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开关式(D类、数字式)音频功率放大器

  • 简介:一、设计要求及技术指标: 1、负载阻抗:8欧 2、输出功率:大于10瓦 3、频率响应范围20Hz—20KHz 4、总谐波失真度:小于10% 5、可用分离元件,不可用集成电路元件设计 二、原理及框图: 1、原理 开关式功率放大器又称数字功放或D类功放在...
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目录 一、设计要求及技术指标:
二、原理及框图:
三、设计过程
四、总电路图 参考资料 《模拟电子技术》 石油大学出版社
《电力电子学》 陈坚编著 高等教育出版社2002
《实用电子电路手册》 北京高教出版社 1991
《常见电子元件简明手册》 陈鸿茂等 中国矿业大学出版社 1991
《现代音响技术入门》宋贵林 胡春萍 机械工业出版社
《新编收录机电路解说于故障分析、检修》 宋贵林 李旭东 机械工业出版社
《收录机电视机集成电路代换手册》 赵卫滨 科学技术文献出版社
一、设计要求及技术指标:
1、负载阻抗:8欧
2、输出功率:大于10瓦
3、频率响应范围20Hz—20KHz
4、总谐波失真度:小于10%
5、可用分离元件,不可用集成电路元件设计
二、原理及框图:
1、原理
开关式功率放大器又称数字功放或D类功放在D类功放中,器件要么完全导通,要么完全关闭,大幅度减少了输出器件的功耗,效率达90-95%都是可能的。当开关式放大器输出在接通和断开之间切换,或断开和接通之间切换时通过线性区域而消耗功率。在D类功放中开关管绝大多数采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET管),它的开关导通电阻较小一般远远小于1Ω,所以I2R损耗相对来说还是很小的。当达到最大额定功率时,D类放大器的一般效率在80%到90%的范围内。在典型的听音条件下,效率也可达到65%到80%左右,约为AB类放大器的两倍以上。
音频信号是用来调制PWM载波信号,其载波信号可以驱动输出器件,用最后的低通滤波器去除高频PWM载波频率。
D类功放的工作原理和PWM的电源是相同的,我们假设输入信号是一个标准的音频信号,而这个音频信号是正弦波,典型频率从20Hz到20kHz范围。这个信号和高频三角或锯齿波形相比可以产生PWM信号。这个PWM信号被用来驱动功率级,产生放大的数字信号,最后一个低通过滤波器被用在这个信号上来滤掉PWM载波频率,重新得到正弦波音频信号。
2、原理框图:
三、设计过程
1、 D类功放基本构成
在D类功放中,器件要么完全导通,要么完全关闭,大幅度减少了输出器件的功耗,效率达90-95%都是可能的。音频信号是用来调制PWM载波信号,其载波信号可以驱动输出器件,用最后的低通滤波器去除高频PWM载波频率。
下图是D功放原理框图,在一个线性功放中信号总是停留在模拟区,输出晶体管(器件)担当线性调整器来调整输出电压。
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