AB类功率放大器

AB类功率放大器（又称-甲乙类功率放大器）（Class AB Amplifier）

前面提到的B类推挽式放大器的交越失真，是由于信号大小在-0.6V

图1 AB类放大器

AB类放大器所产生的失真虽然比B类放大器小，但这项改进所付出的代价是待命功率的浪费及功率效率的损失。

G类放大器一般用于高频电路，这里不再敷述。

图2(a) B类放大器的交越失真图2(b) AB类放大器消除交越失真的情形

图3 变压器耦合AB类推挽放大器

图4 AB类放大器对于交叉失真的改善情形

各种类型放大器优缺点比较：

基于单片机的D类功放设计

编号： 毕业设计说明书 题目：基于单片机的D类功放设计 院（系）：桂林电子科技大学职业技术学院 专业：电子信息工程 学生姓名： 学号：010********* 指导教师： 职称：讲师 题目类型：理论研究√工程设计软件开发 2013 年10 月25 日

摘要 数字功放由于其效率高、易与数字音源对接等优点而在现实生活中具有越来越广泛的应用。本设计基于单片机制作了一款D类功放。功放系统利用单片机的AD转换功能将输入的音频信号转换为占空比随模拟信号电压变化的PWM信号，经功率放大器放大随输入音频变化的PWM信号，再由低通滤波器把PWM波形中的声音信息解调出来。系统以内带AD转换器的8051内核单片机STC12C5410AD为音频采集核心,由单片机内部算法转换成SPWM信号。系统的放大部分采用功率型高速MOSFETD开关管组成推挽放大电路，主要用来PWM信号放大,最后利用LC低通滤波器对脉冲信号进行平滑处理，还原出声音电信号，最后通过扬声器来转换输出放大了的声音信号。经试验验证，本文制作的D类功放，具有功耗低、成本低、电路简单、音质较好等优点。 关键词：数字功放；STC12C5410AD；推挽放大；PWM；低通滤波器

Abstract Digital power amplifier because of its advantages of high efficiency, easy to dock with the digital audio source and has more and more widely used in real life. This design based on single chip microcomputer made a class D power amplifier. Power amplifier system using MCU AD conversion function converts input audio signal duty cycle change with analog signal voltage PWM signal, the PWM power amplifier amplification change with the input audio signal, and then by the low-pass filter demodulation of the PWM waveform sound information. System with the AD converter within 8051 kernel microcontroller STC12C5410AD as the core audio collection, internal algorithm converts the SPWM signal by single-chip microcomputer. Amplification part of the system of using power type high-speed MOSFETD switching tube push-pull amplifier circuit, mainly used for PWM signal amplification, finally using LC low pass filter to smooth the pulse signal, the reduction of noise signals, finally through the speaker to the transformation output amplified voice signal. Verified by test, this paper made of class D power amplifier, has low power consumption, low cost, simple circuit, good sound quality, etc. Key words:Digital power amplifier; STC12C5410AD; Push-pull amplifier; PWM. Low pass filter

A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器

1、A类功放（又称甲类功放） A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。 A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊，A 类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。 A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加，售价也较贵。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。 2、B类功放（乙类功放） B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。纯B类功放较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A类机低，容许使用较小的散热器。乙类功放通常的工作方式分为OCL和BTL，BTL可以提供更大的功率，目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路。 3、AB类功放

A类 B类 AB类 D类功放的区别你真的知道吗

A类B类AB类D类功放的区别你真的知道吗 A类B类AB类D类功放的区别，有什么不一样你们知道吗？ 首先根据功放不同的放大类型可分为：Class A（A类也称甲类）、Class B（B类也称乙类）、Class AB（AB类也称甲乙类）、Class D（D类也称数字类）。（）以上都是汽车上常见的功放器。 1、纯甲类功率放大器 纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量，但失真率极低。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。 2、乙类功率放大器 乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。 3、甲乙类功率放大器 甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器（Class AB），它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时，晶体管的正负通道都常开，这时功率有所损耗，但没有A类功放严重。当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的，但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时，正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真，但是相对于它的效率比以及保真度而言，都优于A类和

