高保真音频放大器设计

《高保真音频放大器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、大学2008届本科毕业设计说明书毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：信息与通信工程学院通信工程系专业：通信工程专业设计题目：高保真音频放大器设计指导教师:2008年03月20日第69页共38页大学2008届本科毕业设计说明书毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.1课题研究背景声音的表现形态多样，主要有语言、音乐、音响……[1]随着电声技术的发展，尤其是近年来数字多媒体技术的发展，多媒体计算机和网络已成为人们学习、工作和日常生活中不可缺少的组成部分。一种以电声技术为核心内容，把系统构成，音视频节目、多媒

2、体和网络媒体制作及应用作为主要目的的综合应用型学科——音频技术，便应用而生[2]。音频功率放大器[3]是构成电声系统必不可少的组成部分。几乎所有的电声设备中都包含有必要的放大电路，其类型有很多种，他们大都处在电声设备或电路系统的中间级位置，起着承前启后的作用，主要是将输入的音频信号进行放大（有时也做适当的处理）后，以足够的强度传输给后级的设备（或电路）。高保真、大功率、高效率是对功率放大器提出的普遍要求。音频功率放大器主要由前置级、音调级、功率放大级三部分组成。前置级要求输入阻抗高、输出阻抗小、频带宽、噪声小；音调级对输入信号主要起到提升、衰减作用；功率放大级是音频放大

3、器的主要组成部分，它决定输出功率的大小，要求输出效率高，输出功率大的特点。对整机的要求是高保真、噪声低，由较好的扩音效果[4]。音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。音频频率范围约为20Hz～20kHz[5]，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应（当驱动频带有限的扬声器时频率范围减小，例如，低音扬声器或高音扬声器）。输出功率能力根据应用情况变化范围很宽，从数毫瓦（mW）的耳机，几瓦（W）的电视（TV）或个人计算机（PC）音频，几十瓦的“迷你”家庭音响和汽车音频，到几百瓦和几百瓦以上大功率的家用和商用音

4、响系统，以及剧场或音乐厅音响系统。第69页共38页大学2008届本科毕业设计说明书一种音频放大器的直接模拟实现使用晶体管在线性工作方式下产生一个与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高（至少40dB）。如果正向增益是反馈环路的一部分，那么总的环路增益也会很高。经常使用反馈环路，因为高环路增益可以改善性能，抑制由于正向路径中线性误差造成的失真，并且通过增加电源抑制（PSR）减少电源噪声。1.2国内外发展现状随着半导体器件的出现和发展，放大器的设计得到了更多的自由。就放大器的类别而言，已不限于A类、B类和AB类，而出现了更多类别的放大器[6]。1.2.1A类放大器A

5、类放大器，是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。这种放大器，由于避免了器件开关所产生的非线性，只要偏置和动态范围控制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器。A类放大器在结构上，还有两类不同的工作方式。其中一类是将两个射极跟随器相联工作，其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过，而不使任一器件截止。这一措施的最大优点是它不会突然地耗尽输出电流，如果负载阻抗低于标定值，放大器会短期出现截止现象，在失真上可能略有增加，但不致出现直感上的严重缺陷。另一类可称作为控制电流源型(VCIS)，它本质上是一个单独的射极跟随器，并带有一个有源发射极负载，以达

6、到合适的电流泄放。这一类作为输出级时，需要在开始设计之前就把所要驱动的阻抗是多低搞清楚。A类放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。但效率较低，晶体管功耗大，功率的理论最大值仅有25％，且有较大的非线性失真。由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。1.2.2B类放大器B类放大器拓扑结构没有DC偏置电流，所以功耗大大减少。其输出晶体管是以推拉方式独立控制，从而允许高端晶体管为扬声器提供正电流，而低端

7、晶体管吸收负电流。由于只有信号电流流过晶体管，因而减少了输出级功耗。但是B第69页共38页大学2008届本科毕业设计说明书类放大器电路的音质较差，因为当输出电流过零点和晶体管在通断状态之间切换时会造成线性误差（交越失真）。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。1.2.3AB类放大器AB类放大器是A类放大器和B类放大器的组合折衷，它也使用DC偏置电流，但它远小于单纯的A类放大器。小的DC偏置电流足以防止交越失真，从而能提供良好的音质。其功耗介于A类放大器和B类放大器之间，但通常更接近于B类放大器。与B类放大器电路类似，AB类放大器也需要一些控制