【正文】 減少整體功率預(yù)算。高效率D類(lèi)音頻放大器正越來(lái)越多地被用在移動(dòng)電話(huà)、智能電話(huà)、PDA及其他類(lèi)似便攜式應(yīng)用中，以取代AB類(lèi)放大器。而D類(lèi)放大器由于工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，作為控制元件的晶體管本身消耗功率較低，功放的效率就高，可達(dá)到90％以上，因此能極大地降低能源損耗，減小放大器體積。因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備受電池容量、散熱、體積的限制，對(duì)音頻功率放大器要求高效、節(jié)能、發(fā)熱量少、體積小、便于集成。1999年意大利POWERSOFT公司推出了數(shù)字音頻功放的商業(yè)產(chǎn)品，從此，第4代音頻功率放大器一數(shù)字音頻功率放大器進(jìn)入了工程應(yīng)用領(lǐng)域，并獲得了世界同行的廣泛認(rèn)可，市場(chǎng)日益擴(kuò)大，數(shù)字音頻功率放大器已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。數(shù)字音頻功放的概念早在20世紀(jì)60年代已被提出，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，進(jìn)展一直較慢。目前，D類(lèi)音頻功率放大器在移動(dòng)電話(huà)、平面電視、LCD顯示器以及各種以電池供電的便攜式游戲設(shè)備等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中已獲得廣泛的應(yīng)用。D類(lèi)數(shù)字音頻功率放大器是一種將輸入模擬音頻信號(hào)或PCM(Pulse Code Modulation，脈沖編碼調(diào)制)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(hào)，然后用PWM或PDM的脈沖信號(hào)去控制大功率開(kāi)關(guān)器件通／斷音頻功率放大器，也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)放大器。全球音視頻領(lǐng)域的數(shù)字化浪潮以及人們對(duì)音視頻設(shè)備節(jié)能環(huán)保的要求，迫使人們盡快研究開(kāi)發(fā)高效、節(jié)能、易于與數(shù)字化設(shè)備接口的音頻功率放大器。音頻功率放大器的效率低就意味著工作時(shí)有相當(dāng)多的電能轉(zhuǎn)化成熱能，也就是說(shuō)，這些類(lèi)型的音頻功率放大器要有足夠大的散熱器。傳統(tǒng)類(lèi)音頻放大器的一個(gè)共同缺點(diǎn)是效率很低，A類(lèi)音頻放大器的理論效率是25％，實(shí)際效率大約為1520％；％；AB類(lèi)音頻放大器的理論效率75％，實(shí)際效率在5070％之間。目前大部分音響系統(tǒng)中的功放都是模擬類(lèi)型，傳統(tǒng)的模擬功放按放大器的工作狀態(tài)可分為：A類(lèi)、B類(lèi)、AB類(lèi)等形式。隨著近十幾年來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，功率放大電路也得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：音頻功率放大器；D類(lèi)；脈寬調(diào)制AbstractAudio power amplifier is an important part of PIC(Power Integrated circuits)which is widely used in consumer electronic products，and China is the most important market of consumer products and the biggest world manufacture center of the consumer products．We launch a reach on audio power amplifier．With the continuous development of science and technology, especially the development of integrated circuit technology, high speed and high power devices have more and more, mobile phones, digital media technology, flatscreen TV, a portable electronic products such as digital product is portable to thin, rapid development, audio power amplifiers will tend to be highly effective, energysaving and miniaturization. Because mobile devices affected by the battery capacity, thermal, volume restrictions on audio power amplifier requires efficient, energysaving, low calorific value, small size, ease of integration.Traditional