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

AB类功率放大器驱动电路的设计与研究

1 AB类功放驱动电路设计目标 在实用电路中，往往要求放大电路的末级(即输出级)输出一定的功率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。经典功率放大器有4种类型：A类，AB类，B类和C 类，他们的主要差别在于偏置的情况不同。理想的4类经典放大器的最大效率的理论值与导通角的函数关系如图1所示。 A类功率放大器的线性度好，功率传递能力差，效率最大值为50％，导通角为360°；B类功率放大器通过减少一个周期中晶体管工作的时间来提高效率(最好可达78.5％)，保持了实现线性调制的可能性，工作周期为半周期；C类功率放大器提供了接近100％的效率，但同时归一化的功率传递能力和功率增益都趋于零，线性度差；AB类放大器的效率和线性度在A类和B类放大器之间，其最大的特点是导通角的范围为180°～360°，相应的设计目标就是实现他在一个周期的50％和100％之间的某段时间内导通的工作方式，对于单MOS管来说，就是使他的漏极有电流通过的时间多于半个周期。 2 功放驱动电路的具体设计和仿真 2.1 镜像电流偏置方式

在采用双电源供电的差分放大电路中，两管的静态工作点电流直接由恒流源电路提供。对恒流源偏置电路的要求，除了提供稳定的静态工作点电流外，还应具有高的输出交流电阻。镜像恒流源电路是目前应用最广的一种高稳定恒流源电路，他特别适合于用在集成电路中。图2就是采用镜像电流偏置方式实现的驱动电路结构图。 这个电路是由2个性能上严格匹配的NMOS管和1个电阻、1个电感组成，IM1和IM2分别为电路中两个NMOS管M1和M2的漏极电流。M1管与M2管的衬底与源短接，不存在体效应。由于两个NMOS管宽长比完全一样，因此， 改变VDD或R，IM1和IM2相应的也就随之改变。鉴于IM2犹如IM1的镜像，故将这种恒流源电路称为镜像恒流源电路。图中的C和L作用跟前面分压偏置方式中论述的一样。 当两管完全对称时，温度的变化就不会引起IM1和IM2的变化，因此镜像恒流源电路是一种高热稳定的偏置电路。这一偏置方法还消除了与固定电压栅偏置有关的热漂移问题。 对于AB类功放，给定VDD为3 V，Vin为直流偏置2 V，振幅1 V，频率1 GHz的正弦波，选定R为800 Ω，C为0.5 pF，L为0.065 nH，M1和M2均为宽0.6μm，长0.18 μm的NMOS。从图3晶体管M2的漏极电流HSpice仿真波形图中可以看出Vg≥0.297 V的时长为0.69 ns，大于0.5

AB类D类功放的区别及应用

?A类B类 AB类D类功放的区别，有什么不一样 首先根据功放不同的放大类型可分为：Class A（A类也称甲类）、Class B（B类也称乙类）、Class AB（AB类也称甲乙类）、Class D（D类也称数字类）。以上都是汽车上常见的功放器..... 1、纯甲类功率放大器 纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量，但失真率极低。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。 2、乙类功率放大器 乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。 3、甲乙类功率放大器 甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器（Class AB），它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时，晶体管的正负通道都常开，这时功率有所损耗，但没有A类功放严重。当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的，但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时，正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真，但是相对于它的效率比以及保真度而言，都优于A类和B类功放，AB类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。

