D类音频功率放大器
目录
摘要 (2)
第一章引言 (4)
第二章音响的基础知识 (5)
1、声音的基本特性 (5)
2、音响的结构及参数 (5)
3、放大器的技术指标 (5)
第三章放大器的简介 (8)
1、放大器的种类 (6)
(1)A类放大器 (6)
(2)B类放大器 (6)
(3)C类功率放大器 (7)
(4)D类功率放大器 (7)
2、 D类功率放大器的原理 (8)
第四章 D类放大器的设计 (10)
1、一般D类功率放大器的组成情况和分类 (10)
2、各单元电路的作用介绍 (10)
(1)前置放大器 (10)
(2)脉冲宽度调制（PWM）电路 (11)
(3)三角波发生器 (11)
(4)驱动控制电路 (12)
(5)H桥式功率放大电路（功率输出电路） (12)
(6)输出低通滤波器 (13)
(7)负反馈电路 (14)
(8)电平指示电路 (15)
(9)音频功率放大器的供电电源 (15)
3、部分电路的结构 (17)
(1)死区校正和全桥驱动 (17)
(2)自举 (17)
(3)全桥结构 (18)
第五章 D类功率放大器的单元电路设计 (20)
1前置放大电路 (20)
2三角波产生电路 (20)
3脉冲调制电路 (21)
4驱动控制电路 (22)
5功率输出电路 (22)
6滤波器电路 (23)
7电平指示电路（音量显示电路） (23)
8供电电源电路 (24)
第六章 D类音频功率放大器的整体电路结构及结论 (25)
结论 (26)
参考文献 (28)
附录 (29)
摘要
近几十年来在音频领域中，A类，B类，AB类音频功率放大器（额定输出功率）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；电路形式从变压器到OTL，OCL，BTL 形式过程。其最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。A类音频功率放大器的最高工作效率为50%，B 类音频功率放大器的最高工作效率为78.5%，AB类音频功率放大器的工作效率则介于两者之间。但是无论A类，B类还是AB类音频功率放大器，当它们的输出功率小于额定输出功率时，效率就会明显降低，播放动态的语言，音乐时平均工作效率只有30%左右。音频功率放大器的效率低就意味着工作时有相当多的电能转化成热能，也就是说，这些类型的音频功率放大器要有足够大的散热器。因此A类，B类，AB类音频功率放大器效率低，体积大，并不是人们理想中的音频功率放大器。
在本文中的D类音频功率放大器的功率器件受一高频脉宽调制信号（PEM）的控制，使其工作在开关状态，理论上其效率可以达到100%，但其不足之出在于会产生高频干扰及噪声，但是若精心设计低通滤波器及合理的选择元器件参数，其音质噪声完全能够满足人们的需求。本文中具体论述了一种基于晶体管的D类音频功率放大器的设计组成与实现方法。
关键词：D类音频功率放大器；PWM调制器；H桥功率放大器电路。
Summary
In the audio frequency field in near these decades, As, Bs,and the AB amplifier of power of audio frequency (specified output power ) has been occupying the position of " ruling " all the time，Several pieces of course such as its experience: The devices used are from the electron tube , the course of the integrated circuit that the transistor reaches; The circuit makes up from in charge of recommending the course onlying to; The form of the circuit is from voltage transformer to OTL, OCL, BTL form course. Its most basic type is an analogue audio frequency power amplifier, its greatest shortcoming is that the efficiency is too low. The supreme working efficiency of the A amplifier of power of audio frequency is 50%, the supreme working efficiency of the B amplifier of power of audio frequency is 78. 5%, the working efficiency of the AB amplifier of power of audio frequency lies between the two. But no matter As, Bs or the AB amplifier of power of audio frequency, when their output power is smaller than amount output power, efficiency can reduce obviously, broadcast dynamic language , only 30% about working efficiency have on average at the music. Audio frequency power amplifier weak to is it there is quite a lot of electric energy that is transformed into heat energy when working to mean, that is to say , the amplifiers of power of audio frequency of these types should have enough big radiators. So As, Bs and AB power amplifier weak audio frequency have, heavy volume have, audio frequency power amplifier, people of ideal.
In D in the article audio frequency power device , power of amplifier modulate the control of the signal (PEM ) by one high-frequency pulse width originally, make it work in switch state, efficiency its in theory can up to 100%, but a insufficient one its is it is it can produce high frequency interfere and noise to lie in to appear, but if design the low open wave filter and rational choice components and parts parameter meticulously, its tone quality noise can meet people's demands.
Keyword: D amplifier of power of audio frequency; PWM modulating device ; Amplifier circuit of power of H bridge.
第一章引言
全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频节能环保的要求，迫使人们尽快研究开发高效，节能，数字化的音频功率放大器。它应该具有工作效率高，便于与其他数字设备相连接的特点。模拟功率放大器通过采用优质的元件，复杂的补偿电路，深负反馈，使失真变的很小，但大功率和高效率一直没有很好的解决。D类音频功率放大器是PWM型功率放大器，它工作于开关状态下，符合上述的要求。
传统的音频功率放大器工作时，直接对模拟信号进行放大，工作期间必须工作于线性放大区，功率耗散较大，虽然采用推挽输出，减小了功率器件的承受功率，但在较大功率情况下，仍然对功率器件构成极大威胁，功率输出受到限制。此外，模拟功率放大器还存在以下的缺点：
电路复杂，成本高。常常需要设计复杂的补偿电路和过流，过压，过热等保护电路，体积较大，电路复杂。
效率低，输出功率不可能做的很大。
