【正文】 28。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向 蘭州商學(xué)院 、 信息工程學(xué)院 的全體老師表示由衷的謝意。在此向 彭會萍 老師表示深深的感謝和崇高的敬意。（ 3）提高了自己的 動手能力 ，使自己更加明白了一個道理，細節(jié)決定成敗，鍛煉了自己做事的態(tài)度。 通過本次設(shè)計是自己在各個方面得到了提高，通過本次設(shè)計 對自己的提高有：（ 1）對各類放大器的工作原理更加熟悉。有效值轉(zhuǎn)換器選用高精度的 AD637， 單片機系統(tǒng)主要 有 89C51 單片機、 A∕ D 轉(zhuǎn)換器 AD574 和鍵盤顯示接口電路等組成 。 信號變換電路 由于 功放輸出具有很強的帶負載能力，故對變換電路輸入阻抗要求不高，所以可選用較簡單的單運放組成的差動式減法電路來實現(xiàn)。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 ， IRF9540 和 IRF540 VMOS 對管的參數(shù)能夠滿足上述要求， 故采用之。電路圖如下圖 48 所示 ： 驅(qū)動電路 經(jīng)前面脈寬調(diào)制得到的 PWM 信號不能直接驅(qū)動功率開關(guān)器件，需加強PWM 信號的驅(qū)動能力，首先 ， 讓 PWM 信號通過施密特觸發(fā)器芯片 74HC14進行波形整形，然后把兩路脈沖信號分別輸入到由晶體三極管組成的互補對稱式射級跟隨器，增強信號的驅(qū)動電流，使之能夠有效、快速地驅(qū)動功率開關(guān)管。電路圖如下圖 47 所示 ： 圖 47 前置放大電路 21 短路保護電路 過流采樣電阻取 與 8Ω 負載進行串聯(lián)，該電路中前級放大電路的增益為： vA =23RR=11820≈ 75 經(jīng)放大后的信號在經(jīng)過由 D C R5 構(gòu)成的峰值檢測電路，輸出直流電平，送給由 D R7 和比較器 LM311 構(gòu)成的遲滯比較器進行比較，一旦過載就立即鎖定。 考慮到前置放大器的最大不失真輸出電壓的幅值 VVom ? ,取 omV =2V，則要求輸入的音頻信號最大幅度 imV mVAV Vom 2 5 082 ??? 。選擇同相放大器的目的是容易實現(xiàn)輸入電阻 iR ≥ 10kΩ 的要求，同時 采用滿幅運放可在降低電源 電壓時仍能正常放大。當功放輸出的最大不失真功率為 1W 時，其 8Ω 上圖 46 比較器電路 20 的電壓 PPV_ =8V，此時送給比較器音頻信號的 PPV_ 值應(yīng)為 2V，則功放的最大增益約為 4（實際上，功放的最大不失真功率要略大于 1W，其電壓增益要略大于 4）， 因此必須對輸入的音頻信號進行前置放大，其增益應(yīng)大于 5。由于三角波 PPV_ =2V，所以要求音頻信號的 PPV_ 不能大于2V 否則會使功放產(chǎn)生失真。通過 1211 RR 和 使產(chǎn)生的三角波，在以 上下 1V 震蕩。 4cV 的最大值為 2V ，則fRRC 21)( 674 ?? （ 46） pFfRRC )( 33674 ???????? （ 47） 取 4C =220Pf，取 7R =10k? ，取 6R 為 20K? 的可變電位器。若選定 R10 為 100 kΩ ， 并忽略比較器高電平時 R11 上的壓降，則 R9 的求解過程如下： ??????? KRR 99 （ 43） 所以取 9R 為 39K? 。 三角波產(chǎn)生電路如下圖 44 所示 ： 圖 44 三角波產(chǎn)生電路 三角波波形圖如下圖 45 所示： 18 載波頻率的選定既要考慮抽樣定理，又要考慮電路的實現(xiàn)，選擇 150 kHz 的載波，使用四階 Butterworth LC 濾波器，輸出端對載頻的衰減大于 60dB，滿足設(shè)計的要求，所以我們選用載波頻率為 150 kHz。 輸出三角波頻率的計算：電阻 R1 上電壓等于 T1 的 Vbe ≈ ，故流過R1 的電流約為 I =／ 300=,忽略 T1 的基極電流，則流過 R1 的電流即為 T2 的射級電流，也約等于 T2 的集電極電流，故 C1 的充電電流約為2mA，由電路理論知識，設(shè)充電時間為 1t ，放電時間為 2t ，則有： 32 CCV =31 CCV + CtI 1? （ 41） 31 CCV =32 CCV CtI 2? （ 42） 可得三角波的周期： I CVttT CC? ???? 