.d类功率放大器

D类功率放大器 一．原理 D类功放也称为数字功放，与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态. 传统模拟放大器有甲类、乙类、甲乙类和丙类等.一般的小信号放大都是甲类功放，即A类，放大器件需要偏置，放大输出的幅度不能超出偏置范围，所以， 能量转换效率很低，理论效率最高才25%.乙类放大，也称B类放大不需要偏置，靠信号本身来导通放大管，理想效卒高达78 5%.但因为这样的放大，小信号时失 真严重实际电路都要略加一点偏置，形成甲乙类功放，这么一来效率也就随之下降.虽然高频发射电路中还有一种丙类，即C类放大，效率可以更高，但电路复杂、音质更差，音频放大中一般都不采用.这几种模拟放大电路的共同特点是晶 体管都工作在线性放大区域中，它按照输入音频信号的大小控制输出的大小，就 像串在电源与输出间的一只可变电阻，控制输出，但同时自身也在消耗电能. D类功放采用脉宽调制（PWM）原理设计，其功放管工作在开关状态.在理想情况下，功放管导通时内阻为零，两端没有电压，因此没有功率损耗；而截止时，内阻无穷大，电流又为零，也没有功率损耗.它在实际的工作中的功率消耗主要由两部分构成：转换损耗和I2R损耗.转换损耗如图1-1所示： 图1-1 转换损耗的产生 当开关式放大器输出在接通和断开之间切换，或断开和接通之间切换时通过线性区域而消耗功率.在D类功放中开关管如 果采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET管），它的开关导通电阻较 小一般远远小于1Ω，所以I2R损耗相对来说还是很小的.当达到最大额定功率时，D类放大器的效率在80％到90％的范围内.在典型的听音条件下，效率也可 达到65％到80％左右，约为AB类放大器的两倍以上. D类放大器可分为数字D类放大器与模拟D类放大器两类，数字D类放大 器一般用于数字音响领域，如CD信号的功率放大.模拟D类放大器一般可分为 前置放大级、PWM调制、功率放大与低通滤波四个部分.其中PWM调制和功率 放大是D类放大器的核心，PWM调制的一般方案有： （1）采用PWM调制芯片产生PWM信号，此类芯片可方便的产生PWM信号，但一般对电源有要求，不利于整机单5v供电，并且很多情况下产生的PWM 型号为方波. （2）自己搭建PWM调制器，采用运放进行比较积分产生PWM信号. 1．PWM调制分析 （1）从能量的角度来看，在每个t 时间内，正弦波与所对应的脉宽波所包

A、B、AB、D类音频功率放大器

D 类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）
B 类、 近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎 A 类、 C 类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调 A 类、B 类、AB 类而却把 D 类 放大器给忘掉了，事实上 D 类放大器早在 1958 年已被提出(注一)，甚至还有 E 类、F 类、G 类、H 类及 S 类等(注二)，只是这些类型的电路与 D 类很接近，运
用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源 所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比) 如表一所示: 偏压分类 理想效率 A类 25% AB 类
介于 A 与 B 类之间
B类 78.5%
D类 100%
表一 各類功率放大器的效率比
随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及 LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因 此最近几年音频功率放大器由 AB 类功率放大器转以 D 类功率放大器为主流。 如 图 1 所示(注三)，在实际应用上 D 类放大效率可达 90%以上远超过效率 50%的 AB 类放大。所以 D 类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的 电子产品。
圖 1
D 類 及 AB 類效率比

A 类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流 通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作 ，如图 2 所示，以求放大后的 信号不失真。所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率 效益”（Power Efficiency）低，最大只有 25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率， 极不适合做功率放大。但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用 A 类放大器。
图1
图 2(a)、(b)皆属 A 类放大器，设计时让 VCE=1/2VCC，以求最大不失真范围。注意到 Vi 不输入时仍有 0.5VCC/RL 的电流流过晶体管， 所以晶体管需要良好的散热环境 。 由于 “共 集极”组态（图 2(a) Common Collector 组态又称“射极跟随器”）转移特性曲线较“共 射极”组态（图 2(b) Common Emitter 组态）有较佳的线性度（亦即失真较低）及较低 的输出组抗，因此，同属于 A 类放大器，射级随耦器却较常被当成输出级使用（“共射 级”组态较常被当成“驱动级”使用）。

