電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告usb聲卡功放制作(編輯修改稿)
2024-10-05 15:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 附近 ,晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo) 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(jiǎn)單，調(diào)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(shè)計(jì)基本上不在再使用。 B 類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的靜態(tài)點(diǎn)在 (VCC， 0)處，當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，輸出端幾乎不消耗功率。在 Vi 的正半周期內(nèi)， Q1 導(dǎo)通 Q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當(dāng) Vi 為負(fù)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(diǎn)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(diǎn)是 交越失真 較大。即當(dāng)信號(hào)在 至 之間時(shí)， Q1 Q2 都無(wú)法導(dǎo)通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設(shè)計(jì)師摒棄。 AB 類放大器的主要特點(diǎn)是：晶體管的導(dǎo)通時(shí)間稍大于半周期，必電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 USB 聲卡功放制作 7 須用兩管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率相對(duì)提高，晶體管功耗也較小。 D 類功率放大器 主要特點(diǎn) 是 ： 用音頻信號(hào)的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度，功率輸出管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，通過(guò) LC 低通濾波器后輸出音頻信號(hào)。由于輸出管工作在開關(guān)狀態(tài)，故具有極高的效率 。理論上為 100％，實(shí)際電路也可達(dá)到 80％～ 95％ 。 隨著 PWM 調(diào)制器技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用， D 類放大器將在音頻功放應(yīng)用領(lǐng)域盛行起來(lái)?，F(xiàn)代 D 類放大器除具有 AB類放大器的所有優(yōu)點(diǎn)(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(diǎn)。有多種 D 類放大器可供選用，以滿足各類應(yīng)用需求。這些應(yīng)用包括低功耗便攜式應(yīng)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(shè)計(jì)報(bào)告 USB 聲卡功放制作 8 EMI 兼容性要求在這類應(yīng)用中至關(guān)重戛還包括大功率應(yīng)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(yīng)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(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。在進(jìn)行50W ～ 500W 的大功率的 D 類音頻放大器的應(yīng)用設(shè)計(jì)中，面臨以下問(wèn)題：對(duì)于許多音頻設(shè)備設(shè)計(jì)者而言為一新領(lǐng)域，特別是在 EMI 和濾波設(shè)計(jì)方面；過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。隨著 D 類音頻放大器的技術(shù)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(shè)計(jì)報(bào)告 USB 聲卡功放制作 9 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) 原理分析 D 類功放是放大元件處于開關(guān)狀態(tài)時(shí)的一種放大模式。無(wú)信號(hào)輸入時(shí)放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電。工作時(shí)，靠輸入信號(hào)讓晶體 管進(jìn)入飽和狀體，晶體管相當(dāng)于一個(gè)接通的開關(guān)，把電源與負(fù)載直接接通。理想的晶體管因?yàn)闆]有飽和壓降而不耗電，實(shí)際上晶體管總會(huì)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(guān)，而與信號(hào)輸出的大小無(wú)關(guān)，所以特別有利于超大功率的場(chǎng)合。 D 類放大器是將輸入前置放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和電平轉(zhuǎn)移，另外還包括鋸齒波振蕩器、兩個(gè)比較器、兩個(gè) MOSFET 和兩個(gè) H 橋。每一個(gè)比較器采樣音頻信號(hào)，采樣周期由振蕩頻率決定，故振蕩器頻率對(duì) D類放大器的性能影響很大。比較器輸出脈寬調(diào)制的方波，用于驅(qū)動(dòng) H橋。 H 橋輸出差動(dòng)方波，構(gòu)成低阻信 號(hào)源給 LC 濾波器和負(fù)載。 D 類放大器使用多種調(diào)制器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而最基本的拓?fù)浣M合了脈寬調(diào)制 (PWM)以及三角波 (或鋸齒波 )振蕩器。圖 2 給出一個(gè)基于 PWM 的半橋式 D 類放大器簡(jiǎn)化框圖。它包括一個(gè)脈寬調(diào)制器，兩個(gè)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(dǎo)向開關(guān)，將其輸出節(jié)點(diǎn)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(gè)高頻方波。大多數(shù) D 類放大器的開關(guān)頻率 (fsw)通常在 250kHz～ 1． 5MHz 之間。音頻輸入信號(hào)對(duì) 輸出方波進(jìn)行脈寬調(diào)制，音頻輸入信號(hào)與內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的三角波 (或鋸齒波 )進(jìn)行比較，可得到 PWM 信號(hào)。這種調(diào)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(shí)鐘。方波的占空比與輸入
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