高效音频功率放大器的设计.doc

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1、摘要本次设计的音频功率放大器采用D类功率放大器形式，用音频信号的幅度去线性调制高频脉宽的宽度，然后通过LC低通滤波器后输出音频信号。再通过差动式的减法电路构成信号变化电路，将双端输出变为单端输出，最后通过真有效值转换芯片和单片机完成功率的测量。该电路性能良好、效率高、成本较低。关键词：音频功放；D类功率放大器；真有效值转换；单片机ABSTRACTThisdesignusingtheaudiopoweramplifierpoweramplifierform,ofDwithaudiosignalampl

2、itudemodulationhigh-frequencypulsewidthtolinearwidth,andthenthroughtheLClowpassfilteroutputaudiosignalafter.Againthesubtractioncircuitbydifferentialcircuit,asignalchangeswilldoubletheoutputintotheocloutput,finallythetrueRMSconversionchipsandsingle-chip

3、commputercompletespowermeasurement.Thiscircuithasgoodperformance,highefficiencyandlowcost.Keywords:Audiopoweramplifier;Dclasspoweramplifier;TrueRMStransformation;Microcontroller高效音频功率放大器的设计目录摘要IABSTRACTII第1章前言1第2章设计要求和方案选择22.1设计任务和基本要求22.2设计方案22.3方案确定2

4、2.3.1高效功率放大电路的选择22.3.2信号变换电路42.3.3功率测量电路4第3章D类功率放大器的基本原理63.1D类功率放大器基本原理63.2D类功率放大器的性能63.3D类功率放大器的主要性能指标7第4章硬件电路的设计94.1功率放大器的设计94.1.1音频前置放大电路94.1.2三角波产生电路124.1.3脉宽调制电路154.1.4驱动电路164.1.5功率输出电路174.1.6滤波电路174.2信号变换电路和功率测量电路的设计194.2.1信号变换电路194.2.2功率测量电路204.

5、3电源电路设计224.4系统总图22高效音频功率放大器的设计第5章软件设计24第6章结束语26致谢27参考文献28附录1：系统总图29附录2：源程序30第1章前言音频功率放大器简称音频功放，它用于放大20kHz～20kHz的音频信号，推动扬声器发声，凡发声的各类消费电子产品中都要用到音频功放，比如免提电话、手机、便携GPS、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等。音频功率放大器具有特点有：（1）输出功率大；（2）失真小；（3）噪声低。几十年来再音频领域中，A类、B类、AB类音频功率放大器一直占

6、“统治”地位，其发展经历了几个过程：电路形成从变压器输出到OTL、OCL、BTL形成过程。其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。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。D类放大器是一种输出开关状态信号的放大器。当输出功率开关管导通，开关管所承受的压降很小，在理想情况下值应是零，并且当输出功率开关管关闭

7、，流过放大器的电流为零。所以无论在开关导通还是关闭，消耗在放大器内部的功率都很小，这就提高了效率，需要更少的电能消耗和更小的散热器。D类功率放大器工作于开关状态，理论效率可达100%，实际运用可达80%以上。功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减少散热器的尺寸，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，不会引起非线性失真。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公司已经向市场提供了D类音频功率放大器评估

8、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，引起了各领域的特别关注。在不久的将来，D类功率放大器必然取代传统的模拟音频功率放大器。-39-第2章设计要求和方案选择2.1设计任务和基本要求设计一个高效率音频功率放大器，功率放大器的电源电压为+5V（电路中其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。技术参数：（1）通频带为300～3400Hz，输出正弦信号无明显失真；（2）最大不失真输出功率≥1W；（3）输入阻抗＞10KΩ，电压放大倍数1～