D类功率放大器

D类功率放大器 摘要： 本系统以高效率D类功率放大器为核心，通过将三角波与放大的音频信号相比较获得PWM脉宽调制信号，控制由MOSFET管构成的对称H桥结构进行功率放大，再通过Butterworth滤波器低通滤波后输出，系统还能够进行功率的测量于显示。经测试，功率放大器效率达到66%，系统总体比较理想的实现了设计指标的要求。 关键词：D类功率放大器、PWM脉宽调制、H桥电路，Butterworth低通滤波器 目录 1方案论证与选择__________________________________________________ 2 1.1高效率功率放大器类型的选择____________________________________ 2 1.1.1高效率功率放大器类型的选择_________________________________________ 2 1.1.2高速开关电路_______________________________________________________ 2 1)输出方式__________________________________________________________ 2 2)驱动方式__________________________________________________________ 3 1.1.3滤波器的选择_______________________________________________________ 4 2单元电路设计____________________________________________________ 5 2.1D类功率放大器电路 ___________________________________________ 5 2.1.1D类放大器的工作原理： _____________________________________________ 5 2.1.2三角波发生电路_____________________________________________________ 6 2.1.3比较器: ____________________________________________________________ 7 2.1.4音频信号前置放大器： ______________________________________________ 10 2.1.5开关放大电路：____________________________________________________ 10 1)驱动电路：_______________________________________________________ 10 2)H桥互补对称输出电路： ____________________________________________ 10 2.1.6低通滤波器：______________________________________________________ 11 2.2信号变换电路________________________________________________ 12 2.3功率测量及显示电路 __________________________________________ 12 3软件设计_______________________________________________________ 12 4系统测试及改进方案_____________________________________________ 12 5结论___________________________________________________________ 14参考文献___________________________________________________________ 14附录1 主要元器件清单 ______________________________错误！未定义书签。附录2 程序清单 ____________________________________错误！未定义书签。附录3 印制版图 ____________________________________错误！未定义书签。

详解AB类功率放大器

详解AB类功率放大器 A（甲）类功放对于B（乙）类功放而言，声音上有明显优点是无庸置疑的，我就从它们的工作原理来谈谈。 晶体管功率放大器是由三极管组成的，而三极管是由几组N-P、N-P结构成的,这个N-P结,当没有外加电压时是截止的(关闭)只有在上面外加一个偏置电压并且高于它的门限电压(硅管是0.6V，锗管0.2V)这个N-P结才会导通（打开）有电流通过，三极管才开始工作。B类工作状态就是不外加一个固定偏置电压，由信号电压来打开，因此当信号电压小于0.6V时（硅管为例）三极管处于截止状态，输出为零。只有当信号电压大于等于0.6V 时三极管才导通，放大器开始工作，输出端才有信号输出。这里很清楚表明小的信号电压被“贪污”了，在输出波形图上，是一小段与X轴重合直线，因此与输入波形不同，也就是失真产生了，这就叫做交越失真，而且输入信号中小信号越多，失真越严重。在听感上，就会出现音乐细节丧失，小信叼变得模糊、微弱，整个乐曲变得不连贯，更不要奢谈什么乐器质感，音乐性了。这就是B类放大器的工作状态。 再说B类功率放大级必须用二只晶体管来组成推挽，由一只管子工作于信号电压的正半周，另一只工作于信号电压的负半周，这种电路中当一只管子导通工作进，另一只就处于截止状态，当信号电压的另外半周来到时二只管子的工作状态正好交换，这时交越失真自然是免不了。中外B类功放对于扬声器产生的反电动势，没有起到截止作用，反电动势甚至反馈到前一级放大器电路中，这就使得功入的内阻剧增，阻尼系数变坏，甚至丧失，这样听感上就会感到B类功放对音箱控制不好，声音浑浊，推力不足。 但是B类功放也有它的优点，首先它的效率很高，可达到75%以上，因此可以使用较小的功率管输出较大功率，另外推挽电路对抑制偶次谐波有作用，以减低非线性失真。 针对B类功放存在的缺点设计人员就在三极管的输入板上加上一个预置的固定的略小于门限电压的偏置电压，就使得三极管在静态时输出级电流稍大于零，使得很小的信号电压时三极管也能导通，有电流输出，使得晶体管有大于信号半个周期的时间处于导通，交越失真也就不存在了，这就是AB类，而实际使用中，现在家用音频功放极少用B类，而极大多数是AB类，AB类功放既克服了B类功放存在的问题，而电效率也大大高于A类功放，现在家用音频功放中为求改善声音，常常把偏置电压定得高于门限电压，使晶体管处于导通状态，使其工作状态近A类。这就是被称为高偏流AB类。 A类功放就是把正向偏置定在最大输出功率的一半处，使功放在没有信号输入时也处于满负载工作状态，使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出。A类功放使三极管始终工作于线性区，因此A类功放几乎无失真，听感上质感特别好，尤其是小信号时，整个声音平衡，润滑，谐波丰富。 但A类功放也有缺点，首先是效率低，一般不大于25%，大量电能变成热能，在同功率的情况下，电源供应常