D类开关音频功率放大器的工作基于PWM模式：将音频信号与采样频率比较，经过自然采样，得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波，然后经过驱动电路，加到功率MOS的栅极，控制功率器件的开关，实现放大，将放大的PWM信号送入滤波器，则还原为音频信号。
D类功率放大器工作于开关状态，理论效率可达100%，实际的运用也可达80%以上。功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的尺寸，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，而且不会引入非线形失真。
对于高电感的扬声设备，在设计电路的时候，是可以省去低通滤波器（LPF），这样可以大大的节省体积和花费。而且有更高的保真度，这一点，在国外的5V D类音频功率放大器中已经得到了运用，如：TEXAS公司的TPA2002D2。
近几年，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，引起了科研，教学，电子工业，商业界的特别关注。不久的将来，D类音频功率放大器必然取代传统的模拟音频功率放大器。
第二章 音响的基础知识
1 声音的基本特性
音量：它与声波的物理量“振幅”有关，声波的振幅大，人耳就感觉声音响，音量大，反之，则声音轻，音量小，音量的大小是人耳听音的主观感觉。
音调：是人耳对声音调子高低的主观感觉，声调的高低与声音的物理量“频率”对应。
人耳的听觉范围：20Hz —20KHz 称之为可听声，低于20Hz 称为次声，高于20KHz 称为超声，人耳对3KHz —4KHz 的声音最为敏感。
音色：又叫做音品或音质，它是由声音的波形决定的，电子管功率放大器的偶次谐波多，奇次谐波少，声音柔美，甜润，晶体管功放奇次谐波多，声音冷艳，清丽。
2 音响的结构及参数
前置放大器和功率放大器，前置放大器承担控制任务为主，对各种节目源信号进行选择和处理，对微弱信号将其放大到0.5—1V ，进行各种音质控制，以美化音色。功率放大器，承担放大义务，是将前置放大器输出的音频信号进行功率放大，以推动扬声器发声。有电压放大和电流放大之分，要求是宏亮而不失真。
3 放大器的技术指标
（1） 额定功率
音响放大器输出失真度小于某一数值（γ＜1%）的最大功率成为额定功率，表达
式：L
R U P 2
00=，0U 为负载两端的最大不失真电压，L R 为额定负载阻抗。
（2） 测量条件
信号发生器输出频率为1KHz ，电压U i =20mV 的正弦信号。功率放大器的输出端接额定负载电阻R L （代替扬声器），输入端接U i ，逐渐增大输入电压U i ，直到U o 的波形刚好不出现失真，此时对应的输出电压为最大输出电压。测量后应迅速减小U i ，以免损坏功率放大器。
（3） 频率响应
放大器的电压增益相对于中音频f 0（1KHz ）的电压增益下降3dB 时所对应的低音音频f L 和高音音频f H 称为放大器的频率响应。
测量条件如下：调节音量控制器使输出电压约为最大输出电压的50%，输入端接音调控制器，使信号发生器的输出频率从20Hz —20KHz （保持i U =20mV 不变）测量负载电阻上对应的输出电压0U 。
（4） 输入灵敏度
使音响放大器输入额定功率时所需要的输入电压（有效值）成为灵敏度。 （5） 噪声电压
使输入为零时，输出负载L R 上的电压称为噪声电压。
测量：使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用示波器观察输出负载L R 的电压波形，用交流电压表测量其有效值。
第三章 放大器简介
1 放大器的种类
功率放大器按照信号导通角，可分为：A ，B ，C 和AB 类四类，其情况简述如下：
(1) A 类放大器
我们省略电路的构造直接从特性曲线来讨论工作状态，见图3-1中左边为晶体管输入特性，固定置偏所形成的工作点在Q 点，当正弦音频信号输入时，其幅度未超出线形范围，集电极工作状态处于截止区和饱和点之内，集电极电流为完整的全周导通的正弦波，此时导通角为180度，（导通角是以最小值至最大值之间占全周的部分来计算，全周导通时为180度）。这种放大状态失真度较小，但是，当无交流输入时，有约一半幅度（Q 点）的直流电流，其损耗为CC CO V I *，故效率是最低的，低于50%，所以这种A 类功率放大器仅用于很小功率的收音机，助听器中，也有用也高级的Hi —Fi 功率放大器中。
图3-1 A 类音频功率放大器，在输入信号最大时，为了晶体管不截止，而设定V B
(2) B 类放大器
图3-2 B 类音频功率放大器，晶体管截止极限设定V B
如图3-2所示，静态置偏为Q 点，处于截止点上，因此信号输入时，只有半周导通（导通角为90度）。集电极输出半个正弦波。这种状态失真度就很大了，所以一般乙类放大器都用双管做成推挽式，每个管子工作半周构成完整的正弦波以减少失真。乙类状态的最大优点是无信号时原则上没有直流电流，因而没有直流功率损耗，效率超过50%，但是由于曲线起始端的非线形，常将推挽放大器的两管均少量正向置偏，其导通角大于半周，故效率不能做得很高达60%～70%，工作介于AB 类之间，故又称为AB 类功率放大器。其情况如图3-3，图3-4。
t
图3-3 SEPP
图3-4 AB 类和B 类放大器
(3) C 类功率放大器 情况如图3-5，
图3-5 C 类放大器，仅不要导通时间设置VB
静态置偏点在截止点之下，当信号输入时只有超过偏置点部分的管子才能导通，效率更高，但由于失真过大，难用于音频功放，一般多用于高频功放做为陪频器使用，集电极电流呈脉冲状，谐波丰富，再用高Q 电路调谐于二次谐波输出完整波形的倍频正弦波。
(4) D 类功率放大器
以上各类放大器介绍可知，影响放大器效率的基本因素是无信号时的工作电流，所形成的直流功率损耗。无信号时电流愈大则直流损耗越大，效率越低。为此，要提高效率则应降低工作点，使无信号输入时，也没有直流损耗。但是，信号导通角逾小波形的失真则愈大，输出信号中谐波成分增加，这两个要求是相矛盾的。
如果输入波形其他边沿很陡峭，降低工作点后，对导通角影响很小，那么失真劣化不大而效率又可以得到提高。波形陡峭的极端状态时输入信号为矩形波，这种波形，无论偏置如何变化，由于前后边沿是垂直升降的，导通状态都不会发生变化，这样就
Ib Vb
Q
诞生了工作于脉冲放大状态的D类功率放大器。
D类放大器工作于开关状态，无信号输入时无电流，而导通时，没有直流损耗。事实上由于关断时器件尚有微小漏电流，而导通时器件并没有完全短路，尚有一定的管压降，故存在较少直流损耗，效率不能达到100%，实际效率在80%～90%，是实用放大器中效率最高的。
正是由于D类放大器的效率高，100瓦输出的设备，直流功耗就十几瓦，故散热器就几个平方厘米，连电路板都可以做的很小，大大减小了体积和重量。并且由于工作比音频高10余倍的脉冲状态，电源整流纹波对电路工作影响会很小。
2 D类功率放大器的原理
D类功率放大器的工作过程是：当输入模拟音频信号时，模拟音频信号经过PWM 调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经过功率低通滤波器带动扬声器发声。当输入PCM数字信号时，数字信号经PCM-PWM转换器，转变成为PWM脉冲信号，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经低通功率滤波器带动扬声器工作。
音频PWM编码可以从两种途径获得，一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频；二是对其他编码的数字音频，如CD的PCM编码，通过数字信号处理技术变换成PWM音频编码。CD和DVD碟片上输出的音频信号是数字化的，若采用普通的模拟功放机进行放大，则播放机进行解码后再经过数模变换，变成模拟音频后再送到功放电路中。而采用数字功放(D类音频功放)后，就可把解码后的PCM数字音频信号直接进入数字信号处理电路处理成PWM码进行放大，省去了播放机中的数模变换和
数字功放中的模数变换二个较贵重部分，这样不但音质受损少，成本也可降低。
D类功率放大器的电路工作方式为开关状态，其原理方块图如图3-6，波形图如图3-7 所示。
从图3-6的结构可知，
两个放大器反相连接，实际
上构成推挽状态，起到开关
的作用去控制与电源串联的
负载回路（RL），低通滤波器LPF可以滤去脉冲波的高频
部分，得到基波成分，所以
实际上成为数/模（D/A）转
换电路，重新将脉冲波还原
成为弦波。从电路结构看，
当两支形状短路阻抗为0，
开路阻抗无穷大时，电路的
效率为100%。因为扬声器是感性负载，对于高电感的扬
声器如中频扬声器，D类功放
图3-6D类音频功率放大器原理方块
图
输入
输出
输入
图3-7 将正弦波变为脉冲波的脉宽调制电路
可以不用接低通滤波器，直接与扬声器相联。