analog audio power amplifier although with high fidelity, but there is a high power consumption, low efficiency and so fatal flaws, and gets very hot, not easy to solve. And classd amplifiers due to work on or off, as control ponents of transistor itself lower power consumption, power amplifier is very efficient. Unlike traditional class AB audio power amplifiers, digital class D audio power amplifier39。在這個(gè)能源節(jié)約的時(shí)代，憑借其高效率、低功耗的特點(diǎn)，數(shù)字D類(lèi)音頻功放正逐漸取代傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器，并越來(lái)越受到人們的重視。與傳統(tǒng)的AB類(lèi)音頻功率放大器相比，數(shù)字D類(lèi)音頻功放最大的優(yōu)勢(shì)在于具有高效率，實(shí)際轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到80％以上，理論轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到100%。傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器雖然具有很高的保真度，但是卻存在功耗高、效率低等致命缺點(diǎn)，而且發(fā)熱量大，不易解決散熱問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是集成電路技術(shù)的發(fā)展，高速、大功率器件已越來(lái)越多，移動(dòng)電話(huà)、數(shù)字媒體技術(shù)、平面電視、便攜式數(shù)字產(chǎn)品等電子產(chǎn)品正在向薄型化、便攜式迅速發(fā)展，人們對(duì)音頻功率放大器的要求更加趨向于高效、節(jié)能和小型化。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 37 頁(yè) 共 37 頁(yè)摘 要音頻功率放大器是功率集成電路中的一個(gè)重要組成部分，并且廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。我國(guó)是全球最大的消費(fèi)類(lèi)電子商品市場(chǎng)和生產(chǎn)基地，音頻功放的需求日益增加，因此研究音頻功率放大器具有非常重要的意義。因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備受電池容量、散熱、體積的限制，對(duì)音頻功率放大器要求高效、節(jié)能、發(fā)熱量少、體積小、便于集成。而D類(lèi)放大器由于工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，作為控制元件的晶體管本身消耗功率較低，所以功放的效率很高。因此能極大地降低能源損耗，減小放大器體積。本文論述了各種音頻功率放大器的工作原理以及各自的性能特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了D類(lèi)音頻功率放大器的工作原理和脈寬調(diào)制工作原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一款大功率輸出、低功耗數(shù)字音頻D類(lèi)功率放大器。s biggest advantage is that you have a high efficiency, the actual conversion efficiency can reach 80 percent, and theoretical conversion efficiency can reach up to 100%. So it can greatly reduce the energy consumption, reduce amplifier volume. In the energysavings time, with its high efficiency, low power consumption characteristics of Class D digital audio amplifier is gradually replacing traditional analog audio power amplifiers, and more and more attention. This article discusses the working principle of audio power amplifiers and their performance characteristics, focuses on the class D audio power amplifier of the working principle and principle of pulse width modulation, and on this basis, designs a high power output, low power consumption Class D digital audio amplifiers.Key