D类功率放大器设计报告

D类功率放大器设计报 告 目录 摘要 关键字 1.设计分析 2.系统方案 2.1前置放大电路的论证与选择 2.2三角波产生电路的论证与选择 2.3调制电路的设计 2.4整形、延时、驱动及功放输出电路设计 2.5低通滤波器设计

3.测试方案与测试结果 3.1电路测试 3.2测试结果与改进方案 4.测试结果 4.1测试结果 4.2结果数据分析 附录1：参考文献 附录2：电路图 摘要 本文主要论述了D类功率放大器的系统设计方案、理论分析与计算和系统硬软件设计等，D类功率放大器由+5V电源供电，整个系统主要由前置放大电路、三角波产生电路、PWM调制电路、功率放大电路、低通滤波电路组成。通过该系统的各个部分的功能实现了对音频信号的放大作用。 关键词 D类功率放大器、PWM脉宽调制、功率放大、四阶巴特沃斯滤波器、H 桥功率放大器电路 D类功率放大器 1.设计分析 音频功率放大器的目的，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。衡量音频放大器优劣的主要性能，一是它的频率特性指标，包括频率响应、谐波失真度和互调失真度；二是它的时间特性指标，包括瞬态响应、瞬态互调失真和阻尼系数；三是信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率；尤其第三个方面的性能指标主要由功率放大器实现。传统的低频功率放大器主要有：A类(甲类)、B类(乙类) 及AB (甲乙类)。 A类放大器的晶体管总是处于导通状态，即在一个输入信号周期内，功率器件都是导通的，也就是说没有信号输入时，晶体管也有输出功率，因此晶体管功耗非常大。因为通常有很大的直流偏置电流流过晶体管，而没有提供给负载，尽管其效率很低(约20%)，但精度非常高。它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为25 %。 B类放大器采用两只晶体管推拉工作，每只晶体管工作半个周期：一只晶体管工作于输入信号的正半周，另一只晶体管则工作于输入信号的负半周，因此在理论上两只晶体管不会在同一时间内导通。在没有输入的情况下，两只晶体管均处于截止状态且无输出功率，因此其效率高于A类放大器。由于晶体管都需要一定的开通时间，这样，在两只三极管交

D类音频功放设计

D类音频功放设计 Revised by Petrel at 2021

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...................................................................................................... 错误!未指定书签。 2.系统方案.............................................................................................. 错误!未指定书签。 2.1总体方案设计................................................................................... 错误!未指定书签。 2.2三角波模块设计方案....................................................................... 错误!未指定书签。 2.3高速开关电路设计方案................................................................... 错误!未指定书签。 3.硬件电路设计...................................................................................... 错误!未指定书签。 3.1三角波发生器................................................................................... 错误!未指定书签。 3.2放大电路........................................................................................... 错误!未指定书签。

