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高效率音頻放大器畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2026-07-24 16:48 本頁面

　

【文章內(nèi)容簡介】 80176。如圖22所示，A類放大器的偏置電流大于輸入電流，Q點(diǎn)（靜態(tài)偏置點(diǎn)）處于負(fù)載線的中心，A類功率放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)一般選在負(fù)載線的中點(diǎn)，所有輸出器件在輸入信號的整個周期內(nèi)均有電流流過，使其處于良好的線性工作狀態(tài)。這種放大電路，由于不會產(chǎn)生開關(guān)失真和交越失真，只要偏置和動態(tài)范圍控制得當(dāng)，僅從失真的角度來看，它是一種優(yōu)質(zhì)的線性放大電路，其聲音表現(xiàn)是相當(dāng)不錯的。由于較小的非線性失真，使得A類功率放大器一般都用在較高檔次的音響系統(tǒng)中。但是由于電源不斷地輸出功率，在沒有信號時，這些功率全部消耗在器件上，并轉(zhuǎn)化為熱量形式好散出去。有信號時，其中一部分轉(zhuǎn)化為有用輸出功率，信號愈大，輸出給負(fù)載的功率愈多，因此A類功放的效率較低圖22 A類放大器原理圖及輸入輸出曲線B類放大器B類放大器亦稱為乙類放大器，導(dǎo)通角θ=90176。，雖然管耗小，但是有利于提高效率，使得輸出信號的半個波形被削掉了。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，另一個工作在負(fù)半周期，從而在負(fù)載上得到一個完整的波形，解決效率與失真的矛盾。圖23 B類放大器原理圖及輸入輸出曲線輸出功率用輸出電壓有效值和輸出電流有效值的乘積來表示。設(shè)輸出電壓的幅值為，則輸出功率（23）最大輸出功率為：（24）設(shè)輸出信號為=sint，則直流電源的供給功率為：（25）其中為輸出功率，為管耗功率。則效率η為：（當(dāng)時成立）（26）AB類放大器由于乙類放大器， — +，負(fù)載上無電流通過，出現(xiàn)一段死區(qū)，這種現(xiàn)象叫交越失真。如圖24所示AB類放大器能夠很好的克服交越失真，在DD2上產(chǎn)生的壓降為TT2提供一個適當(dāng)?shù)钠珘海怪幱谖?dǎo)通狀態(tài)。圖24 單電源的互補(bǔ)對稱原理電路當(dāng)有信號時，在信號的負(fù)半周期，T1導(dǎo)電，有電流通過負(fù)載,同時向C充電；在信號的正半周期，T2導(dǎo)電，則已充滿電的電容起電源的作用，通過負(fù)載放電。AB類放大器通過兩個偏置電壓（）來避免交越失真。由于這一優(yōu)點(diǎn)，AB類放大器在傳統(tǒng)的音頻放大器中得到了廣泛應(yīng)用。在電子設(shè)備中，AB類放大器還占有很大的市場。當(dāng)輸入信號為零時，由于此時兩個晶體管仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此每一個晶體管的功率損耗均大于B類放大器，即AB類放大器的最大工作效率小于B類放大器，但大于A類放大器。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。具有效率高的突出優(yōu)點(diǎn),數(shù)字音頻功率放大器也看上去成是一個1比特的功率數(shù)模變換器。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類放大或數(shù)字式放大器利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路來放大音頻信號的。（1）具有很高的效率，通常能夠達(dá)到85%以上。（2）體積小，可以比模擬的放大電路節(jié)省很大的空間。（3）無裂噪聲接通。（4）低失真，頻率響應(yīng)曲線好。外圍元器件少，便于設(shè)計調(diào)試。D類放大器的原理，在三、四章節(jié)在詳細(xì)敘述，它的主要特點(diǎn)是高效率高效率、低功耗、小體積；缺點(diǎn)是信號失真度相對較大，但是隨著D類放大器的發(fā)展，必定會有所改善。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(diǎn)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。D類放大器所采用的技術(shù)其實(shí)就是脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM），所謂脈寬調(diào)制技術(shù)也就是把模擬音頻信號的幅度來調(diào)制一系列矩形脈沖的寬度。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。這個信號經(jīng)過開關(guān)輸出電路放大，將被放大的脈寬調(diào)制信號中所包含的低頻分量濾出來就可以得到放大以后的音頻信號。其工作波形圖如圖32所示。圖31 D類功放的工作原理框圖圖32 D類放大器的工作波形示意圖如上圖32所示為脈寬調(diào)制D類功放的原理框圖，三角波產(chǎn)生器產(chǎn)生的三角波V1與音頻輸入信號通過比較器比較產(chǎn)生數(shù)字信號V2，V2經(jīng)開關(guān)功率放大后經(jīng)過濾波后輸出V0。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。功率放大器的電源為+5V（電路其他部分的電源電壓不限），負(fù)載為8Ω電阻。設(shè)計要求（1）功率放大器（a）3dB通頻帶為20Hz～２0ＫHz，輸出正弦信號無明顯失真。（b）最大不失真輸出功率≥1W。（c）輸入阻抗10KΩ，電壓放大倍數(shù)1～20連續(xù)可調(diào)。（d）低頻噪聲電壓（20kHz以下）≤10mV，在電壓放大倍數(shù)為輸入端對地交流短路時測量。（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﹪。（2）設(shè)計并

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