【正文】 參考文獻：包括作者、署名、出版地、出版年等六、設計進程安排第1周： 資料準備與借閱，了解課題思路。四、設計參考書《模擬電子技術》、《高頻電子技術》、《電子設計自動化技術》、《數字電路設計方法》、《電子裝置的設計》、《單片機原理及應用》五、設計說明書要求1. 封面：包括設計題目，班級，姓名，指導老師，完成時間2. 目錄：根據說明書的內容決定，一般采用2 至3級。二、指導老師：張文初、湯俊秀三、要求 1． 基本要求 （1）功率放大器　a．3dB通頻帶為300Hz～3400Hz，輸出正弦信號無明顯失真?！．低頻噪聲電壓（20kHz以下）≤10mv，在電壓放大倍數為10，輸入端對地交流短路時測量。5. 正文：設計方案框圖及電路工作原理：包括系統(tǒng)方框圖，電氣原理圖，各單元電路的設計，簡述主要部件（包括主要集成電路）的工作原理、工作條件、給定參數、理論公式及詳細的計算步驟、計算結果。第7周： 第二次檢查設計完成情況，并作好畢業(yè)答辯準備。曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準用徒手畫，必須按國家規(guī)定的標準或工程要求繪制。因為,功率越大,效率也就越重要。 Power amplifier。因此A類，B類，AB類音頻功率放大器效率低，體積大，并不是人們理想中的音頻功率放大器。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機，便攜式DVD等等。在這些設備中，往往需要幾十瓦甚至幾百的音頻功率。這些放大器需要源選擇，音量，平衡和音調控制等復雜的前端功能，而這些附加的功能增加了額外的復雜性。同時在開關功率放大部分，采用了驅動緩沖器和平衡電橋技術，實現了在不提高工作電壓的情況下能夠輸出較大的功率，并且設計了完善的防止開關管擊穿的保護電路。實現興趣與理論實踐相結合，使整個設計過程不枯燥無味，從而既實現了對功率放大器的理論學習，又進行一次高性能智能型產品設計。電路簡單，調試方便。所以這類放大器也逐漸被設計師摒棄。由于輸出管工作在開關狀態(tài)，故具有極高的效率。電路輸出載波峰峰值不可能超過5V電源電壓，最大輸出功率遠達不到題目的基本要求。VMOSFET管具有較小的驅動電流、低導通電阻及良好的開關特性，故選用高速VMOSFET管。圖25功率測量電路方案二：由于功放輸出信號不是單一頻率，而是20KHz頻帶內的任意波形，故必須采用真有效值變換電路。實現時，通常采取2路輸出脈沖相位相反的方法。 電容C41上的三角波經QN6射極跟隨器輸出。 比較電路采用高速、精密的比較器芯片LM311。圖35 前置放大電路 如圖36所示。對濾波器的要求是上限頻率≥20 kHz，在通頻帶內特性基本平坦。(＋)，能計算任何復雜波形的真有效值、平均值、均方根值、絕對值，當輸入信號大于1V時測量信號的頻率上限高達8MHz。要解除保護狀態(tài)，需關斷保護電路電源。 (3) 輸入阻抗：在輸入回路中串入 10K? 電阻，放大器輸入端電壓下降應小于50％。如果出現異常，應立即關斷電源，待排除故障后方可重新通電。第一，COMS管的功耗低，有利于效率的提高。整機聯調只需要觀察動態(tài)結果，即把各種測量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設計指標逐一對比，找出問題，然后進一步修改電路參數，直到完全符合設計要求為止。經過細致的分析認為是電路元器件不適合，于是把4007的二極管換成4148的二極管。結 論高保真響已為人們所熟悉，正是由于高保真音響的基本組成系統(tǒng)── 音源器材、功率放大器、音箱的對音樂的重放， 給許多的音響愛好者和家庭帶來了歡樂與享受，使人們了解了音樂的內涵；陶冶了自己的情操；抒發(fā)了心靈的情感，正如著名的音樂家冼星海所說的那樣“音樂，是人生最大的快樂；音樂，是生活中的一股清泉；音樂，是陶冶性情的熔爐”。總之，不管學會的還是學不會的，都覺得收獲是最重要的。緊接著我們進行了小組項目分配，一個人負責一個模塊的焊接與調試。而且大大提高了著手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。例如：在功放效率，最大不失真功率等方面還有較大的潛力可挖，這些都有待于我們通過對電路的改進和對元器件的最佳選擇進一步完善。那么這部分的損耗對總的效率影響很大，特別對小功率輸出時影響更大，這是影響效率提高的一個很重要的方面。 