图3-7表示如何将正弦波转化为脉冲波，让脉冲波的宽度受正弦波幅度的调制，称为PWM信号，即“脉宽调制”信号。这里没有应用一般概念的A/D变换电路，而是用一个幅度与放大的正弦信号近似的三角波，共同作为变换器输入，相当于反相比较器。当三角波幅度大于正弦波幅度部分，变换电路输出“1”；而三角波幅小于正弦波幅时，变换电路均输出“0”；这样即将输入的正弦信号变为宽度随正弦信号波幅度变化的PWM波。
D类功率放大器使用的开关管采用功率型MOSFET，即大功率场效应管，并为保证足够的激励电压而设有驱动电路，使FET能充分的开启和关断，其电路结构如图3-8。
图3-8 功率输出级结构说明
图3-9是PWM波的频谱，当放大单一的频率正弦波时，其频谱中除低频段存在与输入信号相同频率的基波成分外，还存在各次谐波的频谱。因此用LPF低通滤波器就可以滤去高频谐波而得到正弦基波成分，因此，可使数模转换电路非常的简化。
图3-9 PWM波频谱
由上可知D类功率放大器效率高，发热损耗小，可以降低电源容量，减小体积和自身散热器的体积。
第四章D类放大器的设计
当前的电子器件倾向于便携和小的尺寸，音频功率放大器采用了D类技术，D类功率放大器由于它的高效率，理论上可以达到100%，而受到关注。D类放大器的输出级是CMOS的功率晶体管组成，提供扬声器负载需要的大量的电流，这些晶体管工作在或者是截止状态，或者是线形区，而不是饱和区，由于晶体管只是工作在周期间的一小部分是激活的，减小了开关的导通损耗。高的效率也因此成为可能，效率受D类输出级的晶体管的导通电阻（Ron）影响。
图4-1 D类音频功率放大器的结构框图
图4-1是D类功率放大器的简单框图，D类音频功率放大器在工作方式上与产生控制PWM电压信号的开关电源相似。
1 一般D类功率放大器的组成情况和分类
图4-2所示为一般的D类音频功率放大器的组成情况，它主要是由PWM波产生电路，功率放大电路，滤波电路和负反馈电路四部分组成。
图4-2 一般D类功率放大器的总体结构
D类音频功率放大器根据开关放大器的工作方式不同，又分为两种类型：
(1)电压开关型D类功率放大器：使放大器工作时，开关上的电压波形为方波。
(2)电流开关型D类功率放大器：使放大器工作时，开关上的电流波形为方波。2各单元电路的作用介绍
(1)前置放大器
前置放大器是在功率放大器之前而加入的一级放大电路。其目的是对输入的功率放大器的各种信号源进行加工处理，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其和功率放大器的输入灵敏度相匹配。对其要保证低噪声，高信噪比，高转换速率，输出电阻
要小及频带要宽等要求。为此在差分输入对管要选用低噪声优质的结型场效应管，运算放大器应选用低噪声，高速器件，电阻电容选用高精度，高稳定度及高质量元件。
(2) 脉冲宽度调制（PWM ）电路 PWM 调制器也称为脉冲宽度调制器。该电路的作用是把加在它的输入端的模拟信号变成宽度或者占空比与输入信号成正比的脉冲。它由三角波产生器(有的公司生产的D 类功率放器中使用锯齿波发生器)电压比较器和驱动功率场效应晶体管的栅极驱动电路组成。三角波产生器是利用恒定电流对一个电容器的充电和放电而形成三角波。三角波的频率就是D 类音频功放的振荡器频率，它是固定的。
脉宽调制电路即PWM 控制电路，实质上是一个电压比较器，如图4-3所示。它的同相端输入前置放大器的输出信号电压，它的反相端输入锯齿波电压。这两个电压
图4-3 图4-4
经比较后，输出与音频信号幅度值成正比的脉宽信号。在A 点以前，音频信号电压大于锯齿波电压，比较器输出高电平（接近Vcc 电压）；在A 点以后，B 点以前，锯齿波电压高于音频信号电压，则比较器输出低电平；在B 点以后C 点以前，音频信号电压又高于锯齿波电压，则比较器输出高电平。这样，由比较器输出脉冲宽度与音频电压信号幅度成正比的PWM 信号。
将音频信号电压，锯齿波电压及比较器输出的PWM 信号画在一起如图4-4所示。由图可以看出，锯齿波的电压幅值是2Vcm ；输出的脉冲宽度与音频信号电压的幅值成正比。音频信号电压为0时，输出脉冲占空比为100%；输出脉冲的频率等于锯齿波的频率soc f 。
脉冲宽度调制电路将直接影响音频功率放大器的性能指标。对于高频载波三角波，为了减小输出音频信号的非线形失真，要求三角波信号的两个斜边对称且具有高的线形度。对于载波频率的要求，理论分析表明，载波频率越高，功率放大器的输出高频干扰越容易滤除，输出波形失真也越小；但功率放大器的开关频率也升高，这将大大的增加开关器件的开关损耗，造成功率放大器的效率下降。因此，一般载波信号（三角波）的频率和调制信号（取正弦波）的频率满足如下关系：
T s f f )20~10(
其中，s f 为载波信号频率，T f 为调制信号的频率。功率放大器的通频带为10KHz ，取三角波信号的频率为120KHz 。 (3) 三角波发生器
三角波发生器电路采用迟滞过零比较器加反相积分器组成的典型电路结构，为了保证三角波在高频输出信号下的线形度及PWM脉冲信号边沿的陡峭度，运算放大器及电压比较器均采用高速的器件。
(4)驱动控制电路
对于驱动控制电路的要求一是把PWM信号整形成前后沿更加陡峭的脉冲；二是能倒相形成PWM和PWM两个脉冲以满足H桥功率开关管的要求；三是为防止同一桥臂上两功率管直通，PWM和PWM两脉冲之间要有一定的死区时间；四是应具有保护功能，当负载出现过流或短路时，应封锁PWM和PWM脉冲信号输出。
(5)H桥式功率放大电路（功率输出电路）
功率输出电路通常由两只功率MOSFET管组成，并采用双电源供电，脉冲宽度调制器所输出的两路脉冲信号决定这两只功率MOS-FET管的状态，一路脉冲信号加在MOSFET管vT1的栅极，控制它的状态，另一路脉冲信号加在MOSFET管v 的栅极，控制它的状态。由于两路脉冲信号的极性是相反的，当VT1导通时，VT2截止，电流经过低通滤波器进入负载(扬声器)，从接地端流出来；当ＶT1截止时，VT2导通，进入负载的电流方向相反。注意，此时负载的一端是接地的。
为了提高输出功率和除去单电源供电时输出信号的直流成分，一些厂家的D
类放大器以BTL方式连接(如图4所示)。使扬声器两端的直流电压为OV。在图4中，脉冲宽度调制器输出的两路脉冲信号决定这四只功率MOSFET管的状态，一路脉冲信号(在驱动电路内部分为两路)加在功率MOSFET管VT1和VT2的栅极上．控制VT1和vT2的状态；另一脉冲信号加在功率MOSFET管vT3和VT4的栅极上．控制VT3和vT4的状态。由于两路脉冲信号的极性是相反的，当vT1和VT3导通时，vT2和VT4截止，电流经过低通滤波器进入负载；当VT1和
VT3仍截止时。VT2和VT4导通，电
流进入负载。注意，在BrL方式连接
电路中，负载是不接地的。
一般的我们采用H桥式功率放
大器。H桥式功率放大器的简单电路
图如图4-5所示。
它由两个N沟道MOSFET及两
个P沟道MOSFET，反相器及接在
OUT+和OUT-端的负载R组成。四
图4-5 H桥式功率放大电路典型图
个MOSFET管及负载连接成“H”的
字样，所以成为H型桥式功率放大器。
放大器的输入信号由PWM控制器的输出信号分成两路提供：一路直接接在左端输入端；另一路经反相器后接在右端输入端。两个输入端的相位总是相反的。如图4-5所示，右端的是同脉宽的负脉冲。
该功率放大器的工作原理如下：左端输入正脉冲，则右端输入负脉冲（其脉宽相同）。左边的P沟道MOSFET截止，N沟道MOSFET导通；与此同时右边的P沟道MOSFET导通，N沟道MOSFET截止。如果把MOSFFET 看作开关，则可画成如图
4-5的状态。电流从Vpcc流经R后流入PGND，电流方向从扬声器右边流向左边其结果如图4-6所示；当左端输入负脉冲时，则右端输入正脉冲，电流方向从扬声器左边
图4-6 图4-7
流向右边，其结果如图4-7所示。由于负载的电阻阻抗很小，一般为4～8Ω，所以流过R的电流很大，实现了功率放大的目的。H桥式功率放大器的损耗很小，主要是MOSFET的导通电阻及输出纹波电流。线性功率放大器的效率一般在50%以下（A类功率放大器），而D类功率放大器效率可达到75%～90%（与负载阻抗大小有关，负载阻抗大时效率更高一些）。
H桥式功率放大器的任务就是把PWM信号中的调制信号解调出来，即开关式功率放大器就是一逆变器电路。对于逆变器的设计首先要选择开关频率高，导通电阻小的场效应管；其次应采用H桥式逆变电路，目的是使输出电压摆幅可以升高到接近于两倍的电源电压，增大功率放大器的最大不失真输出功率；再者为了减少输出电压的非线性失真，逆变器的输出端应接入LC低通滤波器。
(6)输出低通滤波器
功率输出电路送到负载的信号是一串脉冲，脉冲的占空比和加在脉冲宽度调制器输入端的模拟信号幅度成正比，但是脉冲包含的基频和谐波是有害的，必须通过低通滤波器(Low pass filter)把基频和谐波(超高频)信号滤除，仅留调制音频信号(模拟信号)的部分,用以驱动扬声器。
