数字控制放大器的设计开题报告

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1、开题报告数字控制放大器的设计一、选题的背景、意义数字放大器技术自问世以来已有长足的进展，现在已普遍应用于日常生活中的各个层面的产品，包括DVD接收器、平板电视及MP3基座。比较各通道的功率级耗电量，即可明显看出这一先进的技术发挥的性能。相较于第一代的功率级，现今可用的功率至少增加十倍，数字放大器的功率级提供的功率如今提升到各通道10W到315W的程度。功率经过提升后，使得更多种消费性电子铲平或其他电子产品能够运用数字放大器的优点（高效率及数字信号完整性等），然而，此一功率级等比增加有其设计方面的挑战。几十年来在音频领域中，A类、B类、AB类音频功率

2、放大器一直占据“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；电路形成从变压器输出到OTL、OCL、BTL形式过程。其基本类型是模拟音频功率放大器，它的最大缺点就是效率太低。全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频设备节能环保的要求，迫使人们尽快开发高效、节能、数字化的音频功率放大器，它应该具有工作效率高，便于与其他数字化设备相连接的特点。D类音频功率放大器是PWM型功率放大器，它符合上述要求。近几年来，国际上加紧了对D类音频功率放大器的研究与开发，并取得了一定的进展，几家著名的研究机构及

3、公司已经试验性地向市场提供了D类音频功率放大器评估模块及技术。这一技术一经问世立即显示出其高效、节能、数字化的显著特点，引起了研究、教学、电子工业、商业界的特别关注，现在这一前沿的技术正迅猛发展，前景一片光明。二、相关研究的最新成果及动态最新的300W功率级能够处理相当大的电流量，例如，德州仪器所发表TAS5261的最大关机电流为17安培。高功率放大器的大部分设计挑战与处理这方面的高电流量有关，必须针对音频路径中的任何组件予以考虑。此外，H桥所需的电压为50V，因此，针对这一设计选择的组件必须能够安全地在此电压下运作。高功率数字放大器的设计挑战包括

4、：1）AMPS问题，包括拓朴及高流量设计等问题；2）必须正确指定SMPS及高流量设计等问题；3）印刷电路板（PCB）设计问题，包括信号线宽度及电磁波干扰（EMI）[1]。通信接收机在很长一段时间内一直用纯模拟电路实现，但随着AD转换器的性能日益提高收机中越来越多的功能可用数字电路来实现。王锐等人给出的Galileo接收机的框图中将对卫星信号的处理分成射频处理和基带处理两个环节[2]。数字自动增益放大器在各种通信接收机中均有着广泛的应用，在李建强等人给出的机载超短波电台接收机设计中，利用Intersil公司的ASIC芯片实现了接收通道中合理的增益分配

5、[3]。随着数字VLSI技术的迅速发展，片上系统（SOC）的设计概念逐渐成为主流。在SOC设计中，各种IP模块的设计与复用起着至关重要的作用。周梅在介绍SOC技术在航电系统设计中的应用时，强调IP的复用能很大程度地提高生产力[4]。随着科技的进步，电视广播逐步进入了数字时代。地面数字电视广播（DVB-T）采用正交振幅调制（QAM），提高了频谱利用率，8MHz频道带宽能传输多套节目内容。此外利用了正交频分复用技术（OFDM），抗多径干扰能力强，使得移动收成为可能[6]。但高效率的数字调制使得射频信号峰均比（PAR）达到10dB以上[7]这对发射机功放

6、线性提出很高要求。为了满足频谱发射模板和接收误码率指标，传统的AB类功率放大器必须工作在深回退状态以达到线性要求[8]。对于典型的1kW数字电视发射机，整机效率只有20％左右。低效率不仅带来了复杂的热设和高运行成本，而且给系统的运行稳定性带来了很大的挑战。采用高效率的Doherty功放是一个很好的解决方法：利用负载调制，提高功率回退时的效率。Doherty功放由两路放大器组成：主功放（carrier）和峰值功放（peaking）。主功放和峰值功放可以是相同的器件，此时为对称Doherty。输入信号幅度很小时，只有主功放工作，负载阻抗在高效率区，C=

7、Zeff；当输入信号包络增大时，偏置在C类的峰值功放也开启，负载阻抗被调制到高功率区ZC=Zpout和Zp=ZPout，增大两功放合成后的饱和功率。配合数字预失真技术，Doherty功放可以实现功率回退下的高效率和高线性。通常，8dB功率回退下，对称Doherty效率比AB类功放有优于10个百分点的提升。由此可见，适合Doherty应用的功率放大器要满足两个条件：1.功率回退时，Zeff下的效率较高；2.从Smith圆图上看，Zeff在以Zpout为参考的VSWR=2的圆附近，这样负载调制过程中，才能同时实现高效率和高饱和功率。当器件工作在高效率条

8、件下，负载失配较大，这有可能使器件的耐用性（Ruggedness）降低。特别是当信号宽带宽、峰均比高时，Doherty应用