PWM型D类音频功率放大器的设计_蔡艳艳
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D类功率放大的高效率音频功率放大器设计1.1 整体计划计划①:数字计划。
输入信号经前置放大调理后,即由A/D采入举行处理,三角波产生及与音频信号的比较均由软件部分完成,然后由单片机输出两路彻低反向的波给入后级功率放大部分,举行放大。
此种计划硬件容易,但会引入较大数字噪声。
计划②:硬件电路计划。
三角波产生及比较、PWM产生仍由硬件电路实现,此计划噪声较小、且幅值能做到更大,效果较好,故采纳此计划。
1.2 三角波产生电路设计计划①:利用NE产生三角波。
该电路的特点是采纳恒流源对线性冲、放电产生三角波,波形线性度较好、频率控制容易,信号幅度可通过后加衰减电位器控制。
计划②:对方波积分产生三角波。
积分器与级联,通过对照较器产生的方波积分得到三角波,频率与幅值控制只需调节某些值,控制容易。
但考虑积分电路存在积分漂移。
此处采纳挑选计划①。
1.3 PWM波产生计划设计计划①:挺直比较。
取偏重与输入音频信号信置相同,幅度略大的三角波信号与音频信号挺直比较,产生PWM波,后再经反向器产生一路与之彻低反向的PWM波信号给后级放大电路。
计划②:双路比较。
用两路偏置不同的三角波信号与音频信号的上下半部分离比较。
此种计划可削减后缀H桥电路中管的开合次数,削减功率损耗,提高效率。
计划③:将音频信号挺直反向。
在对音频输入信号举行放大调理后挺直将其反向,再对处理后信号分离举行三角波比较,从而产生两路反向的PWM波。
因计划②的效率较高且对抑制共模噪声有一定作用,故选用计划②。
1. 4 短路庇护计划设计第1页共2页。
PWM型D类音频功率放大器的设计蔡艳艳;李文方【期刊名称】《现代显示》【年(卷),期】2011(000)008【摘要】With the advantages of high efficiency,energy saving and small size,the class D amplifier is used extensively in portable applications,home AV equipment,car audio and so on.In this paper,the Class D audio power amplifier with PWM and 5V supply is presente%D类音频功放具有高效、节能、小型化的优点,广泛应用于便携式产品、家庭AV设备及汽车音响等多个领域。
文章设计了一款工作于5V电源电压并采用PWM来实现的D类音频功率放大器,整个系统包含了输入放大级、误差放大器、比较器、内部振荡电路、驱动电路、全桥开关电路及基准电路。
通过引入反馈技术来减小系统的THD指数,采用双路反宽调制方案不仅抑制了D类音频功率放大器的静态功耗,而且达到了去除D类音频功率放大器输出端低通滤波器的目的,减小了系统的体积。
【总页数】6页(P25-30)【作者】蔡艳艳;李文方【作者单位】黄河科技学院电子信息工程系,河南郑州450062;黄河科技学院电子信息工程系,河南郑州450062【正文语种】中文【中图分类】TN949.199【相关文献】1.基于PWM的D类音频功率放大器的设计 [J], 陈俊宇;王洪辉;孟令宇2.基于PWM的D类音频功率放大器设计 [J], 杨鹏;赵寿全3.一种基于高效率智能型600W D类音频功率放大器设计的防火报警系统 [J], 朱旭东;张爱良;陈殿勇;殷博4.基于改进PWM控制的串联型三相混合型整流器的设计 [J], 李凯凯;魏立明5.基于改进PWM控制的串联型三相混合型整流器的设计 [J], 李凯凯;魏立明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
引言D 类放大器是一种具有极高工作效率的开关功率放大器,被放大的信号并非为直接输入信号,而是经采样变换为脉宽变化的开关信号,使功率开关管均处于开关状态。
理想状态下,功率开关管导通没有电压降,关断时没有电流流过,效率可达100%.但实际中,由于受器件限制(如开关速度、漏电流、导通电阻不为零等)和设计上的不完善,其实际效率通常可达到90% 以上,同线性放大器相比,具有较大的优势,目前已经在一些高档产品中得到应用并投放市场。
本文设计的D 类音频功率放大器主要基于以下三个方面考虑:保证高保真度、提高效率和减小体积。
1 D 类音频功放的系统设计本文所设计的D 类音频功率放大器的系统结构如图1 所示。
该放大器结构是基于双边自然采样技术方案实现的,在任一时刻输出所包含的信息量都是单边采样方案的两倍,通过双边自然采样还可以把输出音频信号中大量的失真成分移除到人耳所能感应到的音频带宽范围之外,达到去除D 类音频功率放大器输出端低通滤波器的目的。