3221 17 故 三角波頻率為： ??TfKHZ 該電路的特點是采用恒流源對電容線性充、放電產(chǎn)生三角波，波形比方波經(jīng)阻容電路或者積分電路得到的三角波效果好。電路中電容 C1 選用漏電流很低的聚苯乙烯電容。利用 TT2 和 R6 構(gòu)成恒流源對 C1 實現(xiàn)線性充電，利用 T T4 和 R7 構(gòu)成的恒流源實現(xiàn)對 C1 的放電。 采用 555 芯片構(gòu)成三角波產(chǎn)生電 路。常 規(guī) PWM 調(diào)制電路如下圖 43 所示 ： （ 1）三角波產(chǎn)生電路 三角波的作用是用來調(diào)制音頻信號，對此有兩方面的要求 :其一 ,調(diào)制后的信號可以被完整地恢復(fù)。 圖 41 信號變換原理框圖 15 圖 42 系統(tǒng)的組成方框圖 （三） 各部分電路分析與計算 脈寬調(diào)制電路 電路以音頻信號為調(diào)制波，頻率為 150kHz 的三角波為載波，兩路信號均加上 的電流偏置電壓，通過比較器進行比較，得到幅值相同、 占空比隨音頻幅度變化的脈沖信號。 （ 4） 還增加了短路保護功能。 （ e）在輸出功率 500mW 時測量功率放大器效率（輸出功率 /放大器總功耗） ≥ 50﹪ 。 （ c）輸入阻抗 10KΩ，電壓放大倍數(shù) 1～ 20 連續(xù)可調(diào)。 設(shè)計要求 （ 1）功率放大器 （ a） 3dB 通頻帶為 20Hz～ ２ 0Ｋ Hz，輸出正 弦 信號無明顯失真。 四 、 D 類音頻功率放大器的設(shè)計 （一） 設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計并制作一個高效率音頻功率放大器及其參數(shù)的測量、顯示裝置。其工作波形圖如圖 32 所示。如圖 31 所示，一個模擬音頻信號 與三角波 （或鋸齒波）通過比較器 形成一系列寬度受到調(diào)制的等幅脈沖信號， 只要對這系列的脈沖信號放大 就可以了， 而原來的模擬信號就被調(diào)制為寬度不同的等幅信號。 三、 D 類功率放大器 的原理 D 類放大器是一種完全不同的放大器 ，它并不只是放大器工作點的選擇，因此也稱之為“數(shù)字音頻放大器”， 因為有一種 D 類放大器可以接收數(shù)字輸入而省去 D/A 變換。外圍元器件少，便于設(shè)計調(diào)試。 （ 3） 無裂噪聲接通。 （ 1） 具有很高的效率，通常能夠達到 85%以上。 放大器由輸入信號處理電路、開關(guān)信號形成電路、大功率開關(guān)電路 (半橋式和全橋式 )和低通濾波器 (LC)等四部分組成 。 D 類放大器 D 類 (數(shù)字音頻功率 )放大器是一種將輸入模擬音頻信號 或 PCM數(shù)字信息變換成 PWM(脈沖寬度調(diào)制 )或 PDM(脈沖密度調(diào)制 )的脈沖信號 ,然后用PWM 或 PDM 的脈沖信號去控制大功率開關(guān)器件通 /斷音頻功率放大器，也稱為開關(guān)放大器。在電子設(shè)備中， AB類放大器還占有很大的市場。 圖 24 單電源的互補對稱原理電路 11 AB 類放大器通過兩個偏置電壓（ bbV ）來避免交越失真。 如圖 24 所示 AB類放大器能夠很好的克服交越失真，在 D D2 上產(chǎn)生的壓降為 T T2 提供一個適當?shù)钠珘?，使之處于微?dǎo)通狀態(tài)。設(shè)輸出電壓的幅值為 Vom ，則輸出功率 RlV omRlV omV omIoVoPo22122 ??????? （ 23） 最大輸出功率為： RlV c cRlV c e mRlV omP om 222 212121 ?????? （ 24） 圖 23 B類放大器原理圖及輸入輸出曲線 圖 22 A 類放大器原理圖及輸入輸出曲線 10 設(shè)輸出信號為 OV =Vom sin? t， 則直流電源的供給功率 Pv 為： RlV ccV omPtPoPv ?2??? （ 25） 其中 Po 為輸出功率， Pt 為 管耗功率。但是如圖 23 所示，如果利用兩個管子都工作在乙類放大狀態(tài)，一個工作在正半周期，另一個工