words：Audio power amplifier；D class；pulse width modulation目 錄引言 41 緒論 5 課題背景 5 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 62 音響的相關(guān)知識(shí) 6 聲音的基本特性 6 放大器的技術(shù)指標(biāo) 6 功率放大器的分類(lèi) 7 7 9 11 13 14 14 15 153 D類(lèi)功率放大器原理 15 D類(lèi)放大器的特點(diǎn) 15 D類(lèi)功率放大器的性能指標(biāo) 17 傳統(tǒng)D類(lèi)功率放大器的工作原理 194 電路系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 22 電路方案論證 22 主要電路工作原理設(shè)計(jì)與分析 24 25 26 27 28 28 系統(tǒng)調(diào)試及測(cè)量 315 結(jié)論 32謝 辭 33參考文獻(xiàn) 34附 錄 35引言隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子電路中。音頻功率放大電路是原理上最為基本、應(yīng)用上最為廣泛的功率放大電路。A類(lèi)、AB類(lèi)功放是音響系統(tǒng)中最為常用的功放。無(wú)論A類(lèi)，B類(lèi)還是AB類(lèi)音頻功率放大器，當(dāng)它們的輸出功率小于額定輸出功率時(shí)，效率就會(huì)明顯降低，播放動(dòng)態(tài)的語(yǔ)言、音樂(lè)時(shí)平均工作效率只有30％左右。在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)潮流走向輕薄短小之際，不僅半導(dǎo)體組件本身的封裝要小，整個(gè)模塊的尺寸也變成決定系統(tǒng)客戶(hù)接受與否的關(guān)鍵規(guī)格。D類(lèi)數(shù)字音頻放大器就是在這樣的背景下興起的。由于其開(kāi)關(guān)管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此具有高效率、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。在手機(jī)、PDA、MP3Player等應(yīng)用中，以D類(lèi)取代AB類(lèi)放大器的趨勢(shì)便已相當(dāng)明顯。1983年，M．B．Sandier等學(xué)者提出了D類(lèi)放大的PCM數(shù)字音頻功放的基本結(jié)構(gòu)，主要技術(shù)要點(diǎn)是如何把PCM信號(hào)變成PWM。1 緒論 課題背景隨著半導(dǎo)體及微電子制造技術(shù)的不斷發(fā)展，高速、大功率器件已越來(lái)越多，電子產(chǎn)品正在向薄型化、便攜式迅速發(fā)展，人們對(duì)音頻功率放大器的要求更加趨向于高效、節(jié)能和小型化。普通功放發(fā)熱量大，不易解決散熱問(wèn)題。所以D類(lèi)音頻功率放大器越來(lái)越受到人們的重視。采用D類(lèi)放大器可延長(zhǎng)電池供電終端產(chǎn)品的工作時(shí)間，并產(chǎn)生更少的熱量，從而解決設(shè)備的熱設(shè)計(jì)問(wèn)題。這導(dǎo)致采用很多新的產(chǎn)品技術(shù)，例如采用D類(lèi)音頻功率放大器。近年來(lái)國(guó)際上加緊了對(duì)D類(lèi)音頻功率放大器的研究與開(kāi)發(fā)，并取得了一定進(jìn)展，這一技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世立即顯示出其高效、節(jié)能、數(shù)字化的顯著特點(diǎn)，引起了科研、教學(xué)、電子、商業(yè)界的特別關(guān)注。D類(lèi)功率放大器的顯著特點(diǎn)是其輸出級(jí)的工作狀態(tài)不是完全導(dǎo)通，就是完全截止，輸出器件功耗大大降低。輸出信號(hào)比輸入信號(hào)變得更正或者更負(fù)，也就是輸入信號(hào)被大大地放大了。音響系統(tǒng)可以采用的多種實(shí)現(xiàn)形式包括A類(lèi)、AB類(lèi)和B類(lèi)等，與D類(lèi)功率放大器相比，這些電路中即使是效率最高的線(xiàn)性輸出級(jí)，其功率的耗散也很大。早些時(shí)候晶體管、集成電路的開(kāi)關(guān)特性差，不能滿(mǎn)足D類(lèi)音頻功率放大器的技術(shù)要求，因此對(duì)D類(lèi)音頻功率放大器的研究開(kāi)發(fā)有相當(dāng)?shù)睦щy，研究開(kāi)發(fā)僅停留在理論上。近幾年，工業(yè)控制上快速低電壓控制大電流的MOSFET也已用得很普遍，該管開(kāi)關(guān)特性、導(dǎo)通飽和壓降和截止漏電流特性都大大改善，應(yīng)用到音頻開(kāi)關(guān)放大器上，能大大提高其可靠性和保真度。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀有關(guān)D類(lèi)功放的理論提出已有近半個(gè)世紀(jì)。早期的主要缺點(diǎn)是失真度高，后來(lái)在控制芯片和功率器件模塊化后性能有所提高，才得以投放市場(chǎng)。它應(yīng)該具有工作效率高，便于與其他數(shù)字設(shè)備相連接的特點(diǎn)。歷史上出現(xiàn)過(guò)三代D類(lèi)放大器設(shè)計(jì)：第一代是由托卡塔設(shè)計(jì)的TacTMillenn