AB类常用功放IC

AB类常用功放IC 1．音频功率放大集成电路音响系统中使用的音频功率放大集成电路除上述介绍的厚膜功率放大集成电路外,还有半导体运算功率放大集成电路(具有高放大倍数并有深度负反馈的直接耦合放大器). 常用的音频功率放大集成电路有TA7227、TA7270、TA7273、TA7240P、TDA1512、TDA1520、TDA1521、TDA1910、TDA2003、TDA2004、TDA2005、TDA2008、TDA1009、 TDA7250、TDA7260、μPC1270H、μPC1185、μPC1242、HA1397、HA1377、AN7168、AN7170、LA4120、 LA4180、LA4190、LA4420、LA4445、LA4460、LA4500、LM12、LM1875、LM2879、LM3886等型号. 2．数码延时集成电路数码延时集成电路主要用于卡接OK系统中,其内部通常由滤波器、A/D转换器、D/A转换器、存储器、主逻辑控制电路、自动复位电路等组成. 常用的数码延时集成电路有YX8955、TC9415、IN706、ES56033、CXA1644、CU9561、BU9252、BA5096、PT2398、PT2395、GY9403、GY9308、YSS216、M65850P、M65840、M65835、M65831、M50199、M50195、M50194等型号. 3．二声道三维环绕声处理集成电路音响系统中使用的二声道三维(3D)环绕声系统有SRS、Spatializer、Q Surround、YMERSION TM和虚拟杜比环绕声系统. 常用的SRS处理集成电路有SRSS5250S、NJM2178等型号. Spatializer处理集成电路有EMR4.0、PSZ740等型号.Q Surround处理集成电路有QS7777等型号. YMERSION TM处理集成电路有YSS247等型号. 4．杜比定向逻辑环绕声解码集成电路杜比定向逻辑环绕声解码系统是将经过杜比编码处理过的左、右二声迹信号解调还原成四声道(前置左、右声道和中置声道、后置环绕声道)音频信号. 常用的杜比定向逻辑环绕声解码集成电路有M69032P、M62460、LA2785、LA2770、NJW1103、YSS215、YSS241B、SSM-2125、SSM-2126等型号. 5．数码环绕声解码集成电路音响系统中使用的数码环绕声系统有杜比数码(AC-3)系统和DTS系统等,两种系统音频信号的记录与重放均为独立六声道(即5.1声道,包括前置左、右声道和中置、左环绕、右环绕、超重低音声道). 常用的杜比数码环绕声解码集成电路有YSS243B、YSS902等型号. 常用的DTS数码环绕声解码集成电路有DSP56009、DSP56362、CS4926等型号. BBE音质增强集成电路有BA3884、XR1071、XR1072、XR1075、M2150A、NJM2152等型号. 7．电子音量控制集成电路电子音量控制集成电路是采用直流电压或串行数据控制的可调增益放大器,其内部一

D类功率放大器

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引言 几十年来在音频领域中，A类、B类、AB类音频功率放大器一直占据“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，现在这一前沿的技术正迅猛发展，前景一片光明。 单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外遥控则是被采用较多的一种方法。红外遥控是通过红外管发送红外遥控编码对其设备进行控制的,不同设备的遥控发送的红外遥控编码都是不同的。由于红外无线解决了有线连接的许多不便，因而受到了家电设备厂商、电脑外围设备商、以及通信设备厂商的高度重视。 如果将遥控技术、单片机与D类音频功率放大器结合起来，那么得到的产品将是非常前沿的。本次设计就是全遥控数字音量控制的D 类功率放大器。 1 功放的基本知识 1.1 功放的分类 传统的功率放大器主要有A 类(甲类) 、B 类(乙类) 和AB (甲乙类)，除此之外，还有工作在开关状态下的D类（丁类）功放。 1.2功放的工作原理及特点概述 A 类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件,其晶体管总是工作在放大区，并且在输入信号的整个周期内晶体管始终工作在线性放大区域，它的优点是输出信号的失真比较小,缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为50 % ,考虑到晶体管的饱和压降及穿透电流造成的损耗,A 类功率放大器的最高效率仅为45 %左右。 B 类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50 % ,因为其晶体管只在输入信号的正半周工作在放大区，在输入信号的负半周是截止的。它的优点是效率理想情况下可达78. 5 % ,比A类的提高了很多，其缺点是非线性失真却比甲类功放大，而且会产生交越失真,增加噪声。 AB类(甲乙类) 功率放大器是以上两种放大器的结合,使每个功率器件的导通时间