低通滤波器的截止频率决定功放频率响应的高频上限。此高频上限随着输出负载不同而改变，可选30～40kHz。低通滤波器的电感器中流过的电流很大，电感线圈的电阻和电容器的等效串联电阻都会消耗功率，也就是说，输出低通滤波器会降低D类功率放大器的效率，必须使用等效串联电阻小的电感器和等效串联电阻小的电容器。用二阶低通滤波器时需要的元件数量少，成本低，对高频的衰减作用要差一些。用四阶低通滤波器需要的元件数量多，成本增高，对高频的滤波效果要好过二阶低通滤波器。提高开关频率可以降低电感器和电容器的数值，从而可以使用体积较小的电感器和电容器，便于布置印制电路板，也可以帮助降低I~OSFET管的开关损耗。同样无源元件的高频损耗也会引起效率下降。在设计时应当在这些互相矛盾的因素之间进行折衷，通常该电路采用功率损耗较小的二阶低通。
低通LＣ滤波器的形式除了巴特沃斯滤波器外，也可以使用切比雪夫滤波器、椭圆滤波器。虽然贝塞尔滤波器的相位特性、线性度在上面提到的几种滤波特性中是最好的，但是其幅频响应的衰减特性的陡峭程度不如其他几种滤波电路，所以在D类功率放大器中不宜使用贝塞尔滤波器。需要注意的是组成低通滤波器的元件(L1、C23、
C24)参数不能随意改变，其取值应该根据扬声器的阻抗凤、最高通过的频率厂c 以及电路的Q 值要求来确定的。其中fc 通常在30～40kHz( f C =l ／27πLC )，Q 值在0．7～0．53之间效果最佳(Q=R LC /L)，若Q 值小，则高频响应高端下降得较早，不过下降斜率较小因而电路较稳定；Q 值等于0.7时，响应最平坦，截止频率点前后变化最均匀；如果Q 值高于0.7的话，则会使频率响应在fc 处出现较大幅度的上冲， 导致频率变化剧烈， 因此不宜采用。除了用二阶低通滤波器，也可以使用由电感器和电容器等无源元件构成的四阶低通滤波器。
综上所述，在H 桥功率放大器及负载之间加一个低通滤波器是必须的。如果没有低通滤波器，在负载上的纹波电流会显著地降低效率，并且会干扰其它电子设备。一种简单的LC 低通滤波器如图4-8所示。
该低通滤波器在负载阻抗为4Ω时，L1=L2=15μH ，C1=C2=2μF ，负载阻抗增加时，C1，C2可适当的减小。
(7) 负反馈电路
为了稳定D 类音频功率放大器的增益并优化频率特性，D 类音频功率放大器通常设计有反馈放大器(如图4-9所示)。
图4-9 负反馈电路结构
反馈放大器是一个差动放大电路，、它把脉冲宽度调制器的两路相位相反的脉冲宽度调制信号Ｖ+和Ｖ－转换成单端电压信号ＶF 利用数字功放技术生产整机时，音量调节方法通常会成为机种档次的分界线。简单的方法通常像传统模拟功放那样用电位器衰减模拟信号的输入幅度，实现音量衰减。这种方式数字信号的量化比特率得不到充分利用，小音量时信噪比下降，动态范围变小，而且也不能用于数字音频直接输入的系统。较好的方法是采用调节电源电压的方式来衰减音量，以改变加到低通滤波器上的脉冲电压幅度来改变输出功率，这样量化比特率可充分利用。由于电压下降，量化噪声也随之下降，所以音量减小了，但信噪比和动态范围仍能保持不变。由于功放电源的功率较大，改变电源电压不能用电阻衰减或分压方式来实现，必须从电源整流稳压部分开始。有些公司采用的方法是在数字稳压电源的DC —DC 逆变过程中，改变占空比来改变最终输出电压。这类方案目前还只应用在分立元件做功率输出部分的整机
图4-8 简单的LC 低通滤波器
PWM 号输入
信号
输出
中采用，集成化数字功放通常仍用衰减模拟输入信号的方法来调节音量。
(8) 电平指示电路
电平指示电路是性能比较优良的收录机，录音机常有的电路。结构简单的电平指示电路如图可见，信号由左端输入，驱动LED 显示。
也可采用加了放大器的电平指示电路，如图4-11所示。由于加入了放大器，指示灯与负载隔离，同时提高了指示灵敏度。
(9) 音频功率放大器的供电电源
音频功率放大器的供电问题， 大都采用50Hz 交流
电力网供给，然而其内部的用电器件却都采用直流供电。显然，这就需要将电力网供给的交流电转换为直流
电，以按照各自用电器件规定的电压和电流供给。这就
是我们将要介绍的音频功率放大器的供电电源。其内容
涉及到供电电源类型及优缺点，设计时需考虑的问题以及抗干扰等。
音频功率放大器的供电电源，主要有三种类型，即：非调整电源、线性调整电源和开关模式电源。在这三种类型的电源中， 非调整电源将是最有成本效益的选择方案。下面就介绍以下三种供电电源的特性：
1 非调整电源
电源是由变压器，整流器和滤波电容器组成的，属于线l 生调整电源最简单的一种供电电源。
(1) 它的要优点是
简单可靠，而且便宜(相对来说，传统的铜线铁芯电源变压器也许是放大器中最昂贵的部件)。
不存在开关频率而带来的不稳定性和高频干扰的可能性。
放大器可在瞬态峰值上馈送较高的功率，这一点正是放大器所需要的特性。 (2) 非调整电源的缺点主要是
在直流输出电压中呈现有值得注意的纹渡。这对放大器来说， 需要考虑电源抗干扰比这一指标。
电源变压器相对地将是沉重且大体积的部件。同时． 变压器初级线圈的接头需根据不同国家及它们的电源电压而作改变。
桥式整流器在二极管关闭的瞬间将100Hz 的重复率产生脉冲，且随着供电电流的增大这一情况将进一步恶化。这说明，采用非调整电源，而不采用开关电源，并不意味着射频干扰会全部沉寂。
２ 调整型调整电源
调整电源是在非调整电源(亦即整流部分)的基础上，再增设自动调压器部分而构成的。其中，非调整电源提供一个非稳定的直流电压，而自动调压器部分则将此非稳定的直流电压通过调整元件后在负载上得到一个稳定的直流电压。通常又称为稳压电源。
它的主要优点是：
图4-10 简单的电平指示电路
图4-11 带放大器的电平指示电路
(1)直流输出电压稳定，纹波很小，可以放宽放大器对电源干线抗干扰的要求。
(2)面对电网电压的变化．可提供恒定的音频功率输出。
(3)为了防止放大器出现直流事故时存在的电子线路失效的几率，可配置保护电路，以免供给电源受损。
线性调整电源的缺点主要是：
(1)电路结构复杂．潜在地较为不可靠。因为元器件的增多必然会降低总的可靠性，再加上保护电路本身也将需要某些种类的反馈保护特性，如果放大器因输出器件遭到损坏则调压器部分也可能被损坏。
(2)造价相对比较昂贵。一般来说，它至少需要增加两个大功率晶体管。还要增加相关的控制电路和过流保护。这些功率器件都还需要散热和硬件安装以及短路检测电路等，必然台使造价昂贵。
(3)对于不同的电网电压，电源变压器的初级接线端接线，也必须予以改变。
(4)集成电路式的调压器根据电压和电流的要求，通常是不可使用的。必须采用分离元件的电路设计，且通常不能以OEM方式购置(除非以不经济的高成本作为代价)。
(5)可能出现严重的高频不稳定性问题，或者是本身出问题，也可能是与被供电的放大器一道出问题。其原因可能是谪压器的输出阻抗大概会随频率升高而增大，这会导致某些高频的不稳定性。
(6)放大器不再能对瞬态峰值信号馈送更高的功率。
(7)对于瞬态电流需求的反应大概是慢速的，因此影响了转换效率指标。
3 开关模式电源
开关模式电源是一种采用脉宽调制或脉冲频率调制式的开关电源。其调整元件工作在开关状态，通常是由取样电压与基准电压比较后得到的差动信号，去控制振荡器输出的脉冲宽度或脉冲频率．井将这些脉冲串放大后去控制开关管的导通与截止．于是得到一系列宽度可变的矩形渡电压．最后通过高频滤波即得到平滑的直流电压输出。
开关模式电源的主要优点是：
(1)纹波比非调整电源要小得多．与线眭调整电源相比．虽然不如好的线性惆整电源设计更好但典型值为20m V(峰一峰值)。
(2)没有笨重的电源变压器，在总的设备重量上显著地减轻了这对于广播设备来说是重要的。
(3)能够以OEM方式购置。因为开关模式的设计是专家们的特殊性工作．OEM方式购置几乎是强制-性的。
(4)在放大器出现危险的直流偏调情况下，开关模式电源可设计成使其进入关闭状态。
(5)对于整个世界范围内可提供的电网电压，无需调节就可以正常地工作，即使电压不同，仍能给出相同的音频功率其适应电压范围，一般为90～260V。
开关模式电源的缺点主要有：
(1)属高频干扰的多发源，欲从音频输出中全部消除高频干扰是极端困难的。
(2)100Hz纹渡不可忽视，必需在放大器中采取电源抗干扰预防措施。
(3)电路结构要比非诃整电源复杂得多．因此可靠性要下降。
(4)对瞬态电流需求的反应可能是比较慢的。
总之，从上述的三种类型电源来看，似乎已清楚地认识到调整电源对于功率放大器来说，并不是很有利的。实际上，对于三种类型的电源来说，如果认真设计的话，
均可给出极好的声音。显然，采用非调整电源将是最具经济效益的一种方案，不过其主要关键在于设法消除频域的纹波。对于线性调整电源而言，其方案表现出来的挑战，将在于设计两个复杂的负反馈系统，如果其中有一个出现任一高频不稳定性的话，则两个负反馈系统的紧密耦台将极易使二者成为致命的结合。再者，从考察的典型放大器设计角度来看，通常典型放大器的设计都具有极好的电源干线抗干扰能力这样采用简单的非调整电源就可以完美地适用于放大器使用，而调整电源的使用就没有必要了因为采用调整电源，即使取得丁最好的结果，但在高频电路的购置、制造和测试的成本上就已经加了倍，尤其是在某些情况下，将可能碰到难以驾驭的高频稳定性、特殊的转换限制以及某些昂贵器件的失效等问题.
