高效音頻功率放大器的設(shè)計(jì).doc

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1、摘要本次設(shè)計(jì)的音頻功率放大器采用D類功率放大器形式，用音頻信號(hào)的幅度去線性調(diào)制高頻脈寬的寬度，然后通過(guò)LC低通濾波器后輸出音頻信號(hào)。再通過(guò)差動(dòng)式的減法電路構(gòu)成信號(hào)變化電路，將雙端輸出變?yōu)閱味溯敵?，最后通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換芯片和單片機(jī)完成功率的測(cè)量。該電路性能良好、效率高、成本較低。關(guān)鍵詞：音頻功放；D類功率放大器；真有效值轉(zhuǎn)換；單片機(jī)ABSTRACTThisdesignusingtheaudiopoweramplifierpoweramplifierform,ofDwithaudiosignalampl

2、itudemodulationhigh-frequencypulsewidthtolinearwidth,andthenthroughtheLClowpassfilteroutputaudiosignalafter.Againthesubtractioncircuitbydifferentialcircuit,asignalchangeswilldoubletheoutputintotheocloutput,finallythetrueRMSconversionchipsandsingle-chip

3、commputercompletespowermeasurement.Thiscircuithasgoodperformance,highefficiencyandlowcost.Keywords:Audiopoweramplifier;Dclasspoweramplifier;TrueRMStransformation;Microcontroller高效音頻功率放大器的設(shè)計(jì)目錄摘要IABSTRACTII第1章前言1第2章設(shè)計(jì)要求和方案選擇22.1設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求22.2設(shè)計(jì)方案22.3方案確定2

4、2.3.1高效功率放大電路的選擇22.3.2信號(hào)變換電路42.3.3功率測(cè)量電路4第3章D類功率放大器的基本原理63.1D類功率放大器基本原理63.2D類功率放大器的性能63.3D類功率放大器的主要性能指標(biāo)7第4章硬件電路的設(shè)計(jì)94.1功率放大器的設(shè)計(jì)94.1.1音頻前置放大電路94.1.2三角波產(chǎn)生電路124.1.3脈寬調(diào)制電路154.1.4驅(qū)動(dòng)電路164.1.5功率輸出電路174.1.6濾波電路174.2信號(hào)變換電路和功率測(cè)量電路的設(shè)計(jì)194.2.1信號(hào)變換電路194.2.2功率測(cè)量電路204.

5、3電源電路設(shè)計(jì)224.4系統(tǒng)總圖22高效音頻功率放大器的設(shè)計(jì)第5章軟件設(shè)計(jì)24第6章結(jié)束語(yǔ)26致謝27參考文獻(xiàn)28附錄1：系統(tǒng)總圖29附錄2：源程序30第1章前言音頻功率放大器簡(jiǎn)稱音頻功放，它用于放大20kHz～20kHz的音頻信號(hào)，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，凡發(fā)聲的各類消費(fèi)電子產(chǎn)品中都要用到音頻功放，比如免提電話、手機(jī)、便攜GPS、MP4播放器、筆記本電腦、電視機(jī)、音響設(shè)備等。音頻功率放大器具有特點(diǎn)有：（1）輸出功率大；（2）失真??；（3）噪聲低。幾十年來(lái)再音頻領(lǐng)域中，A類、B類、AB類音頻功率放大器一直占

6、“統(tǒng)治”地位，其發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)過(guò)程：電路形成從變壓器輸出到OTL、OCL、BTL形成過(guò)程。其基本類型是模擬音頻功率放大器，它的最大缺點(diǎn)是效率太低。全球音視頻領(lǐng)域數(shù)字化的浪潮以及人們對(duì)音視頻設(shè)備節(jié)能環(huán)保的要求，迫使人們盡快開發(fā)高效、節(jié)能、數(shù)字化的音頻功率放大器，它應(yīng)具有工作效率高，便于與其他數(shù)字化設(shè)備相連接的特點(diǎn)。D類音頻功率放大器是PWM型功率放大器，它符合上述要求。D類放大器是一種輸出開關(guān)狀態(tài)信號(hào)的放大器。當(dāng)輸出功率開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)管所承受的壓降很小，在理想情況下值應(yīng)是零，并且當(dāng)輸出功率開關(guān)管關(guān)閉

7、，流過(guò)放大器的電流為零。所以無(wú)論在開關(guān)導(dǎo)通還是關(guān)閉，消耗在放大器內(nèi)部的功率都很小，這就提高了效率，需要更少的電能消耗和更小的散熱器。D類功率放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，理論效率可達(dá)100%，實(shí)際運(yùn)用可達(dá)80%以上。功率器件的耗散功率小，產(chǎn)生熱量少，可以大大減少散熱器的尺寸，連續(xù)輸出功率很容易達(dá)到數(shù)百瓦，功率MOS有自我保護(hù)電路，可以大大簡(jiǎn)化保護(hù)電路，不會(huì)引起非線性失真。近幾年來(lái)，國(guó)際上加緊了對(duì)D類音頻功率放大器的研究與開發(fā)，并取得了一定的進(jìn)展，幾家著名的研究機(jī)構(gòu)及公司已經(jīng)向市場(chǎng)提供了D類音頻功率放大器評(píng)估

8、模塊及技術(shù)。這一技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世立即顯示出其高效、節(jié)能、數(shù)字化的顯著特點(diǎn)，引起了各領(lǐng)域的特別關(guān)注。在不久的將來(lái)，D類功率放大器必然取代傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器。-39-第2章設(shè)計(jì)要求和方案選擇2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求設(shè)計(jì)一個(gè)高效率音頻功率放大器，功率放大器的電源電壓為+5V（電路中其他部分的電源電壓不限），負(fù)載為8Ω電阻。技術(shù)參數(shù)：（1）通頻帶為300～3400Hz，輸出正弦信號(hào)無(wú)明顯失真；（2）最大不失真輸出功率≥1W；（3）輸入阻抗＞10KΩ，電壓放大倍數(shù)1～