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D类音频功率放大器

  • 简介:文件信息 : 1,158 KByte / 29 Page / 18299 字 原文 第一章 引 言全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频节能环保的要求,迫使人们尽快研究开发高效,节能,数字化的...
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文件信息 : 1,158 KByte / 29 Page / 18299 字
原文

第一章 引 言
全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频节能环保的要求,迫使人们尽快研究开发高效,节能,数字化的音频功率放大器。它应该具有工作效率高,便于与其他数字设备相连接的特点。模拟功率放大器通过采用优质的元件,复杂的补偿电路,深负反馈,使失真变的很小,但大功率和高效率一直没有很好的解决。D类音频功率放大器是PWM型功率放大器,它工作于开关状态下,符合上述的要求。
传统的音频功率放大器工作时,直接对模拟信号进行放大,工作期间必须工作于线性放大区,功率耗散较大,虽然采用推挽输出,减小了功率器件的承受功率,但在较大功率情况下,仍然对功率器件构成极大威胁,功率输出受到限制。此外,模拟功率放大器还存在以下的缺点:
电路复杂,成本高。常常需要设计复杂的补偿电路和过流,过压,过热等保护电路,体积较大,电路复杂。
效率低,输出功率不可能做的很大。
D类开关音频功率放大器的工作基于PWM模式:将音频信号与采样频率比较,经过自然采样,得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波,然后经过驱动电路,加到功率MOS的栅极,控制功率器件的开关,实现放大,将放大的PWM信号送入滤波器,则还原为音频信号。
D类功率放大器工作于开关状态,理论效率可达100%,实际的运用也可达80%以上。功率器件的耗散功率小,产生热量少,可以大大减小散热器的尺寸,连续输出功率很容易达到数百瓦。功率MOS有自我保护电路,可以大大简化保护电路,而且不会引入非线形失真。
对于高电感的扬声设备,在设计电路的时候,是可以省去低通滤波器(LPF),这样可以大大的节省体积和花费。而且有更高的保真度,这一点,在国外的5V D类音频功率放大器中已经得到了运用,如:TEXAS公司的TPA2002D2。
......


 \ 目录

第一章 引 言
第二章 音响的基础知识
第三章 放大器的简介
第四章 D类放大器的设计
第五章 D类功率放大器的单元电路设计
第六章 D类音频功率放大器的整体电路结构及结论


 \ 参考资料

⑴曾广兴 《现代音响技术应用》,广东科技出版社,1997年3月。
⑵张 平 《关于D类音频功率放大器的应用》,《安阳大学学报》,2002年02期。
⑶吴振平 《实用声电技术》,中国铁道出版社,1984年11月。
⑷龚 伟 《D类音频放大器控制方式综述》,重庆大学报,2003年02期。
⑸黎 明 《电子质量》,2002年02期。
⑹华成英 《模拟电子技术基础》[M],北京高等教育出版社,2001。
⑺姚福安 《D类音频功率放大器设计》,山东大学学报,2003年06期。
⑻牟小令 《高效率音频功率放大器》,西南师范大学学报,2003年01期。
⑼马建国 《电子系统设计》,高等教育出版社。
⑽ 《基于Multisim2001的电子系统设计》,电子工业出版社。
⑾曲 荣 《收音机电平指示电路锦集》
⑿方佩敏 《D类音频功率放大器》,《电子世界》,2003年08期。
⒀Himmelstoss F A,Edelmoser K H.High Dynamic Class-D Power Amplier [J].IEEE Trans On Consumer Electronics,1998,44(4):1 329-1 333
⒁Mellor P H,Leigh S P,Cheethasm B G.Reduction Of Spectral Distortion In Class-D Amplifiers By An Enhanced Pulse Width Modulation Sampling Process[J].Procceeding IEE(G),August 1991,38(4):441-448.


 \ 简单介绍

近几十年来在音频领域中,A类,B类,AB类音频功率放大器(额定输出功率)一直占据“统治”地位,其发展经历了这样几个过程:所用器件从电子管,晶体管到集成电路过程;电路组成从单管到推挽过程;电路形式从变压器到OTL,OCL,BTL形式过程。其最基本类型是模拟音频功率放大器,它的最大缺点是效率太低。A类音频功率放大器的最高工作效率为50%,B 类音频功率放大器的最高工作效率为78.5%,AB类音频功率放大器的工作效率则介于两者之间。但是无论A类,B类还是AB类音频功率放大器,当它们的输出功率小于额定输出功率时,效率就会明显降低,播放动态的语言,音乐时平均工作效率只有30%左右。音频功率放大器的效率低就意味着工作时有相当多的电能转化成热能,也就是说,这些类型的音频功率放大器要有足够大的散热器。因此A类,B类,AB类音频功率放大器效率低,体积大,并不是人们理想中的音频功率放大器。
在本文中的D类音频功率放大器的功率器件受一高频脉宽调制信号(PEM)的控制,使其工作在开关状态,理论上其效率可以达到100%,但其不足之出在于会产生高频干扰及噪声,但是若精心设计低通滤波器及合理的选择元器件参数,其音质噪声完全能够满足人们的需求。本文中具体论述了一种基于晶体管的D类音频功率放大器的设计组成与实现方法。

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