图4-12 典型的非调整电源电路
图4-12所示为一个典型的非调整电源电路。图中，电源变压器通常采用传统的E
字和I字框架型，或者采用环形铁芯。
3 部分电路结构概念
⑴死区校正和全桥驱动
当功率放大器采用的是直流全对称方式时，功率管直接跨接于电源两端，任意时刻，功率管都不能同时导通，但由于功率管有个开启和关断的过程，在过渡过程中，必然有一个瞬间，一个管子没有完全关断，另一个管子已经开始导通。此时，就有很大的电压和电流加在两个功率管上，功耗非常大，器件温度升高很快，常常会烧坏管子，安全受到威胁，可靠性能降低。因此，必须进行死区校正。死区校正其实质就是在两管子交替导通过渡期间加一段时间，在这段时间里，保证两只管子都不导通，以保证一只管子在完全关断后，另一只管子才开启，这样就避免了开关过程中大量的发热和直接的危险。
⑵自举
要使功率NMOS晶体管保持开关状态，必须保持栅电压始终大于其阈值电压。当功率管的上管导通后，如果栅电位不稳定，不随之升高，就会出现栅源电压低于阈值电压而被迫关闭的情况。因此，上管应采用所谓的“浮栅驱动”。为高压驱动电路提供一个浮动的供电系统，这里采用的是自举原理，这种方法的优点是方便，而且效率高，体积小。
自举电路的原理图如图4-9所示。由这个电路可以看出，12V 电源串联二极管后，再在二极管负极与功率MOSFET 源极之间串联一自举电容，当源极电位为零时，自举
图4-9 自举电路原理图
电容从12V 电源经自举二极管充电至12V 左右。当源极电位因MOSFET 导通而升高时，自举电容负端电位被提升，二极管D 反相截止，自举电容上的电荷无法排放，将保持比功率管源极电压高12V 的电压，通过驱动电路加于MOSFET 的栅极，使功率管在开启时保持开态，实现自举。
⑶ 全桥结构
其功率放大器部分采用4个场效应管的全桥结构，如图4-10所示。
图4-10 后级功率输出电路原理图
工作于全桥方式时，图中的两路场效应管是相互独立交替工作的，分别在负载上产生两路反相的方波信号。加在负载上的最大输出峰值电压（不考虑管压降）均可以到达电源电压Vcc ，因此它的最大可能输出功率为：
L CC CC O R V V P 2/*
从而提高了输出功率。采用全桥方式，可以在单电源下工作，简化了电源电路。
但是，由于脉冲波的前后沿不可能理想的陡直，而形成斜坡状，致使管子在交替工作的瞬间出现相互重叠的导通部分，上管还没有完全关断，下管已经开启，当这种现象发生时，会使电源通过串联的两支管子直接短路而不经过负载，称为短路贯通，在两个管子加上了Vcc 大小的电压，由于MOS 管的导通电阻很小，流过的电流会很
至滤波 网 络
大，不仅会形成能量的无效损耗，而且很容易使MOS管因短路电流过大而烧毁。如图4-11所示。所以，必须采用死区校正方案。
图4-11 产生短路波形的示意图
第五章 D 类功率放大器的单元电路设计
1 前置放大电路
前置功率放大器的目的在于对输入功率放大器的各种信号进行加工处理，使其能和功率放大器的输入灵敏度相匹配，简单的前置放大器的简图如图5-1所示。它由外接输入耦合电容C in 确定放大器增益的输入电阻Rin 级反馈电阻Rf 及内部提供的共模电压V CM 组成。这部分与一般的单电源前置放大器不同之处在于其共模电压不是1/2Vcc 。由
Cin 及Rin 决定了高通滤波器-3dB 截止频率f -3dB ，f -3dB
与Rin ，Cin 的关系为：f -3dB =1/2πCin*Rin ；放大器增益A VD 与Rin 及Rf 的关系为：A VD =-Rf/Rin ；经过前置功率放大器放大后的最大输出信号与Vcm 的关系如图5-2所示。如Vcm=0.3Vcc 则前置放大器最大输出电压幅值为0.6Vcm 。
图3为采用差分输入方式的前置放大器的结构，音频信号U 1由左端输入，经过阻直电容输入结形场效应管的
栅极。结形场效应管采用3DJ4F ，运算放大器采用低噪声，
高速器件NE5532，电阻，电容选用高精度，高稳定度及高质量的元件。经实际测试其技术指标为：输出噪声电压小于25μV ；频带宽度50-50000Hz ；谐波失真小于0.02%；转换速率大于10μs/V 。
图5-3 前置放大器电路
2 三角波产生电路
本电路设计所采用的三角波发生器如图5-4，通过使用一种定时器电路（ICM7555）来实现。ICM7555在最高达1.0MHz 的可变频率范围上产生一个12Vp-p 方波，然后通过集成电路变换成为三角波输出。该电路由运算放大器（HA5221）和电阻器电容网络组成。
图5-1 简单的前置放大器
图5-2 前置放大器的输出关系图
音频功率放大器设计详解
音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输
出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
高效率音频功率放大器设计文献综述【文献综述】
文献综述 电子信息工程 高效率音频功率放大器设计文献综述 一、前言 为了节约电路的成本，提高放大器的效率，采用普通的电子元器件设计高 效率音频功率放大器的方法，使用基本的运算放大器，构成PWM路，形成D 类功率放大器，实现了高效率，低失真的设计要求。为了提高电路的抗干扰性能，在设计中使用了电压跟随器，差动放大器，有源带通滤波器等。使设计获 得了良好的效果。 二、主题 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的 不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放 而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 音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，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。 （一）早期的晶体管功放 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还
双声道音频功放的设计
双声道音频功放的设计 1引言 音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，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程。1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术 的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发 展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如"威廉逊"放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电 子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。 音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频 信号，信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz～ 20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响 应(驱动频带受限的扬声器时要小一些，如低音喇叭或（高音喇叭)。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能满足整个电影院或礼堂的声音要求。音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到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)。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力(PSR)来降低电源噪音，所以经常采用反馈。 高频功率放大器用于发射级的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收级可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或；宽带高频功率放大器的输出电路则是或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于
音频功率放大器设计(明细)
电气与电子信息工程学院《电子线路设计与测试B》报告 设计题目：多级音频放大电路的设计与测试专业班级：电子信息工程技术2013（1）班学号： 201330230118 姓名： 指导教师： 设计时间： 2015/07/13～2015/07/17 设计地点：K2—306
电子线路设计与测试B成绩评定表 姓名学号 专业班级电子信息工程技术2013级（1）班 课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 课程设计答辩或质疑记录： 1、对一个音频功率放大器的前置级有什么要求？ 答：要求：一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。 2、试画出利用TDA2030/2030A实现的OTL功率放大器电路？ 答： 3、何为D类功率放大器？D类功率放大器有什么特点？ 答：(1)D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。 (2)特点：效率高、功率大、失真小、体积小。 成绩评定依据： 实物制作（40％）： 课程设计考勤情况（10％）： 课程设计答辩情况（20％）： 完成设计任务及报告规范性（30％）： 最终评定成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 《电子线路设计与测试B》课程设计任务书 (4) 一、课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 (4) 二、课程设计内容 (4) 三、进度安排 (4) 四、基本要求 (5) 五、课程设计考核办法与成绩评定 (5) 六、课程设计参考资料 (5) 多级音频功率放大电路的设计与测试 (6) 一、设计任务 (6) 二、设计方案分析 (6) 1、前置放大器 (6) 2、音调控制电路 (7) 3、功率放大器 (11) 三、主要单元电路参考设计 (11) 1、前置放大器电路 (12) 2、音调控制器电路 (12) 3、功率放大器电路 (14) 四、软件的仿真与调试 (15) 五、原理图与PCB的制作 (16) 六、音频功率放大器的调试 (17) 七、心得体会 (18) 八、附录 (19) 1、元件清单 (19) 2、实物图 (19) 3、文献 (19)
