電子課程設計報告usb聲卡功放制作(編輯修改稿)
2025-10-03 08:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 附近 ,晶體管在輸入信號的整個周期內(nèi)均導 通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲線的線性范圍內(nèi)，所以瞬態(tài)失真和交替失真較小。電路簡單，調試方便。但效率較低，晶體管功耗大，功率的理論最大值僅有 25％，且有較大的非線性失真。 由于效率比較低 現(xiàn)在設計基本上不在再使用。 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。在 Vi 的正半周期內(nèi)， Q1 導通 Q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當 Vi 為負半波正弦波 (如圖虛線部分所示 )，所以必須用兩管推挽工作。其特點是效率較高 (78%)，但是因放 大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi)，故其缺點是 交越失真 較大。即當信號在 至 之間時， Q1 Q2 都無法導通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設計師摒棄。 AB 類放大器的主要特點是：晶體管的導通時間稍大于半周期，必電子課程設計報告 USB 聲卡功放制作 7 須用兩管推挽工作?？梢员苊饨辉绞д?。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率相對提高，晶體管功耗也較小。 D 類功率放大器 主要特點 是 ： 用音頻信號的幅度去線性調制高頻脈沖的寬度，功率輸出管工作在高頻開關狀態(tài)，通過 LC 低通濾波器后輸出音頻信號。由于輸出管工作在開關狀態(tài)，故具有極高的效率 。理論上為 100％，實際電路也可達到 80％～ 95％ 。 隨著 PWM 調制器技術和擴頻技術的應用， D 類放大器將在音頻功放應用領域盛行起來。現(xiàn)代 D 類放大器除具有 AB類放大器的所有優(yōu)點(即良好的線性和最小的電路板空間 )外，更具有高效、低功耗等優(yōu)點。有多種 D 類放大器可供選用，以滿足各類應用需求。這些應用包括低功耗便攜式應用 (如蜂窩電話和筆記本電腦 )，電池壽命、電路板空間和電子課程設計報告 USB 聲卡功放制作 8 EMI 兼容性要求在這類應用中至關重戛還包括大功率應用 (如車載音響系統(tǒng)或平板顯示器 ） ，最大限度降低散熱需求和發(fā)熱量在這 類應用中必不可少。 D 類放大器固然性能出色，也面臨著不少的設計挑戰(zhàn)。在進行50W ～ 500W 的大功率的 D 類音頻放大器的應用設計中，面臨以下問題：對于許多音頻設備設計者而言為一新領域，特別是在 EMI 和濾波設計方面；過電流保護設計比較復雜。隨著 D 類音頻放大器的技術的發(fā)展， 今后 音頻系統(tǒng) 有望 完全替代 AB 類音頻放大器。 電子課程設計報告 USB 聲卡功放制作 9 第 2 章 硬件電路設計 原理分析 D 類功放是放大元件處于開關狀態(tài)時的一種放大模式。無信號輸入時放大器處于截止狀態(tài)，不耗電。工作時，靠輸入信號讓晶體 管進入飽和狀體，晶體管相當于一個接通的開關，把電源與負載直接接通。理想的晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種損耗只與管子的特性有關，而與信號輸出的大小無關，所以特別有利于超大功率的場合。 D 類放大器是將輸入前置放大器對信號進行濾波和電平轉移，另外還包括鋸齒波振蕩器、兩個比較器、兩個 MOSFET 和兩個 H 橋。每一個比較器采樣音頻信號，采樣周期由振蕩頻率決定，故振蕩器頻率對 D類放大器的性能影響很大。比較器輸出脈寬調制的方波，用于驅動 H橋。 H 橋輸出差動方波，構成低阻信 號源給 LC 濾波器和負載。 D 類放大器使用多種調制器拓撲結構，而最基本的拓撲組合了脈寬調制 (PWM)以及三角波 (或鋸齒波 )振蕩器。圖 2 給出一個基于 PWM 的半橋式 D 類放大器簡化框圖。它包括一個脈寬調制器，兩個輸出 MOSFET 和外部低通濾波器 (LF 和 CF)。如圖 2 所示， P 溝道和 n 溝道 MOSFET 用作電流導向開關，將其輸出節(jié)點交替連接至 VDD 和地。由于輸出晶體管使輸出端在 或地之間切換，所以 D 類放大器的最終輸出是一個高頻方波。大多數(shù) D 類放大器的開關頻率 (fsw)通常在 250kHz～ 1． 5MHz 之間。音頻輸入信號對 輸出方波進行脈寬調制，音頻輸入信號與內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的三角波 (或鋸齒波 )進行比較，可得到 PWM 信號。這種調制方式通常被稱作“自然采樣”，其中三角波振蕩器作為采樣時鐘。方波的占空比與輸入
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