功率放大器依工作点可分为ABABC类-CKVS

功率放大器依工作點可分為A、B、AB、C類 一、A(甲)類放大器： 1.靜態工作點在負載線的 2.導電角為 3.失真小，設計簡單 4.效率低只有，加上變壓器耦合可達 效率η%= (公式) a.電阻負載：直流電源提供功率P i(DC)=V CC×I CQ = 交流輸出功率P O(ac)=I C(rms)2×R C= η%= b.變壓器耦合：直流電源提供功率P i(DC)= 交流輸出功率P O(ac)=I C(rms)2×R C= η%= 二、B(乙)類放大器： 1.靜態工作點在 2.導電角為 3.因為電晶體的會造成失真，不適用於聲頻放大 4.利用兩個電晶體組成放大，可消除諧波失真，效率可達，適合 於大功率放大 直流電源提供功率P i(DC)=V CC×I CQ = 交流輸出功率(電阻負載) P O(ac)=I C(rms)2×R C= 效率η%= 三、AB(甲乙)類放大器： 1.靜態工作點介於類和類之間，靠近 2.導電角在和之間 3.效率<η< ，最高可達 4.使電晶體有微小，可消除交叉失真，採用A類之及B類之組合， 最常用於大功率放大

四、C(丙)類放大器： 1.靜態工作點在 2.導電角 3.效率最高可達，實用上約為以上 4.失真大，用於負載為調諧電路的發射機 五、各種放大器之比較 1.導電角> > > 2.效率> > > 3.失真> > > 六、推挽式放大電路 1.優點：減少諧波失真，提高效率 2.特點：兩電晶體接成方式工作，即一個電晶體工作，另一個截止不工作， 彼此輪工作，一推一拉使Ic較單一電晶體為 3.缺點：變壓器體積大，成本較高 4.結構： a.：產生異相的信號推動電晶體，又稱激勵變壓器 b.：依輸入信號變化輪流工作 c.：把兩功率晶體輸出的正、負半週組合，並提供輸出信號 給負載 5.分類：

D类功放原理与应用

D类放大器术语以及差分方式与单端方式的比较 图3示出D类放大器中输出晶体管和LC滤波器的差分实现。这个H桥具有两个半桥开关电路，它们为滤波器提供相反极性的脉冲，其中滤波器包含两个电感器、两个电容器和扬声器。每个半桥包含两个输出晶体管，一个是连接到正电源的高端晶体管MH，另一个是连接到负电源的低端晶体管ML。图3中示出的是高端pMOS晶体管。经常采用高端nMOS晶体管以减小尺寸和电容，但需要特殊的栅极驱动方法控制它们(见深入阅读资料1)。 全H桥电路通常由单电源(VDD)供电，接地端用于接负电源端(VSS)。对于给定的VDD和VSS，H桥电路的差分方式提供的输出信号是单端方式的两倍，并且输出功率是其四倍。半桥电路可由双极性电源或单极性电源供电，但单电源供电会对DC偏置电压产生潜在的危害，因为只有VDD/2电压施加到过扬声器，除非加一个隔直电容器。 “激励”的半桥电路电源电压总线可以超过LC滤波器的大电感器电流产生的标称值。在V DD和VSS之间加大的去耦电容器可以限制激励dV/dt的瞬态变化。全桥电路不受总线激励的影响，因为电感器电流从一个半桥流入，从另一个半桥流出，从而使本地电流环路对电源干扰极小。 音频D类放大器设计因素 虽然利用D类放大器的低功耗优点有力推动其音频应用，但是有一些重要问题需要设计工程师考虑，包括： *输出晶体管尺寸选择； *输出级保护； *音质； *调制方法； *抗电磁干扰( EMI)； *LC滤波器设计； *系统成本。 输出晶体管尺寸选择 选择输出晶体管尺寸是为了在宽范围信号调理范围内降低功耗。当传导大的IDS时保证VD S很小，要求输出晶体管的导通电阻(RON)很小(典型值为0.1W~0.2W)。但这要求大晶体管具有很大的栅极电容(CG)。开关电容栅极驱动电路的功耗为CV2f，其中C是电容，V是充电期间的电压变化，f是开关频率。如果电容或频率太高，这个“开关损耗”就会过大，所以存在实际的上限。因此，晶体管尺寸的选择是传导期间将IDS×VDS损失降至最小与将开关损耗降至最小之间的一个折衷。在高输出功率情况下，功耗和效率主要由传导损耗决定，而在低输出功率情况下，功耗主要由开关损耗决定。功率晶体管制造商试图将其器件的RO N×CG减至最小以减少开关应用中的总功耗，从而提供开关频率选择上的灵活性。