图1 D 类音频功率放大器结构系统采用单电源供电,脉冲信号“out1”和“out2”的高低电平分别为VDD 和GND,输入放大级由运算放大器OTA 的闭环结构实现,误差放大器则由运算放大器OTA 与电容Cs 构成。
系统工作时,音频输入信号Vin 首先经过输入放大级后输出两路差分信号,再与反馈信号求和送到误差放大器中产生误差信号VE1、VE2,对三角波载波信号VT 进行调制,输出两路脉冲信号“out1”和“out2”以驱动扬声器发声。
系统包含两个反馈环路,第一个由R1、Rf1 和OTA 组成,用来设置输入放大级和整个D 类音频功率放大器的增益,第二个由R2、Rf2 和后端音频信号处理电路组成,用来减小系统的THD 指数。
在图1 中,对电容Cs 充放电的电流I1、I2 由Vout1、Vout2、Vin、R1、Rf1、R2 和Rf2 共同决定,其中电阻和电容必须具有良好的线性度和匹配性,以获得良好的闭环性能。
全遥控数字音量控制的D类功率放大器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。
基于PWM的D类音频功率放大器的设计
陈俊宇;王洪辉;孟令宇
【期刊名称】《电声技术》
【年(卷),期】2016(0)8
【摘要】系统旨在设计一种D类功率放大器,以高频三角波作为载波,对音频信号进行采样,生成PWM(Pulse Width Modulation)调制信号.采用高速开关管组成的互补对称式H桥电路对信号的功率进行放大,再将放大后的信号送入4阶Butterworth低通滤波器进行滤波,得到理想的音频信号.系统主要针对音频信号进行处理,对输入频率20 Hz~20kHz,振幅30~250 mV的音频信号可以实现很好的功率放大效果,最大不失真输出功率大于1W,最高效率可达到83%.还能对输入信号进行可调放大,实现信号输出功率可调.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】陈俊宇;王洪辉;孟令宇
【作者单位】成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059
【正文语种】中文
【中图分类】TN72
【相关文献】
1.基于PWM的D类音频功率放大器设计 [J], 杨鹏;赵寿全
2.PWM型D类音频功率放大器的设计 [J], 蔡艳艳;李文方
3.一种基于高效率智能型600W D类音频功率放大器设计的防火报警系统 [J], 朱旭东;张爱良;陈殿勇;殷博
4.基于六西格玛设计的PWM信号控制电路设计应用 [J], 费帮国;吴军;蒋先庆
5.基于TMS320F28377D的单相PWM整流器控制系统设计 [J], 杨晓艳;施芸因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高效率PWM 音频功率放大器本设计主要由功率放大器、信号变换电路、输出功率显示电路和保护电路组成。
功率放 大器部分采用D 类功率放大器确保高效,在 5V 供电情况下输出功率大于 1W ,且输出波形无明显失真,低频输出噪声电压很低(输出频率为20kHz 以下时,低频噪声电压约 1mV );信号变换部分采用差分放大电路,将双端输出信号变为1 : 1的单端输出信号;输出功率显1、题目分析及设计方案论证与比较根据题目要求,整个系统由D 类PWM 功率放大器、信号转换电路及功率测量显示装置 组成。
其中核心部分为 D 类PWM 功率放大器。
之所以选择此方案是因为 D 类PWM 功放能够达到更高的效率,且更好地确保波形不失真,加之以合理的滤波网络又进一步克服了高 频干扰,从而使系统成为高效率、低失真、低干扰的功率放大系统。
系统组成框图如图 3.1所示。
下面我们分别论述框图中各部分设计方案。
图3.1系统组成框图2、总体设计思路根据题目要求,经过认真分析,决定采用脉宽调制方式实现低频功率放大器 (即D 类功率放大器)。
脉宽调制电路(PWM )的脉宽调制原理 如图3.2所示。
图3.2脉宽调制原理图一般的D 类放大器电路的工作原理是用“振荡发生器”输出的三角波与来自外部的模拟音频信号进行比较,在“脉宽调制比较器”输出端产生一个其脉宽变化与音频信号幅值成正 比例的可变脉宽方波。
此方波通过“数字逻辑电路”输出反相的方波。
在音频信号的前半周(正电压),脉宽调制方波的占空比小于 50%,使高端MOS 管饱和导通,输出瞬间脉冲电压 V ec — 0=V cc 。
