【正文】 ........................................................................ 19 LC濾波器設(shè)計(jì) .................................................................................................. 21 機(jī)電工程學(xué)院 （論文） 目錄 IV 額定電流 ................................................................................................. 22 信號(hào)變換電路 ................................................................................................... 22 保護(hù)電路 .......................................................................................................... 23 過(guò)流保護(hù)電路 .......................................................................................... 23 欠壓和過(guò)熱保護(hù) ....................................................................................... 25 音效處理電路 .................................................................................................. 25 音頻延遲 ................................................................................................ 25 音調(diào)控制器 ............................................................................................ 26 均衡器 ................................................................................................... 26 等響度控制器 ........................................................................................ 26 平衡控制 ............................................................................................... 27 LMl040 音頻處理 .................................................................................... 27 單片機(jī)控制電路 .............................................................................................. 30 MAX541的外觀及引腳說(shuō)明 ： ................................................................ 30 MAX541的電路連接 .............................................................................. 31 降噪器 ............................................................................................................ 32 5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 35 系統(tǒng)架構(gòu) .......................................................................................................... 35 子程序流程圖 .................................................................................................. 35 6 功放主要性能指標(biāo)及測(cè)量 ................................................................................... 38 信噪比測(cè)量 (S/N或 SNR) ................................................................................... 38 功放失真測(cè)量方法 ............................................................................................ 38 總諧波失真 (THD) .................................................................................... 38 總諧波失真＋噪聲 (THD+N) ..................................................................... 38 功放 THD+N的測(cè)量步驟 : ........................................................................ 39 功放頻率響應(yīng)測(cè)量方法 .................................................................................... 39 總結(jié) ............................................................................................................................. 40 附錄 A 電路總圖 ...................................................................................................... 41 附錄 B 音量控制程序 .............................................................................................. 43 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................ 46 致 謝 .......................................................................................................................... 47 機(jī)電 工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引言 1 1 引言 低失真，大功率，高效率是對(duì)功率放大器提出的普遍要求。模擬功率放大器通過(guò)采用優(yōu)質(zhì)元件，復(fù)雜的補(bǔ)償電路，深負(fù)反饋，使失真變得很小，但大功率和高效率一直沒(méi)有很好的解決。