基于TDA2030的音频功放设计报告
基于TDA2030的音频功放设计 院（系）名称信息工程学院 专业班级09 普本电信一班学号 学生姓名 指导教师
2012年5月25日 基于TDA2030的音频功放设计报告 1整体设计思路 音频功率放大器主要由前置级、音调级、功率放大级3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；功率放大级是音频功率放大器的主要部分，它决定输出功率的大小，要求输出功率高，输出功率大的特点。 将功率集成块按一定方式组合，构成音频功率放大集成电路，其频响宽、噪声低、失真小。运用已有的集成电路，可以大大简化了电路的制作过程。 TDA2030是飞利浦公司生产的，实物图如图1 2.集成音频功率放大器TDA2030 TDA2030简介：TDA 2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动的减流或截止，使自己得到保护。 TDA2030集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑料大功率管，这就给使用带来不少方便。
高保真音频功率放大器设计
电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器 上海大学机自学院自动化系 自动化 姓名:吴青耘 学号:16121324 指导老师: 李智华 2018年6月29日
一、项目名称 高传真音频功率放大器 二、用途 家庭、音乐中心装置中作主放大器 三、主要技术指标 1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8Ω) 2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W ) 3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω， Po＞5W ) 4. 输入电阻Ri＞10kΩ( f=1kHz ) 5. 频率响应BW=50Hz～10kHz ( R L=8Ω，Po＞5W) 四、设计步骤 1．电路形式
电路特点分析： 较典型的OTL 电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。 功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。 功率输出级由互补对称电路组成。推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。 2.设计计算： 设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。 （1） 电源电压的确定 输出功率 W P 50> )(228588 .01 V V cc =??= （2） 输出级（功率级）的计算 W P P V Vcc V A RL V I M M C ce cc CM 12.0112 1 375.18/112/0======= 功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C L L 200021 ) 5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1欧姆。
音频功率放大器
河南城建学院 《电子线路设计》课程设计说明书 设计题目：音频功率放大器 专业：计算机科学与技术 指导教师：杜小杰 班级：0814141 学号：081414109 姓名：罗含霜 同组人：娄莉娟 计算机科学与工程学院 2016 年6月6日
前言 在介绍音频功率放大器的文章中，有时会看到“THD+N”，THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写，译成中文是“总谐波失真加噪声”。它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。 THD+N性能指标 THD+N表示失真+噪声，因此THD+N自然越小越好。但这个指标是在一定条件下测试的。同一个音频功率放大器，若改变其条件，其THD+N的值会有很大的变动。 这里指的条件是，一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN（一般常用1KHZ）、一定的输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件，其THD+N值是不同的。例如，某一音频功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试，其TDH+N=0.003%，若将RL改成16欧，使Po 增加到50mW，VDD及FIN不变，所测的TDH+N=0.005%。 一般说，输出功率小（如几十mW）的高质量音频功率放大器（如用于MP3播放机），它的THD+N指标可达10-5，具有较高的保真度。输出几百mW的音频功率放大器，要用扬声器放音，其THD+N一般与为10-4；输出功率在1～2W，其THD+N 更大些，一般为0.1～0.5%.THD+N这一指标大小音频功率放大器的结构类别有关（如A类功放、D类功放），例如D类功放的噪声较大，则THD+N的值也较A类大。 这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的，在实际上音频范围是20Hz～20kHz，则在20Hz～20kHz范围测试时，其THD+N要大得多。例如，某音频功率放大器在1kHz时测试，其TDH+N=0.08%。若FIN改成20Hz-20kHz,，其他条件不变，其THD+N变为小于0.5%。 过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。这话的意思指的是输出的峰峰值没有“削顶”现象出现，即Vout(P-P)=Vcc-（上压差+下压差）这种说法是不科学的。即使不产生削顶，它也有一定的失真。较科学的说法是THD+N在某一指标下可输出的功率是多少。
音频功率放大器的设计与实现
模拟电子电路实验课程设计 ——音频功率放大器的设计与实现 一、设计任务 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8 。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 二、设计要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出； （5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 根据以上设计要求编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸。设计报告格式请参见附录一。 三、实验原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于
对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1．前置放大级 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。 常用的前置放大器按结构划分有五种类型： （1）单管前置放大器 （2）双管阻容耦合前置放大器
D类音频功放设计
D类音频放大器的设计与制作 摘要：本项目涉及高效节能、数字化、体积小、重量轻等特点的D类功率音频放大器。适应便携设备高效及节能的客观要求。顺应了市场的客观要求。从而在音频集成领域具有很大的优势。随着设计技术不断进步D类功率放大器的要求也在不断提高本文通过基于CMOS工艺的D类功率音频放大器构成，驱动实现、失真度等方面的特性来进行电路的设计。本课题的目标是设计一个D类音频功率放大器，能对音频信号进行放大，放大器的通频带达到300~10000Hz，输出功率IW,输出信号无明显失真。根据D类功放的原理分别设计了前置放大模块、三角波产生模块、比较器模块、驱动模块、H桥互补对称输出及低通滤波模块等。其中三角波产生器及比较器共同组成脉宽调制(PWM)模块，H桥互补对称输出电路采用驱动电流小、低导通电阻及良好开关特性的VMOSFET管，滤波器采用Butterworth低通滤波器。 关键词：D类功率放大器H桥驱动脉宽调制 目录 1. 引言 (1) 2. 系统方案 (1) 2.1 总体方案设计 (1) 2.2 三角波模块设计方案 (2) 2.3高速开关电路设计方案 (3) 3. 硬件电路设计 (4) 3.1 三角波发生器 (4) 3.2 放大电路 (5) 3.3脉宽调制比较器 (5) 3.4驱动电路、H桥 (6) 4. 测试方案与测试结果： (7) （1）列出主要的测试仪器、仪表； (7) （2）系统测试： (7) （3）测试结果分析： (7) 5. 设计总结： (7) 参考文献： (7) 附录： (8) 系统原理图； (8)
1.引言 近几年，国际上加进了对D类音频功率放大器的研究与开发，并取得了一定的进展，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展。20世纪80年代初，欧洲有些专业公司开始研究晶体管功放与电子管功放之间的性能差异及解决办法。电子管是一种电压控制器件，需要的控制功率极微，开关速率很快。晶体管是一种电流控制器件，需有较大的控制电流，转换速率较慢，这是最基本的差别。数字功放的概念早在20 世纪60年代就有人提出了，由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。 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，引起了科研，教学，电子工业，商业界的特别关注。不久的将来，D类音频功率放大器必然取代传统的模拟音频功率放大器。 2.系统方案 2.1总体方案设计 D类功放是放大元件处于开关状态时的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状体，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。 D类音频功放按其结构可以分为三个部分。 2.1.1调制器 最简单的只需要用一个运放构成的比较器即可完成。把原始的音频信号加上一定的直流偏置后放在运放的正输入端，在将一个有自激震荡生成的三角波添加到运放的负输入端。当正向输入端上的电位高于负端三角波的电位时比较器输出为高电平，反之则输出低电平，当音频输入信号输入时，正半轴期间，比较器输出高电平的时间比低电平的时间长，方波的占空比大于1山负半轴期间，由于还有直流偏置，所以比较器正输入端的电平还是大于零，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少，方波的占空比小于1:10这样，比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号輻度调制后的波形，成为PWM (Pulse Width Modulation脉宽调制）或者(I)M (Pulse Duration Modulation脉冲持续时间调制）波形。音频信号被调制到脉冲波形中
