高效音頻功率放大電路設(shè)計(jì)(參考版)
2024-09-02 20:33本頁(yè)面
【正文】 總體電路圖、設(shè)計(jì)總結(jié) ？ 頁(yè)碼、圖號(hào)、文中大小標(biāo)題、字號(hào)等都要整理 完成設(shè)計(jì)總結(jié)。 圖 17軟件主體流程圖 音量顯示電路 音量顯示電路由 專用集成塊 TA7666P 實(shí)現(xiàn)，通過(guò)多個(gè)發(fā)光二極管來(lái)直觀指示音量的大小，電路如圖 19 所 圖 19 音量顯示電路 電源 整個(gè)系統(tǒng)既包括模擬電路也包括數(shù)字電路，為減少相互干擾，本系統(tǒng)采用自帶 4路電源： +5V,+5V,+。 控制測(cè)量：由單片機(jī)讀取所設(shè)定的數(shù)值，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。 系統(tǒng)初始化：加電后完成系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)變量的初始化。 本系統(tǒng)軟件采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，功能模塊各自獨(dú)立。 鍵盤(pán)顯示電路用于調(diào)試過(guò)程中的參數(shù)校準(zhǔn)輸入，主要由顯示接口芯片 8279， 4 4鍵盤(pán)及 8位數(shù)碼管顯示部分構(gòu)成。 經(jīng) AD637 進(jìn)行有效值變換后的模擬電壓信號(hào)送 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD574，由 89C51 控AD574 進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，并對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算處理，最后送顯示電路完成功率顯示。 真有效值轉(zhuǎn)換器選用高精度的 AD637 芯片 (圖 )，其外圍元件少、頻帶寬，精度高于 ％。其增益為 Av=R3/R1=20/20=1，其上限頻率遠(yuǎn)超過(guò) 20 kHz 的指標(biāo)要求。由于對(duì)這部分電路的電源電壓不加限制，可不必采用價(jià)格較貴的滿幅運(yùn)放。 kHz 處下降 dB，可保證 20 kHz的上限頻率，且通帶內(nèi)曲線基本平坦； 100 kHz、 150 kHz 處分別下降 48 dB、 62 dB，完全達(dá)到要求。 ？對(duì)濾波器的要求是上限頻率≥ 20 kHz，在通頻帶內(nèi)特性基本平坦 ?；パa(bǔ) PWM 開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)交替開(kāi)啟 Q5和 Q8或 Q6 和 Q7，分別經(jīng)兩個(gè) 4階 Butterworth 濾波器濾波后推動(dòng)喇叭工作。因輸出功率稍大于 1W，屬小功率輸出，可選用功率相對(duì)較小、輸入電容較小、容易快速驅(qū)動(dòng)的對(duì)管， IRFD120 和 IRFD9120 VMOS 對(duì)管的參數(shù)能夠滿足上述要求，故采用之。驅(qū)動(dòng)電路晶體三極管選用2SC8050 和 2SA8550 對(duì)管。 驅(qū)動(dòng)電路 如圖 所示。 考慮到前置放大器的最大不失真輸出電壓的幅值 Vom，取 Vom=，則要求輸入的音頻最大幅度 Vim(Vom/Av)=2/8=250mV。選擇同相放大器的目的是容易實(shí)現(xiàn)輸入電阻 Ri≥ 10kΩ的要求。因此必須對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行前置放大，其增益應(yīng)大于 5。設(shè)置前置放大器，可使整個(gè)功放的增益從 1～ 20 連續(xù)可調(diào)，而且也保證了比較器的比較精度。由于三角波 Vpp=2V，所以要求音頻信號(hào)的 Vpp不能大于 2V，否則會(huì)使功放產(chǎn)生失真。使振蕩頻率在 150 kHz左右有較大的調(diào)整范圍。 圖 選定工作頻率為 f=150 kHz，并設(shè)定 R7+R6=20kΩ，則電容 C3 的計(jì)算過(guò)程如下 : 對(duì)電容的恒流充電或放電電流為 則電容兩端最大電壓值為 其中 T1 為半周期， T1=T/2=1/2f 。 電路參數(shù)的計(jì)算：在 5V單電源供電下，我們將運(yùn)放 5 腳和比較器 3腳的電位用 R8 調(diào)整為 V，同時(shí)設(shè)定輸出的對(duì)稱三角波幅度為 1 V(Vpp＝ 2V)。 TLC4502 不僅具有較寬的頻帶，而且可以在較低的電壓下滿幅輸出，既保證能產(chǎn)生線性良好的三角波，而且可達(dá)到發(fā)揮部分對(duì)功放在低電壓下正常工作的要求。 圖 類放大器的工作原理 圖 D 類放大器的工作波形示意圖 D 類功放各部分電路分析與計(jì)算 脈寬調(diào)制器 三角波產(chǎn)生電路。 圖 功率測(cè)量電路 4主要電路工作原理分析與計(jì)算 類放大器的工作原理 一般的脈寬調(diào)制 D類功放原理方框圖 如圖 8？所示。此方案采用真有效值轉(zhuǎn)換專用芯片，先得到音頻信號(hào)電壓的真有效值。 電路呢？ 功率測(cè)量電路 方案一：直接用 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣音頻輸出的電壓瞬時(shí)值，用單片機(jī)計(jì)算有效值和平均功率，原理框圖如圖 6所示，但算法復(fù)雜，軟件工作量大。 方案一：采用集成數(shù)據(jù)放大器，精度高，但價(jià)格較貴。 方案二：采用兩個(gè)相同的四階 Butterworth 低通濾波器，在保證 20kHz 頻帶的前提下使負(fù)載上的高頻載 波電壓進(jìn)一步得到衰減。 濾波器的選擇 方案一：采用兩個(gè)相同的二階 Butterworth 低通濾波器。 方案二：選用 VMMOSFET 管。 方案一：選用晶體三極管、 IGBT 管。 圖 開(kāi)關(guān)管的選擇。 圖 方案二：選用 H 橋型輸出方式 (電路如圖 5 所示 )。 高速開(kāi)關(guān)電路 方案一： 選用推挽單端輸出方式 (電路如圖 4 所示 )。三角波產(chǎn)生器及比較器分別采用通用集成電路，各部分的功能清晰，實(shí)現(xiàn)靈活，便于調(diào)試。 圖 脈寬調(diào)制器 (PWM) 方案一：可選用專用的脈寬調(diào)制集成塊，但通常有電源電壓的限制，不利于本題的實(shí)現(xiàn)。用音頻信號(hào)的幅度去線性
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