工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的 D 類 功率放大器卻很容易實(shí)現(xiàn)，大功率，高效率，低失真。 傳統(tǒng)的音頻功放工作時(shí)，直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大，工 作期間必須工作于線性放大區(qū)，功率耗散較大，雖然采用推挽輸出，減小了功率器件的承受功率，但在較大功率情況下，仍然對(duì)功率器件構(gòu)成極大威脅。功率輸出受到限制。此外，模擬功率放大器還存在以下的缺點(diǎn) : ①電路復(fù)雜，成本高。常常需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的補(bǔ)償電路和過(guò)流，過(guò)壓，過(guò)熱等保護(hù)電路，體積較大，電路復(fù)雜。 ②效率低，輸出功率不可能做的很大。 D 類開(kāi)關(guān)音頻功率放大器的工作基于 PWM 模式 :將音頻信號(hào)與采樣頻率比較，經(jīng)自然采樣，得到脈沖寬度與音頻信號(hào)幅度成正比例變化的 PWM 波，然后經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，加到功率 MOS 的柵極，控制功率器件的 開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)放大，將放大的 PWM 送入濾波器，則還原為音頻信號(hào)。 D 類功率放大器工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，理論效率可達(dá) 100%，實(shí)際的運(yùn)用也可達(dá)80%以上。功率器件的耗散功率小，產(chǎn)生熱量少，可以大大減小散熱器的尺寸，連續(xù)輸出功率很容易達(dá)到數(shù)百瓦。功率 MOS 有自保護(hù)電路，可以大大簡(jiǎn)化保護(hù)電路，而且不會(huì)引入非線性失真。 對(duì)于高電感的揚(yáng)聲器，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，是可以省去低通濾波器 (LPF)，這樣可以大大的節(jié)省體積和花費(fèi)。而且有更高的保真度，這一點(diǎn)，在國(guó)外的 SV D 類功率放大器中已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用，如 :TEXAS 公司的 TPA20xxD2。 在原設(shè)計(jì)方案里，采用了集成塊 IR2110 作為功率驅(qū)動(dòng)部分，靜態(tài)電流較大，功率輸出部分，采用了 N 溝功率 MOS 晶體管，及全橋輸出，使得電路中必須有死區(qū)校正電路部分和自舉電容，我們采用了內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)為倒相器作驅(qū)動(dòng)，功率輸出級(jí)采用對(duì)管 。 去掉了自舉電容和死區(qū)校正 。 使得調(diào)制頻率可以 大大提高 ， 為我設(shè)計(jì)的高保真低頻功率放大器提供了切實(shí)可行的后級(jí)電路方案。 我設(shè)計(jì)的功率放大器前端是數(shù)字信號(hào)處理部分，可以直接與數(shù)字音頻設(shè)備的輸出端相連，后端直接就是驅(qū)動(dòng)與功率放大，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化功率放大器。大大減少了由于系統(tǒng)反復(fù)多次 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換帶來(lái)的損失和失真提高了系統(tǒng)的綜合性能 。 而且體積小，重量輕，省能耗，而且無(wú)需加反饋。最終我可以實(shí)現(xiàn)高保真功機(jī)電 工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引言 2 率放大器的單片集成。 近年來(lái)，國(guó)外的公司對(duì) D 類功率放大器進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)，提出了一些方案，但是尚存在了較大的難度，由于采用 PWM 方式，為了提高音質(zhì)，降低失真，必須提高調(diào)制頻率，但是在較高頻率下，會(huì)產(chǎn)生一定的問(wèn)題，同時(shí)， D 類功率放大器對(duì)器件的要求較高，不利于降低成本。 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 功放的基礎(chǔ)知識(shí) 3 2 功放 的基礎(chǔ)知識(shí) 音響的結(jié)構(gòu)及參數(shù) ① 結(jié)構(gòu) 前置放大器和功率放大器，前置放大器承擔(dān) 控制 任務(wù)為主，對(duì)各種節(jié)目 源信號(hào)進(jìn)行選擇和處理，對(duì)微弱信號(hào)放大到 ～ ，進(jìn)行各種音質(zhì)控制，以美化音色。功率放大器，承擔(dān)放大任務(wù)，是將前置放大器輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。有電壓放大，電流放大，要求是宏亮而不失真。 圖 音響結(jié)構(gòu)框圖 ② 參數(shù) [8] 1．輸入靈敏度： 800mV； 2．效率： 90%以上； 3．信噪比： 90dB 以上 ； 4．頻率響應(yīng)： 20HZ～ 20kHZ； 5．諧波失真： ≤ %（ 8Ω 負(fù)載， 1kHZ 1W）； 6．輸出功率： 18W（ 8Ω 阻抗） ； 7．帶載能力：（ 2～ 8Ω ）。 放大器的技術(shù)指標(biāo) 評(píng)價(jià)一個(gè) 功放 系統(tǒng)或設(shè)備是否符合高保真要求，一般應(yīng)采用主觀聽(tīng)音評(píng)價(jià)和客觀指標(biāo)測(cè)試相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行，并以客觀測(cè)試指標(biāo)為主要依據(jù)。因?yàn)椴捎脙x器測(cè)試設(shè)備的性能指標(biāo)．能得到很 直 觀的可供參考比較的定量結(jié)果，無(wú)疑是最科學(xué)而值得信賴的。 音頻功放的技術(shù)指標(biāo)，主要包括輸出功率、頻率特性、信噪比、阻尼特性、瞬態(tài)響應(yīng)以及非線性失真等。其中，輸出功率、頻率特性、信噪比和阻尼特性等，通常稱為靜態(tài)特性指標(biāo) ， 它們是用穩(wěn)態(tài)信號(hào)測(cè)量的 。 而瞬態(tài)特性和非線性失真等，則稱為動(dòng)態(tài)特 性指標(biāo)，它們是用非穩(wěn)態(tài)信號(hào)測(cè)量確定的 。 額定功率 音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值 (r1%)的最大功率稱為額定功率，表 達(dá)式 ； Po= Uo2/RL 式 (21) Uo 為負(fù)載兩端的最大不失真電壓， RL為額定負(fù)載阻抗。 測(cè)量條件如下 ： 信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為 1kHz，電壓 Ui=20mV 正弦信號(hào)。功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻 RL(代替揚(yáng)聲器 )，輸入端接 Ui，逐漸增大輸入電壓 Ui； 直到 Uo 的波形剛好不出現(xiàn)諧波失真 (r1%)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電 壓為前置 控制 驅(qū)動(dòng) 功放 輸入 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 功放的基礎(chǔ)知識(shí) 4 最大輸出電壓。測(cè)量后應(yīng)迅速減小 Ui，以免