高效率的音频功率放大器设计制作毕业设计

高效率的音频功率放大器设计制作毕业设计内容摘要：

为差不多人人具备的便携式电子设备。 陆续将要普及的还有便携式电视机，便携式 DVD等等。 所有这些便携式的电子设备的一个共同点，就是都有音频输出，也就是都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电的。 都希望能够有较长的使用寿命。 就是在这种需求的背景下，D类放大器被开发出来了。 它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。 高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要，在大功率的电子设备中也需要。 因为，功率越大，效率也就越重要。 而随着人们的居住条件的改 善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。 在这些设备中，往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。 这时，低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。 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)来降低电源噪声，所以经常采用反馈。 第二章 音频功率放大器的总体设计与分析 设计一个高效率音频功率放大器及其参数的测量装置。 功率放大器： 300Hz～ 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 10k，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%。 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，如图 1所示。 图 2为 D类放大器原理框图 根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图。 下面对每个框内电路的设计方案分别进行论证与比较。 （ 1）高效率功放类型的选择 方案一：采用 A类、 B类、 AB类功率放大器。 这三类功放的效率均达不到题目的要求。 方案二：采用 D 类功率放大器。 D 类功率放大器是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过 LC低通滤波器后输出音频信号。 由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率。 理论上为 100％，实际电路也可达到 80％～ 95％，所以我们决定采用 D类功率放大器。 （ 2）高效 D类功率放大器实现电路的选择 本题目的核心就是功率放大器部分，采用何种电路形式以达到题目要求的性能指标，这是关键。