）和以电磁波形式传播的信号（FM广播等）。收音部分的工作原理是在此基础上制作的，不仅可以直接收拾广播等信号，而且可以通过无线麦克风将声音转化成电信号，经过调试，以无线的形式发送到接收端收集起来。
3.1.2 功率放大设计
3.1.3 啸叫电路设计
第四章 总结
本次深有体会虽然最后是失败的，但团队的力量永远不可估量，在以后的生活无论还是学习中都应该有这样的精神。
参考文献：
《信号与系统》，ALAN V.OPPENHEIM著，西安：西安交通大学出版社，1997年； 《数字图像处理学》，元秋奇著，北京：电子工业出版社，2000年；
《模拟电子线路基础》，吴运昌著，广州：华南理工大学出版社，2004年； 《数字电子技术基础》，阎石著，北京：高等教育出版社，1997年；