【正文】 關(guān)速度快，開啟電壓小。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(qū)動的對管， IRFD120 和 IRFD9120 VMOS對 管的參數(shù)能夠滿足上述要求，故采用之。實際電路如圖 所示。互補 PWM 開關(guān)驅(qū)動信號交替開啟 Q5 和 Q8 或 Q6 和 Q7，分別經(jīng)兩個 4 階 Butterworth 濾波器濾波后推動喇叭工作。這個 H 橋具有兩個半橋開關(guān)電路，它們?yōu)闉V波器提供相反極性的脈沖，其中濾波器包含兩個電感器、兩個電容器。每個半橋包含兩個輸出晶體管，一個是連接到正電源的高端晶體管 MH，另一個是連接到負電源的低端晶體管 ML。全 H 橋電路通常由單電源（ VDD ）供電，接地端用于接負電源端（ VSS）。四個高頻 MOSFET 功率管，當 PWM 信號為高電平時 ,Q Q8 導通 ,Q Q7 截止，電流從電阻的正極流向負極；當PWM 信號為低電平時， Q Q8 截止， Q Q7 導通，電流從電阻的負極流向正極。功率管開關(guān)的頻率等于 PWM 信號的頻率。對于給定的 VDD 和 VSS， H 橋電路的差分方式提供的輸出信號是單端方式的兩倍，并且輸出功率是其四倍。半橋電路可由雙極性電源或單極性電源供電，但單電源供電會對 DC 偏置電壓產(chǎn)生潛在的危害，因為只有 VDD/2 電壓施加到過揚聲器，除非加一個隔直電容器。 圖 驅(qū)動電路電路圖 高效音頻功率放大器設(shè)計 20 高效音頻功率放大器設(shè)計 21 4 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 測試 步驟和工具 介紹 （ 1）準備元器 件 （ 2）焊接電路 （ 3）線路檢測 （ 4）模塊測試 （ 5）系統(tǒng)測試 鑷子、剪線鉗、電烙鐵、萬用表、直流電源、數(shù)字信號發(fā)生器、示波器 。 測試過程 焊接好電路，檢查無誤后通電，用示波器觀察輸出波形，調(diào)節(jié)電位器使之起震并產(chǎn)生振幅為上下 1V，頻率為 150kHz 的三角波。其產(chǎn)生的信號用示波器觀察如下圖 所示： 圖 三角波發(fā)生器測試波 形 高效音頻功率放大器設(shè)計 22 由上圖 417 可以看出，三角波發(fā)生器產(chǎn)生了穩(wěn)定的，頻率為 的三角波，因此 本模塊的設(shè)計不但能從仿真上達到目的，而且實踐中也很好的達到了設(shè)計的目的。由示波器中顯示波形可知 ，由三角波發(fā)生器和比較器組成了 PWM 調(diào)制器，將正弦信號調(diào)制成了寬度不同的等副信號，達到了設(shè)計的要求。然后，將測試好的三角波發(fā)生器和比較器相連接，在比較器的另一端輸入在 上下，振幅為 2V，頻率為 3kHz 的正弦信號，用示波器觀察其輸出。將前面測試好的 PWM 調(diào)制模塊、驅(qū)動模塊、低通濾波器模塊都焊接好，檢查無誤后，將這三個模塊連接起來，通電源，用函數(shù)信號發(fā)生器給不同頻率的正弦信號，用示波器觀察輸出。 測試結(jié)果分析 將所有模塊連接在一起，用函數(shù)信號發(fā)生器給適當?shù)妮斎胄盘?，用示波器觀察其輸出。并記錄其幅度 ，計算其最大不失真功率、效率 . (1)最大不失真輸出功率測試數(shù)據(jù)如下表 41 所示： f 20Hz 100Hz 300Hz kHz 10kHz 20kHz 25kHz VV PP /? WP /max （ 2）效率的測量 測試數(shù)據(jù)如下表 42所示： OP 200mW 500mW 1000mW PPV? CCI 68mA 147mA 278mA ? 59﹪ 68﹪ 72﹪ 功放的效率和最大不失真輸出功率與理論值還有一定差別，其原因有以下幾個方面： 表 41 輸出功率 表 42 效 率的測量 高效音頻功率放大器設(shè)計 23 （ a）功放部分電路存在的靜態(tài)損耗，包括 PWM 調(diào)制器、輸出驅(qū)動電路及 H 橋輸出電路。這些電路在靜態(tài)時均具 有一定的功率損耗，實測結(jié)果其 5V 電源的靜態(tài)總電流約為 30 mA，即靜態(tài)功耗 P 損耗=5 30=150mW。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。 （ b）功放輸出電路的損耗，這部分的損耗對效率和最大不失真輸出功率均有影響。此外， H 橋的互補激勵脈沖達不到理想同步，也會產(chǎn)生功率損耗。 （ c）濾波器的功率損耗，這部分損耗主要是由 4 個電感的直流電阻引起的。 高效音頻功率放大器設(shè)計 24 總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計是我大學生活重要的一步。從最初的選題，開題到寫論文直 到完成論文。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改論文，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。 