音频功率放大器的设计毕业论文
音频功率放大器的设计毕业论文
单刀音频功率放大器的设计 摘要 本次课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放。 设计中主要采用OP07进行音频放大器的设计，OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。设计中的音频功率放大器主要由直流稳压电源、前置放大电路、二级放大电路和功率放大电路组成。前置放大电路采用了反相比例运算放大器，二级放大电路用一个低通滤波器和一个高通滤波器组成一个带通滤波器，功率放大电路采用了OCL电路。直流电源采用桥式电路进行整流，输出则采用了三端集成稳压器。 对前置放大电路和二级放大电路进行了输入、输出分析和频率响应分析。对功率放大电路进行了输入和输出功率分析。对直流电源进行了输出电压验证。最后对总电路进行了输入、输出
分析、频率响应分析、噪声分析。 关键词： OP07 音频功率放大器
目录 摘要................................................................ I Abstract.......................... 错误!未定义书签。第一章音频放大器的概述.. (1) 1.1音频放大电路的回顾 (1) 1.2音频功率放大器的介绍 (2) 1.2.1 A类(甲类)功率放大器 (3) 1.2.2 B类(乙类)功率放大器 (3) 1.2.3 AB类(甲乙类)功率放大器 (4) 1.2.4 C类(丙类)功率放大器 (4) 1.2.5 D类(丁类)功率放大器 (5) 1.3放大器的技术指标 (5) 第二章音频功率放大器的设计 (11) 2.1设计方案分析 (11) 2.2前置放大电路设计 (11) 2.3二级放大电路设计 (15) 2.2.1 低通滤波器设计 (15) 2.2.2 高通滤波器设计 (17) 2.2.3 二级放大电路电路设计 (20) 2.4功率放大器设计 (21) 2.5 直流稳压电源设计 (23)
音频功率放大器设计案例
1 概述 在介绍音频功率放大器的文章中，有时会看到“THD+N”，THD+N 是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写，译成中文是“总谐波失真加噪声”。它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。 THD+N 性能指标 THD+N 表示失真+噪声，因此THD+N 自然越小越好。但这个指标是在一定条件下测试的。同一个音频功率放大器，若改变其条件，其THD+N 的值会有很大的变动。 这里指的条件是，一定的工作电压VCC（或VDD）、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN （一般常用1KHZ ）、一定的输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件，其THD+N值是不同的。例如，某一音频功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32 Q、Po=25mW 条件下测试，其TDH+N=0.003% , 若将RL改成16欧，使Po增加到50mW, VDD及FIN不变，所测的TDH+N=0.005%。 一般说，输出功率小（如几十mW）的高质量音频功率放大器（如用于MP3播放机），它的THD+N 指标可达10-5，具有较高的保真度。输出几百mW 的音频功率放大器，要用扬声器放音，其THD+N 一般为10-4;输出功率在1?2W,其THD+N 更大些，一般为0.1?0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关（如 A 类功放、 D 类功放），例如 D 类功放的噪声较大，则THD+N 的值也较 A 类大。 这里特别要指出的是资料中给出的THD+N 这个指标是在FIN=1kHz 下给出的，在实际上音频范围是20Hz ?20kHz,则在20Hz?20kHz范围测试时，其THD+N 要大得多。例如，某音频功率放大器在1kHz时测试，其TDH+N=0.08%。若FIN改成20Hz-20kHz,，其他条件不变，其THD+N 变为小于0.5%。 输出额定功率的条件 过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。这话的意思指的是输出的峰 峰值没有“削顶”现象出现,即Vout（P-P）=Vcc- （上压差+下压差）这种说法是不科学的。即使不产生削顶,它也有一定的失真。较科学的说法是THD+N 在某一指标下可输出的功率是多少。即在一定的Vcc 电压、一定的负载电阻RL 时、一定的THD+N 下可输出多少功率。这输出功率一般是在这条件下的最大输出功率,称为额定功率。音频功率的额定功率主要取决于Vcc 的大小。在THD+N 不变条件下，女口Vcc=5V , RL=4 Q时，输出额定功率为2W;若Vcc=3V、RL=4 Q时，输出额定功率降为0.7W。当然，若额定功率为2W,如果增加输入电压使输出超出2W,则其TDH+N必然大于额定值时的THD+N 值。
简单音频放大器设计
小型语音放大器设计报告 摘要 本文讨论了小型语音放大器的原理与设计方案，主要介绍了前置放大器设计，带通滤波器设计和功放芯片的使用，给出了设计原理图。 关键词： 前置放大 带通滤波 功放 一、任务要求 制作一个由集成运算放大器组成的语音放大电路。原理框图如图一所示。 图一 系统的原理框图 二、性能指标 1.输入电压Ui ≤5mV 2.输入阻抗Ri=10k Ω 3.带通滤波器+3dB 带通范围：300Hz —3kHz 4..输出功率Po ≥0.5W 5.输出阻抗Ro=4Ω 6.电源电压：+12V 7.输出功率连续可调（带音量调节) 三、电路设计 1.前置放大器设计 由系统要求的最小输出功率、负载和输入电压采，计算出系统总的增益： 400 200≥= i U R P g 用两级反向放大组态构成前置放大器。由于功放LM386提供最 小20倍（26dB ）的增益。故前置放大器增益设为20倍。 图二为前置放大器的原理图。两级的增益分别为 10 ,28 723 11-=- =-=- =R R g R R g 。级联后增益为20。 信号输 入 前 置放大器 带 通滤波器 喇 叭 功 率放大器
图二 前置放大器原理图 2.带通滤波器设计 语音信号的频带集中在300Hz-3kHz ，带通滤波器的通频带为300Hz-3kHz 。用二阶有源高通滤波器和二阶有源低通滤波器级联而成。低通滤波器的截止频率为3kHz ，由h h f RC πω21== ，l l f RC πω21== 得 4 10 3.5-?=RC 高通滤 波器4 10 3.5-?=RC 。电路原理图如图五所示。
高效音频功率放大器设计
论文题目 高效音频功率放大器设计 学校：长春理工大学 指导教师姓名：白端元 高效音频功率放大器 第一章设计任务与要求 第一节：设计任务 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8Ω电阻。
第二节：设计要求 ⑴基本要求 ①功率放大器 a．3 dB通频带为300～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。 b．最大不失真输出功率≥1W。 c．输入阻抗>10kΩ，电压放大倍数1～20连续可调。 d．低频噪声电压(20kHz以下)≤10mV，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设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如下图所示。图中，高效率功率放大器组成框图可参见本题第3项“说明”。 图1 系统组成框图 ③设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位 数字显示，精度优于5％。 ⑵发挥部分 ①3dB通频带扩展至300Hz～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其他。 第三节说明
⑴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之一，D类放大原理框图如下图所示。本设计中如果采用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。 图2 D类放大原理框图 ⑵效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压(+5 v)，不包括“基本要求”中第(2)、(3)项涉及的电路部分功耗。制作时要注意便于效率测试。 ⑶在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。 第二章方案论证与比较 根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图1所示。下面对每个框内电路的设计方案分别进行论证与比较。 第一节高效率功率放大器 ⑴高效率功放类型的选择
音频功率放大器设计与制作