在音频信号的后半周(负电压),低端MOS 饱和导通,电压 0— V ec = — V cc o 将输亠 PWM —高速开关电路 及滤波网络D 类功率放大器796DVin=O,占空比-50%出的脉宽调制电压经 LC 低通网络滤除高频成分, 在负载端得到与输入模拟信号相似但被放大了的电压。
XXXXXXXXXXXXXX毕业设计(论文)说明书作者:学号:学号:学号:系部:电气工程系专业:应用电子技术题目:D类音频功率放大器的设计指导者:评阅者:2008年 5 月摘要数字功率放大器具有模拟功率放大器不可比拟的优势,代表着音响技术数字化的新台阶。
本系统以高效率D类功率放大器为核心,输出开关管采用高速VMOSFET管,连接成互补对称H桥式结构,最大不失真输出功率大于1W,平均效率可达到70%左右。
D类放大器包括脉宽调制器和输出级。
本文首先介绍了声音的基本特性、音响放大器的技术指标、放大器分类和D 类放大器的工作原理,接着进行了D类功放的仿真分析,包括PWM波的形成、频谱分析等等;然后根据D类功放的设计要素,设计了基于MAXIM公司的10W立体声/15W单声道集成芯片MAX9703/MAX9704的D类放大器,并对D类功放的发展与技术展望进行了描述。
在本文里,对放大器的各个模块包括放大电路、比较器电路、三角波产生电路、驱动电路等进行了设计和仿真,且达到了预先设定的指标。
关键词:D类放大器脉宽调制高速开关电路低通滤波目录1 引言 (5)2 音响的基础知识 (7)2.1 声音的基本特性 (7)2.2 音响的结构及参数 (7)2.3 放大器的技术指标 (7)3 放大器的简介 (9)4 D类功放的原理及仿真 (13)4.1 D类功放的工作原理 (13)4.2 D类功放的EDA仿真 (15)4.2.1 EDA仿真概述 (15)4.2.2 D放大器原理仿真概述 (16)4.2.3 输入信号抽样――PWM波的形成仿真 (17)4.2.4 输出信号PWM波的频谱仿真分析 (17)4.3 D类功放的优点 (18)5 D类功放的硬件设计 (19)5.1 D类功放的设计原理 (19)5.2 D类功放的设计要素 (22)5.2.1 输出晶体管尺寸选择 (22)5.2.2 输出级保护 (22)5.2.3 音质处理 (23)5.2.4 EMI处理 (25)5.2.5 LC滤波器设计 (26)5.2.6系统成本 (27)5.2.7 散热注意事项 (27)5.3 D类功放电路分析与计算 (31)5.3.1脉宽调制器(PWM) (31)5.3.2 前置放大器 (33)5.3.3 驱动电路 (34)5.3.4 高速开关电路 (35)5.3.5 低通滤波 (40)6 MAX9703/MAX9704单声道/立体声D类音频功率放大器 (44)6.1 概述 (44)6.2 MAX9703/MAX9704详细说明 (44)6.2.1 工作效率 (44)6.2.2 应用信息 (45)7 D类功放的发展与技术展望 (47)7.1 D类功放的不足 (47)7.2 D类功放的最新发展——T类功率放大器 (47)结论 (48)致谢 (49)参考文献 (50)1 引言音响技术发展到今天,音响设备中大部分已实现了数字化,如作为音源的CD、DAT、MD、DVD等,数字调音台以及数字效果器、压限器、激励器等周边设备也被一些专业场所使用。
3W无滤波D类音频功率放大器设计
王宇星
【期刊名称】《固体电子学研究与进展》
【年(卷),期】2015(0)6
【摘要】设计了一种免滤波的双通道D类音频功率放大器,该功率放大器采用双边对称三角波作为载波的PWM调制方式,有效降低功放的总谐波失真度。
测试结果表明:当电源电压为5V、负载为4Ω、输入1kHz的正弦波信号、额定输出功率为3W时,总谐波失真(Total harmonic distortion,THD)为10%,输出功率为1W时总谐波失真+噪声(Total harmonic distortion+Noise,THD+N)仅为0.15%,效率高达85%。
电路采用无滤波器结构,可以直接驱动扬声器,具有高效率、低静态电流与较强的抗电源干扰EMI的特点。
【总页数】7页(P591-596)
【关键词】D类音频功率放大器;效率;脉宽调制;总谐波失真
【作者】王宇星
【作者单位】无锡科技职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.75
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1.一种无滤波器的高效立体声D类音频功率放大器 [J], 刘帘曦;杨银堂;朱樟明
2.一种无滤波器D类音频功率放大器的设计 [J], 雍家鹏;张树丹;于宗光
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