D類功放的調節(jié) ，則回到開始檢查。（5）濾波部分 最好選用參數特性基本一致的電感電容，其中，電感可適當取小些，電容相應匹配電感，以降低濾波電路產生的壓降，但 H 橋兩邊參數必須嚴格對稱，否則，對輸出功率的提高極為不利。（1）前置放大電路 由于輸入信號為毫伏級，在前置放大電路的放大倍數較低時，如果電路設計的不合理，則前置放大電路的輸出波形中“毛刺”較多，這必將影響到后級電路，可以通過電源去耦濾波減少毛刺。效率為：500mW% VI。為了方便調試，找出電路相關電路故障及測量相關數據，我們使用了很多專業(yè)調試設備，如表41所示。經放大后的音頻信號再通過由DCR10組成的峰值檢波電路，檢出幅度電平，送給由LM393 組成的電壓比較器“+”端 ,比較器的“”端設置為 ，由R12和穩(wěn)壓管D6 組成，比較器接成遲滯比較方式，一旦過載，即可鎖定狀態(tài)。由于對這部分電路的電源電壓不加限制，可不必采用價格較貴的滿幅運放,故信號變換電路采用低噪聲、高速運算放大器芯片NE5532。因輸出功率稍大于1W，屬小功率輸出，可選用功率相對較小、輸入電容較小、容易快速驅動的對管，IRF120和IRF9120 VMOS對管的參數能夠滿足上述要求，故采用之。設計要求整個功率放大電路的增益從1～20連續(xù)可調，考慮到設計要求功率放大單元的電源為單電源+5V，故取載波（三角波）。 F=1/(T1+T2)=3I/2Vcc*C。①三角波產生電路。通過以上各方案論證D類放大器由PWM電路、開關功放電路及輸出濾波器組成，原理框圖如圖27所示。由于采用浮動輸出，要求信號變換電路具有雙端變單端的功能，且增益為1。為提高功率放大器的效率和輸出功率，開關管的選擇非常重要，對它的要求是高速、低導通電阻、低損耗。方案二：采用圖22所示方式來實現。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。 B類放大器的主要特點是：放大器的靜態(tài)點在(VCC，0)處，當沒有信號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率。 圖21 系統(tǒng)方框圖 方案的選擇與設計（1）高效率功放類型的選擇方案一：采用A類放大器。功率放大器發(fā)展至今，有許多種類和應用，在工業(yè)方面，有在電力電子控制技術種的應用，有數控機床的電機驅動，也有應用于新型磁軸承開關。通過采用一個簡單但功能強大的內部控制邏輯系統(tǒng)改善音頻輸出，并額外增加一套輸入晶體管，這些晶體管可以實現對音頻信號輸入的更精細的控制。但是這些功放僅能實現低位D/A功率轉換，若要實現16bit、。它的最大特點就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。此外，模擬功率放大器還存在以下的缺點：電路復雜，成本高。其最基本類型是模擬音頻功率放大器，它的最大缺點是效率太低。D類放大器在這些設備中也扮演了極重要的角色。然而直到現在為止,它還在不斷地更新、發(fā)展、前進。答辯小組質詢課題的關鍵問題，質詢與課題密切相關的基本理論、知識、設計與計算方法實驗方法、測試方法，鑒別學生獨立工作能力、創(chuàng)新能力。8. 設計心得：包括對本課程設計的客觀評價、設計特點、存在的問題以及改進意見等。 設計內容與要求 ⑴ 繪制系統(tǒng)組成框圖，確定設計方案； ⑵ 了解電路所需集成芯片的功能，參數和工作原理； ⑶ 繪制整機電路圖； ⑷ 制作實物并完成軟、硬件調試； ⑸ 提交畢業(yè)設計論文。功率放大器的電源電壓為+5V（電路其他部分的電源電壓不限），負載為8Ω電阻。　e．在輸出功率500mW時測量的功率放大器效率（輸出功率/放大器總功耗）≥50%。這是說明書的主要部分。第8周： 畢業(yè)答辯與綜合成績評定。26摘 要本系統(tǒng)以高效率音頻功率放大器為核心，輸出開關管采用高速VMOSFET管,連接成互補對稱H橋式結構,最大不失真輸出功率大于1W，平均效率可達到70%左右,兼有輸出1:1雙變單電路, 單片機實現功率測量顯示電路。而隨著人們的居住條件的改善,高保真音響設備和更高擋的家庭影院也逐漸開始興起。 LM311。在本文中的D類音頻功率放大器的功率器件受一高頻脈寬調制信號（PEM）的控制，使其工作在開關狀態(tài)，理論上其效率可以達到100%，但其不足之出在