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1、毕业设计（论文）题目：高效低频功率放大器专业：电气工程系应用电子技术班级：应电0632学生姓名：指导老师：2008年11月20日15摘要本系统采用D类功率放大器实现高效低频功率放大的设计。该系统主要包括以下几部分:前置低频信号放大电路、D类功率放大电路、三角波发生器电路、输出LC低通滤波电路等。设计中采用了性能优良的三角波发生器和高速电压比较器以实现对D类功率放大器的脉宽调制，基本实现了高效低频功放的要求。本系统能够实现以下功能：①功率放大效率达80%②可放大低频信号范围20HZ～20KHZ③电源上电指示④功率理论值可达20W关键
2、词:D类放大器、低频高效、脉宽调制LC低通滤波、三角波发生器15目录第一章引言1第二章方案比较与论证12.1．高效率功放类型的选择12.2.PWM（脉宽调制）的论证与选择2第三章．系统结构原理及实现功能：33.1总体设计思路43.1.1功放的基本知识43.1.2系统整体分析43．2主要电路设计与说明43.2.1放大与增益控制电路的设计与原理43.2.2.三角波发生器电路设计与原理43.3.3.PWM（脉宽调制）控制器设计与原理43.3.4.高速开关桥式电路的设计与原理43.3.5LC低通滤波电路的设计43.3.6．稳压电源设计4第
3、四章总结9致谢13参考资料1415第一章引言功率放大器不仅仅是消费产品(音响)中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。低频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至思想认识上都取得了长足的进步。其中D类功率放大器与传统的模拟功放相比，具有体积小、效率高、低失真、大功率的特点，具有广阔的发展前景。本文基此深入分析了D类开关功放的工作原理，介绍了开关功放的控制系统。文中分析了该系统的组成及功能特点，依照设计要求，制定了总体设计方案，选择先进的半桥型结构作为
4、输出电路的结构型式，设计了一套性能优良的功率放大器。第2章方案比较与论证2.1．高效率功放类型的选择方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这三类功放的效率仅能达到20%～30%,均达不到题目的要求。方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过LC低频滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率。理论上为100%，实际电路也可达到80%～95%，所以我决定采用D类功率放大器。2.2.PWM（脉宽调制）的论证与选择方案一：采取两路输出脉冲
5、相位相反的方式，无信号输入时，输入负载为扬声器（电阻和电感性负载），有关的电压电流波形如图2-1-1所示。由图可以看到，不加滤波器时，零输入时的负载电流较大，导致负载上的损耗大，降低了放大器效率。15图2-1-1方案二：每路输出电压仍从0至VDD，无信号输入时，两路的输出的电压同相，负载上的电压为0，输出负载的电压、电流波形如图2-1-2所示。由图可以看到，由于两路同相输出，通过负载的电压近似为0，此时负载电流极小，从而静态功耗很小。当由信号输入时，一路输出脉冲的占空比大于50%，令一路输出脉冲的占空比小于50%，输入信号为正时，
6、输出负载的电压、电流波形如图2-1-3所示。□图2-1-315图2-1-3第三章．系统结构原理及实现功能3.1总体设计思路3.1.1功放的基本知识1.1功放的分类传统的功率放大器主要有A类(甲类)、B类(乙类)和AB(甲乙类)，除此之外，还有工作在开关状态下的D类（丁类）功放。1.2功放的工作原理及特点概述A类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件,其晶体管总是工作在放大区，并且在输入信号的整个周期内晶体管始终工作在线性放大区域，它的优点是输出信号的失真比较小,缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效
7、率为50%,考虑到晶体管的饱和压降及穿透电流造成的损耗,A类功率放大器的最高效率仅为45%左右。B类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50%,因为其晶体管只在输入信号的正半周工作在放大区，在输入信号的负半周是截止的。它的优点是效率理想情况下可达78.5%,比A类的提高了很多，其缺点是非线性失真却比甲类功放大，而且会产生交越失真,增加噪声。15AB类(甲乙类)功率放大器是以上两种放大器的结合,使每个功率器件的导通时间在50%～100%。此类放大器目前最为流行,它兼顾了效率和失真两方面的性能指针,在设计该功率放大器时要
8、设置功率晶体管的静态偏置电路,使其工作在甲乙类状态。这类功放失真小于乙类功放，但其效率比乙类功放要低一些。D类功率放大器又叫开关型功率放大器，现在又有人称之为数字功率放大器。它利用晶体管的高速开关特性和低的饱和压降的特点，效率很高，理论上可以达到1