通過這次實踐，我了解了音頻功率放大器用途及工作原理，熟悉了音頻功率放大器的設(shè)計步驟，鍛煉了設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次畢業(yè)設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設(shè)計收獲很多，比如學會了查找相關(guān)資料相關(guān)標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的制作能力。 但是畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了 解等等。由于時間有限，未能完成全部安裝與調(diào)試工作，對設(shè)計結(jié)果沒有作出最后的檢驗，也感到遺憾。這次實踐是對自己大學三年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很不全面。馬上要畢業(yè)了，自己的求學之路還很長，以后更應該在工作實踐中不斷學習，努力使自己 成為一個對社會有所貢獻的人。 作為一名即將畢業(yè)的大學生，我覺得這一次的畢業(yè)設(shè)計對我來說，是一次對大學學習情況的自我的檢驗 ，同時也是為以后進入研發(fā)崗位的考驗。不僅僅是一次課題設(shè)計，也是一次經(jīng)驗的積累和能力的提高。這一次的畢業(yè)設(shè)計，讓我充分意識到自己的進步和不足，也為我自己今 后的工作和學習，提供了參考的依據(jù)。比如在硬件的設(shè)計上，總是忽略一些細節(jié)問題，在軟件設(shè)計上，邏輯思維總是不夠完美，導致經(jīng)常調(diào)試很久都跳不出相應的效果。我不怕失敗，也不怕困難。這一次的畢業(yè)設(shè)計，必將激勵我在以后的學習和生活中不斷進步和永不放棄。 最后敬請各位專家、老師和同學對論文 的不足和謬誤之處 提出寶貴的指導意見和建議 ，謝謝 ！ 高效音頻功率放大器設(shè)計 25 參考文獻 [1] 曾廣興 .現(xiàn)代音響技術(shù)應用 [M].廣東科技出版社 ,2021. [2] 張平 .關(guān)于音頻功率放大器的應用 [J].安陽大學學報 ， 2021. [3] 吳振平 .實用聲電技術(shù) [M].中國鐵道出版社 ,2021. [4] 龔偉 .音頻放大器控制方式綜述 [J].重慶大學報 ,2021. [5] 黎明 .電子質(zhì)量 [M]， 電子科技出版社 ,2021. [6] 華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]，北京高等教育出版社，2021。 [7] 姚福安 .音頻功率放大器設(shè)計 [J]，山東大學學報， 2021. [8] 牟小令 .高效率音頻功率放大器 [J].西南師范大學學報，2021. [9] 馬建國 .電子系統(tǒng)設(shè)計 [M].高等教育出版社 ,2021. [10] 曲榮 .收音機電平指示電路錦集 [M].北京電子出版社 ,2021. [11] 方佩敏 .音頻功率放大器 [J].電子世界 報 ,2021. [12] 何希才 .實用電子電路 400 例 [M].電子工業(yè)出版社 ,2021. [13] Solid Warehouse Material Management System Based on ERP and Bar Cod Technology, International Journal od Plant Engineering and Management[J].2021. [14] Choong Moon Lee. The Sillieon Vallery edage [M],Stabford University . [15] [EB/OL].12. . 高效音頻功率放大器設(shè)計 26 致謝 在短短 的幾 個月的畢業(yè)設(shè)計的過程中，我不僅學到許多以前 在 課堂 上 沒有 接觸 的知識和方法， 讓我的實踐操作能力得到了很高的提升。 而且還 見證 了 深深 的同學之誼， 還有難忘的 師生之情。 所以 ，我必須要 特別要感謝在整個畢業(yè)設(shè)計過程中 ，總是不厭其煩的幫助我的老師和不斷鼓勵我的同學 ，是他們給了我完成課題設(shè)計的 勇氣 ， 永不放棄 的決心，使得我能夠克服一個又一個的 困難 ， 至始至終沒有放棄， 最終順利完成我的畢業(yè)設(shè)計！ 讓我感觸最深的是我 尊敬的 美女 老師 —— 老師，她在 單片機的開發(fā) 設(shè)計上的造詣讓我深深的 折服 ， 她 的孜孜不倦的精神讓我十分感動， 當我有疑問向她請教時她總是能夠很清晰的找到我問題的關(guān)鍵點，完美為我闡述問題的本質(zhì)和核心，正是 周 老師的悉心指導 和不斷努力， 讓我在程序編寫上少走了很多彎路，最終編寫完成了完整可行的程序代碼。并且在最后的 硬件設(shè)計 階段 周 老師更是犧牲自己的休息時間為我指導，我要向她表示由衷的感謝！ 與此同時，我要特別感謝 （ 某某、某某、某某 ） 等幾位同學，我時常和他們討論我在設(shè)計過程中遇到的問題，他們了我很多寶貴的意見和想法，為我提供 了很多的參考書目，在我最需要的時候給我鼓勵和幫助，在這里我深深說一句：謝謝你們！ （ 建議你自己按照自己的具體情況，進行相關(guān)應該 ）高效音頻功率放大器設(shè)計 27 附件 1 系統(tǒng)原理圖 附圖 11 系統(tǒng)電路圖 1 高效音頻功率放大器設(shè)計 28 附圖 12 系統(tǒng)原理圖 2 高效音頻功率放大器設(shè)計 29 附圖 13 系統(tǒng)原理圖 3