资源描述：
《电子设计大赛优秀论文——高效率音频功率放大器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、一、任务设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Q电阻。二、要求1.基本要求（1）功率放大器a.3dB通频帝为300Hz〜340011Z,输出正弦信号无明显失真。b.最大不失頁•输出功率鼻川。c.输入阻抗＞10k,电压放大倍数1〜20连续可调。d.低频噪声电压（20kHz以下）WlOmv,在电压放大倍数为10,输入端对地交流短路时测量。e.在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/放大器总功耗）$50%。（
2、2）设计并制作一个放人倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输岀的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如图1所示。图1屮，高效率功率放大器组成框图可参见本题第四项“说明”。（3）设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，耍求具有3位数字显示，粘度优于5%o1.发挥部分（1）3dB通频带扩展至300llz—20kHz.（2）输出功率保持为200mW,尽量提高放大器效率。（3）输出功率保持为200mW,尽量降低放大器电源电压。（4）增加输出短路保护功能。（5）其它。三.评分标准项「1满分基本要求设
3、计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。50实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项6完成第（2）项25完成第（3）项4完成第（4）项5完成第（5）项10四、说明8Q1.采用开关方式实现低频功率放大（即D类放大）是提高效率的主要途径么一・D类放大原理框图如图2。木设计中如果采丿IJD类放人方式，不允许使用D类功率放大集成电路。2・效率计算屮的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供屯电压（十5V）,不包括“基本耍求”中第（2）
4、、（3）项涉及的电路部分功耗。制作时耍注意便于效率测试。1.在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。作者:龙戈农殷振国刘静(空军工程大学)赛前辅导教师:张安堂王建业文稿整理辅导教师:王立志摘要本系统以高效率D类功率放大器为核心,输出开关管采用高速VMOSFET管，连接成互补对称H桥式结构，放大不失真输出功率大于1W,平均效率可达到7(n左右，兼有输ill1:1双变单电路，单片机实现功率测量显示电路。此外还有输出短路保护及指示、输出音暈电平指示等辅助功能，比较理想地实现了设计指标的要求。一、方案论证与比较
5、根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图4-4-1所示。下而对每个框内电路的设计方案分别进行论证与比较。1.高效率功率放大器(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。这三类功放的效率均达不到题冃的耍求。方案二:采用D类功率放人器。D类功率放大器是用音频信号的幅度去线性调制窩频脉冲的宽度，功率输出管工作在窩频开关状态,通过LC低通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%,所以我们决定采用D类功率放人器。（2
6、）高效d类功率放大器实现电路的选择本题口的核心就是功率放大器部分，采川何种电路形式以达到题n要求的性能指标，是我们成功的关键。①脉宽调制器（PWM）方案一:可选用专用的脉宽调制集成块，但通常有电源电压的限制，不利于本题发挥部分的实现。方案二:采用图4-1-2所示方式来实现。三角波产生器及比较器分别采川通用集成电路，各部分的功能清晰，实现灵活,便J：调试。若介理的选择器件参数，可使其能在较低的电压下工作，故选用比方案。②髙速开关电路PWM调制器高速开关电路%:y04-1-2a.输出方式方案一:选用推挽单端输
7、出方式（电路如图4-1-3所示）。电路输出载波峰一峰值不町能超过5V电源电压，最大输出功率远达不到题H的慕本耍求。4-1-3负载电阻*2方案二:选用II桥型输出方式（电路如图414所示）。此方式对充分利用电源电压，浮动输出载波的峰一峰值可达10V,有效地提高了输出功率，且能达到题忖所有指标要求，故选用此输出电路形式。b.开关管的选择°为提高功率放大器的效率和输汨功率,开关管的选择非常重耍，对它的要求是高速、低导通电阻、低损耗。+5VpEqiltw^O。黑动務号输入2图4-lr4方案一:选用晶体三极管、IG
8、BT管。晶体三极管需耍较大的骡动电流,并存在储存时间，开关特性不够好,使整个功放的錚态损耗及开关过程中的损耗较大;IGBT管的最大缺点是导通压降太大。方案二:选用VMOSEET管。VMOSEET管具有较小的驱动电流、低导通电阻及良好的开关特性，故选用高速VMOS曲T管。①滤波器的选择方案一:采用两个相同的二阶Butterworth低通滤波器。缺点是负载上的高频载波电压得不到充分衰减。方案二:采用两个相同的四阶Buttcnvor
