高效率音頻放大器畢業(yè)論文.doc

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1、高效率音頻放大器畢業(yè)論文目錄一、引言1二、音頻功率放大器2（一）背景2（二）發(fā)展3（三）指標(biāo)51、最大輸出功率52、脈沖寬度調(diào)制53、轉(zhuǎn)換速率7（四）分類71、A類放大器82、B類放大器93、AB類放大器104、D類放大器11三、D類功率放大器的原理12四、D類音頻功率放大器的設(shè)計(jì)13（一）設(shè)計(jì)任務(wù)與要求131、設(shè)計(jì)任務(wù)132、設(shè)計(jì)要求13（二）方案論證14（三）各部分電路分析與計(jì)算141、脈寬調(diào)制電路142、前置放大電路193、短路保護(hù)電路204、驅(qū)動電路215、H型互補(bǔ)對稱輸出電路216、信號變換電路227、功率測量及顯示電路22（四）部分電路的仿真

2、電路221、前置放大器的仿真電路222、比較器的仿真電路23五、系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)23六、結(jié)論24參考文獻(xiàn)2527致　謝26一、引言電子信息技術(shù)幾乎主宰了整個電器行業(yè)的發(fā)展，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展在功率放大器的設(shè)計(jì)上功能也不斷地更新。功率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的應(yīng)用也越來越廣泛，與我們的日常生活有著密切的關(guān)系。隨著生活水平的提高，人們越來越注重視覺、音質(zhì)的享受，在大多數(shù)的情況下，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促進(jìn)消費(fèi)者購買產(chǎn)品的一個重要因素。音頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的后綴放大電路，它的主要作用是將前級的音頻信號進(jìn)行功率放大以推動負(fù)載工作，獲得良好

3、的聲音效果，同時音頻功率放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電源能量的主要部分。目前，音頻功率放大器仍以模擬功放為主流產(chǎn)品，模擬功放經(jīng)歷了數(shù)十年的不斷改進(jìn)和完善，其技術(shù)已發(fā)展到了頂峰。模擬類功放是以線性放大為基礎(chǔ)，功率放大器件有電子管和晶體管兩類，按功放靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置可分為A類放大、A∕B類放大和C27類放大三種。晶體管功放的最大優(yōu)點(diǎn)是電源轉(zhuǎn)換效率高（C類功放最大可達(dá)55%）、體積小、重量輕、發(fā)熱量不大、生產(chǎn)成本低；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率低、偶次諧波失真大，音質(zhì)和可靠性指標(biāo)都略遜于電子管功放。隨著晶體管制造技術(shù)的不斷提高和新技術(shù)的應(yīng)用，各種實(shí)用性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)都有了

4、很大的改善，并不斷向更大的輸出功率、更小的體積、更輕的重量、更多的功能和智能化方向發(fā)展。二、音頻功率放大器（一）背景進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備成為了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢。從作為通信工具的手機(jī)，到作為娛樂設(shè)備的MP3播放器，已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機(jī)，便攜式DVD等等。所有這些便攜式的電子設(shè)備的一個共同點(diǎn)，就是都有音頻輸出，也就是都需要有一個音頻放大器；另一個特點(diǎn)就是它們都是電池供電的，都希望能夠有較長的使用壽命。在這種需求的背景下，D類放大器被開發(fā)出來了,它的最大特點(diǎn)就是它能夠在保持最低的失

5、真情況下得到最高的效率。高保真音頻放大器不只是在便攜式的設(shè)備中需要，在大功率的電子設(shè)備中也需要，因?yàn)楣β试酱螅室簿驮街匾?。而隨著人們的居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也逐漸開始興起。在這些設(shè)備中，往往需要幾十瓦甚至幾百瓦的音頻功率，這時低失真、高效率的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。音頻放大器的目的是在產(chǎn)生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻信號，信號音量和功率級都要理想——如實(shí)、有效且失真低。音頻范圍為約20Hz～20kHz，因此放大器在此范圍內(nèi)必須有良好的頻率響應(yīng)(驅(qū)動頻帶受限的揚(yáng)聲器27時要小一些，如低音喇叭或高音喇叭)。根據(jù)應(yīng)用的不

6、同，功率大小差異很大，從耳機(jī)的毫瓦級到TV或PC音頻的數(shù)瓦，再到“迷你”家庭立體聲和汽車音響的幾十瓦，直到功率更大的家用和商用音響系統(tǒng)的數(shù)百瓦以上，大到能滿足整個電影院或禮堂的聲音要求。（二）發(fā)展D類工作模式在1959年由Baxandall首先提出，即使用脈沖形式的信號來驅(qū)動高速的功率開關(guān)，該脈沖信號一般都是脈寬凋制(PWM)信號，它的低頻部分包含了調(diào)制信號的信息，通過一個低通濾波器以后，可以將調(diào)制信號重現(xiàn)。從60年代起，人們就開始嘗試研制D類放大器，最早是想用真空管來研制D類放大器，但由于受到真空管在電壓降和電流能力方面的限制，降低了放大器的效率，限制

7、了放大器的輸出。在60年代后期，雙極型晶體管取代了真空管，此時研制低頻高效D類放大器的條件已經(jīng)成熟，然而由于D類放大器需要在高頻條件下工作，其工作頻率至少為20KHz音頻頻率的4～5倍，因此在這樣的高頻下，使用雙極型晶體管會產(chǎn)生連續(xù)的開關(guān)損耗，這限制了D類放大器效率的提高。直到1970年金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管出現(xiàn)后，滿足了D類放大器對高開關(guān)速度和低導(dǎo)通損耗的要求，實(shí)現(xiàn)了高性能的開關(guān)器件，這才開發(fā)出寬頻帶D類音頻功率放大器，D類音頻功率放大器從一經(jīng)問世立即顯示出其高效、節(jié)能、數(shù)字化的顯著特點(diǎn)，引起了電子工業(yè)界的廣泛關(guān)注。由于現(xiàn)在設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷提高，D類音

8、頻功率放大器的性能得到了突飛猛進(jìn)的改善，在音質(zhì)方面已經(jīng)逐漸追上了AB類的性能，這