D类音频功放Word下载.docx

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　　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）具有输出短路保护功能。

（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%。

2、设计内容与要求

（1）绘制系统组成框图，确定设计方案；

（2）了解电路所需集成芯片的功能，参数和工作原理；

（3）绘制整机电路图；

（4）制作实物并完成软、硬件调试；

（5）提交毕业设计论文。

四、设计参考书

《模拟电子技术》、《高频电子技术》、《电子设计自动化技术》、《数字电路设计方法》、《电子装置的设计》、《单片机原理及应用》

五、设计说明书要求

1.封面：

包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间

2.目录：

根据说明书的内容决定，一般采用2-3级。

3.设计任务书：

包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标（参照教材目录编排）。

4.中文题目、摘要、关键词；

英文题目、摘要、关键词。

5.正文：

设计方案框图及电路工作原理：

包括系统方框图，电气原理图，各单元电路的设计，简述主要部件（包括主要集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、理论公式及详细的计算步骤、计算结果。

这是说明书的主要部分。

6.元件参数表：

包括所选用的元器件名称、参数、型号。

7.调试方案：

包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号，并对测试数据进行分析。

8.设计心得：

包括对本课程设计的客观评价、设计特点、存在的问题以及改进意见等。

9.参考文献：

包括作者、署名、出版地、出版年等

六、设计进程安排

第1周：

资料准备与借阅，了解课题思路。

第2-3周：

设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。

第4-6周：

进行毕业设计，完成说明书初稿。

第7周：

第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。

第8周：

毕业答辩与综合成绩评定。

七、毕业设计答辩及论文要求

1.毕业设计答辩要求

答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。

答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。

2．毕业设计论文要求

文字要求：

说明书要求打印（除图纸外），不能手写。

文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。

图纸要求：

按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。

曲线图表要求：

所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

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。

随着设计技术的不断进步，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300HZ-3400HZ，输出功率1W，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，滤波器采用两个相同的四阶Butterworth低通滤波器。

关键词:

D类功率放大器；

H桥驱动；

脉宽调制

Abstract

Thisprojectinvolvesahighefficiencyandenergysaving,digitization,smallvolume,lightweightandothercharacteristicsoftheclassDaudiopoweramplifier.Adapttotheportabledeviceandtheobjectiverequirementsofhighefficiencyenergysaving.Complywiththeobjectiverequirementsofthemarket.Thusintheaudiointegratedfieldhasagreatadvantage.WiththecontinuousprogressofdesigntechnologyofDtypepoweramplifierrequirementsarealsorising,basedonCMOStechnologyclassDaudiopoweramplifierstructure,drive,distortionandotheraspectsofthecharacteristicsofcircuitdesign.ThepurposeofthispaperistodesignaclassDaudiopoweramplifier,canamplifytheaudiosignal,theamplifierpassbandtoachieve300~3400HZ,1Woutputpower,outputsignalwithoutsignificantdistortion.AccordingtotheprincipleofclassDpoweramplifierarerespectivelydesignedpreamplifiermodule,trianglewavegeneratingmodule,comparatormodule,drivemodule,Hbridgecomplementarysymmetryoutputandlowpassfiltermodule.Thetrianglewavegeneratorandcomparatoriscomposedofpulsewidthmodulation（PWM）module,Hbridgecomplementarysymmetryoutputcircuitadoptsthedrivecurrentissmall,lowresistanceandgoodswitchingcharacteristicsofVMOSFETtube,filterusingtwoidenticalfourorderButterworthlowpassfilter.

Keywords:

classDpoweramplifier；

Hbridgedriver；

pulsewidthmodulation

目录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1研究背景1

1.2论文研究目标和意义2

1.3D类功率放大器的发展概述2

1.4论文章节安排3

第2章方案论证与设计4

2.1总体设计分析4

2.2原理分析4

2.3系统设计5

2.4方案的设计与选择5

2.4.1三角波模块方案的设计5

2.4.2高速开关电路5

2.4.3滤波器的选择6

2.4.4信号变换电路6

2.4.5功率测量电路6

第3章硬件电路设计8

3.1三角波发生器8

3.2放大电路9

3.3脉宽调制比较器9

3.4驱动电路、H桥及低通滤波电路10

3.5保护电路11

3.6信号变换电路12

3.7真有效值转换电路13

第4章电路调试14

4.1调试的设备14

4.2硬件电路调试步骤14

4.2.1不通电检查14

4.2.2通电检查14

4.2.3测试和调整14

4.2.4整机联调15

4.3实际测试的参数15

4.3.1三角波发生器电路15

4.3.2脉宽调制比较器16

4.3.3驱动电路16

第5章使用说明与总结17

5.1使用方法17

5.2故障分析17

5.3总结17

5.3.1原理图设计中要注意的事项17

5.3.2安装过程总结17

5.3.3单元电路调试总结17

5.3.4PCB设计应注意的问题18

5.3.5整机指标测试总结18

第6章心得体会19

参考文献20

致谢21

附录22

第1章绪论

1.1研究背景

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。

音频放大器已经快有一个世纪的历史了，最近几年，电子产品正在向薄型化、便携式迅速发展。

音质好、电源效率高、发热少的D类放大器成为市场的需求。

并且由于D类放大器的耗电低、发热少等诸多特点，越来越得到日益强调环保的市场的认同。

同时，便携电子设备的工作时间一直是厂商全力追求的最重要的性能指标，新的无滤波器D类放大器在几瓦特的功率级别上正在取代原先固定的AB类器件。

与体积庞大的传统线性放大器相比，使用D类放大器并不影响音频信号的音质却能够实现便携产品的小型化，因此市场对电子产品薄型化、便携式的需求趋势造就了传统放大器向数字放大器的转化。

简单地说，历史上出现过三代D类放大器设计：

第一代的范例是由托卡塔设计的TacTMillennium，证实了D类放大器的概念，但是该技术还不能提供足够的性能，这使第一代D类放大器向着实用性的方向发展。

第二代D类放大器把一个用于模拟源信号的PWM信号和一个集成的输出级以及片外滤波器组合在一起。

这些放大器需要源选择音量平衡和音调控制等复杂的前端功能，而这些附加的功能增加了额外的复杂性。

但是首先这代放大器变得价格可以承受，其次在低功耗性能上接近甚至超过了AB类放大器，从而获得了一定的应用。

第三代是最近一段时间，现有的D类数字放大器较以前的技术已有所改善，他们在音质、封装、性能、价格和核心技术方面都已取得重大改进。

为了生成精确的音频，输入晶体管需要在动态范围的两