引言 (1) 第一章课题概况 (3) §1.1 课题设计要求 (3) §1.2 毕业设计目的 (3) 第二章音响技术简介 (4) §2.1人耳的听觉特性 (4) §2.2高保真度 (4) 第三章高保真音响的原理介绍 (5) §3.1设计思路 (5) §3.2滤波器的介绍 (5) §3.3功率放大器的介绍 (6) §3.4 音频功率放大器 (8) §3.5 电源 (12) 第四章焊接与调试 (13) §4.1电路的焊接 (13) §4.2电路的调试 (14) 第五章全文总结和展望 (14) §5.1总结 (14) §5.2展望 (14) 致谢 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献........................................................................................................... 错误!未定义书签。附录.................................................................................................................. 错误!未定义书签。
人们总是喜欢用听音乐的方式来放松工作中的疲劳，或者欢聚庆祝，或者陶冶情操。随着改革开放的深入，经济的快速增长和城市规模的不断扩大，人类的生活水平也都相应的提高了，人们懂得了听音乐来缓解生活中所带来的各种巨大压力，通过解放神经来提高自己的生活水平，如今的市场上有着许许多多，琳琅满目的音响品牌，具体那些好，商家各执一词，消费者也很难选择，因此，通过此次设计，可以解决消费者难以选择的麻烦，直接自己动手制作，了解音响的结构和特点，不光扩大了自己的知识面，从制作到完成作品，最后欣赏自己的作品，简直有种说不出的美妙感觉，连上CD机，放上自己喜欢的音乐，来享受音乐的魅力，从而能缓解压力，使心情放松，能更好的投入工作，从而提高自己的生活水平。 2.1AV有源音响是音频功率放大器和扬声器的有机组合体。放大器置于音响内部，结构紧凑、价格低廉、系统消耗低、占用空间小，是居室不太宽敞的家庭和广大音响爱好者较喜欢的一种机型。这种音响可直接接各种家庭有源设备（如随身听、CD唱机、收音机、录像机、电视机、影碟机等），有的还设有开机延时和扬声器保护电路，消除开机喇叭冲击噪声，解除了烧坏喇叭的后顾之忧。全部电路有集成电路组成，须调试，还给业余制作提供了可靠保障。
实用音频功率放大器设计
实用音频功率放大器 摘要 介绍了如何设计并制作一款最大不失真输出功率P OR≥15W（失真度小于5%）;带宽BW≥（40～20000）Hz（功放部分）;在P OR下的效率≥50%;在前置放大级输入端交流短接到地时，R L=8Ω上的交流声V PP≤400mV;前置放大器具有低音、中音、高音调节功能;具有音量调节功能的实用功率放大器。 关键词：功率放大；音量调节；音调调节
一总体方案设计 系统的原理方案图如上图所示。它主要由音频功率放大、控制器、键盘、显示电路组成。该系统是一个具有低噪声、输出功率可调控的功放电路。 二单元模块设计 2.1 功率放大模块 由于题目已经要求使用分立元件做功放后级，且也规定使用OCL结构的功放电路，因此，我们就此要求进行方案设计。 （1）方案一 前级使用高性能的集成运放，如NE5532、NE5534、LM381、OPA2134等，后级采用分立元件做后级，即用运放来驱动功放电路。这样的电路制作起来相对简单，性能也不错，但是后级所需的电压值通常较高，难以满足题目的要求。 （2）方案二 整个电路由分立元件构成，后级采用大功率三极管做输出，例如2SC5200，B817，TIP35等，以获得足够的输出功率。但是大功率三极管在低压下难以发挥其作用，不仅系统不稳定，而且波形极易失真，带宽小。 （3）方案三 整个电路也由分立元件构成，前级使用差动放大电路，后级使用中功率管构成互补对称功率放大电路。由于要找到两只性能完全一致的NPN和PNP两种型号的大功率管是很困难的，但要找到两只性能完全相同的同型号的大功率管就容易多了。与此同时，采用复合管作为功率放大三极管，电路简单，易调试。 综上所述，方案三电路比较简洁，功率管容易配对，调整方便，可兼顾多方面的指标要求，所以选择此方案。 其电路原理图如图1所示
多路音频功放设计
贵州电力职业技术学院电子技术科论文 题目多路音频功率放大电路 姓名熊俊斐毕金娅 学号 23 01 年级专业机电3101 完成时间2011 年 12 月 26 日
多路音频功率放大电路 摘要：这是一个科学技术极度发展的的时代，这是一个人们生活节奏极度快速的时代。在这个极速的时代人们对音乐的播放和演绎都有了更高的要求，一、希望声音的放大倍数尽可能的大；二、希望播放音乐的失真度尽可能的小；三、要求声源的输入越来越多。例如：一台普通的功放机至少会有5到7个音频的输入接口；四、随着社会发展的要求，节能环保的提倡，人们对机体本身的功耗要求越来越高，希望功耗尽可能的小；五、为了节省材料，体积越小越好，耗材越少越好。 由于条件的限制我们设计一个三路音频的功放，一个供CD机的音频输入，一个供MP3的音频输入，还有一个用来供话筒的声音输入。这样就可以做成一个小型的卡拉OK机了。 关键词：运放功率放大器整流稳压音频混合信号放大
目录 摘要 (2) 第一章绪论 (1) 1.1 背景及研究意义 (1) 1.2 开发环境描述 (1) 第二章电路总设计 (2) 2.1 电源 (2) 2.2 音频混合部分 (3) 2.3 音量控制 (3) 2.4 功率放大部分 (4) 2.4 电源指示 (4) 2.4 电路控制 (4) 2.4 总体布局 (5) 第三章电源及电路指示 (5) 3.1 交流电源及电路工作控制 (5) 3.2 直流稳压 (6) 3.3 电源指示............................................错误！未定义书签。 3.4 电源及电路控制电路图................................错误！未定义书签。第四章音频混合部分 .........................................错误！未定义书签。 4.1 话筒输入设计........................................错误！未定义书签。 4.2 CD音频和MP3音频输入设计 (14) 4.3 话筒音量控制 (15) 4.4 运放的选择 (16) 4.5 音频混合部分图 (18) 第五章功率放大部分 (19) 5.1 功率放大器的选择 (19) 5.2 功放的外围设计......................................错误！未定义书签。 5.3主音量控制..........................................错误！未定义书签。 5.4 功放及主音量控制系统电路图 (24) 参考文献 (24) 附件 (24) 附件1多路音频功率放大器电路图 (25) 附件2电子钟设计电路图 (26)
音频功率放大器设计方案与制作
.. 毕业设计论文课题名称：音频小信号功率放大电路设计与制作 学生欧 学号0501100219 学院<系）机械与电子工程学院 专业应用电子技术 班级10应电<2）班 指导教师明芳 起讫时间：2018年11月14日～2018年01月06日
音频小信号功率放大电路设计与制作 摘要 音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,乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本设计主要描述了音频功率放大器的设计思路，硬件电路的调试过程及测试结果。本设计采用OTL功率放大电路用于音频信号的放大，是本电路设计的重要组成部分。OTL功放电路由于它不需要变压器就减少了体积和信号的失真。本设计主要由前级电路和功率放大电路两部分组成，前级电路用于音频信号的一级放大，功率放大电路用于音频信号的二级放大，保证信号有足够的功率可以从扬声器输出。 关键词：OTL功率放大电路；前级电路；音频功率放大器；音频信号
目录摘要I 第1章绪论1 1.1 引言1 1.2 音频功率放大器的发展3 1.3 本课题设计意义4 第2章系统总体设计方案6 2.1 设计要求6 2.1.1 设计依据6 2.1.2 基本要求6 2.2 设计思路6 2.3 整体框图7 2.4 方案比较与论证8 2.4.1 方案一8 2.4.2 方案二10 2.4.3 方案三14 第3章单元电路设计17 3.1 前级放大电路的设计17 3.1.1 负反馈的概念17 3.1.2 负反馈对放大电路的影响19 3.1.3 前级放大电路对负反馈的应用20
3.2 功率放大电路的设计21 3.2.1 OTL电路的概念21 3.2.2 OTL功率放大电路的工作原理22 3.2.3 OTL电路的主要性能指标23 3.2.4 复合管的概念24 3.2.5 复合管在本设计中的应用26 3.3 总电路的设计26 第4章硬件电路的制作与调试29 4.1 硬件设计29 4.2 系统调试主要测量仪器30 4.3 系统调试30 4.4 误差分析31 第5章结论33 参考文献35 致36 附件1 元器件清单38 附件2 硬件电路板错误!未定义书签。
音频功率放大器设计
带音调调节的音频功率放大器 [摘要]本设计是使用分立元件实现的带音调调节的音频功率放大器。其输出功率最大可达10W，而且失真小。通过RC选频，可对高低音的增益进行控制，实现音调调节的功能。 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的条件下，音频功率放大器满足如下要求： （1）额定功率：Po≥5W。 =8Ω。 （2）额定负载电阻：R L （3）频率响应：20HZ～20KHZ。 （4）音调控制范围：低音——100HZ±12dB； 高音——10KHZ±12dB。 *（5）失真度：小于1％。 （6）电源：±12V。 二、方案设计： 音频信号通过前置放大，将微弱的音频信号幅度放大，以适合后面的电路。音量调节使用串联的电位器，通过改变阻值来改变信号的强弱。音调调节通过选频网络，对不同频率信号进行增益调节，以达到音调调节的作用。功率放大采用高功率、高效率的甲乙类OCL功率放大器最大输出可达10W。完全可以推动大功率音箱设备。 三、电路原理与计算： 1.前置放大与音量调节 前置电路用来实现高输入阻抗的要求。有运放组成的同相放大器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点。 前置放大器：音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。