D類音頻功率放大器的研究與實現

電子信息工程論文編號:DZXX077  論文字數:11909,頁數:34

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
第一章 概述 1
1.1音頻功放發展歷史 1
1.2 D類放大器的出現 1
1.3 本課題研究的意義 2
第二章 功率放大器的簡介 4
2.1 聲音的基本特性 4
2.2 概述音響頻率基礎知識 4
2.3 功率放大器的分類 4
2.3.1 A類放大器 5
2.3.2 B類放大器 5
2.3.3 AB類放大器 6
第三章 D類音頻功放基本原理 7
3.1 D類音頻功放工作原理總述 7
3.2 前置放大電路 8
3.3 三角波發生器的設計原理 8
3.4 低通濾波電路 8
3.5高速開關電路 9
第四章 主要模塊電路的設計與分析 10
4.1 基本電路分析 10
4.1.1二極管限伏電路 10
4.1.2 積分電路 10
4.1.3 比較電路 11
4.2 音頻和語音放大電路 11
4.2.1 音頻信號放大電路 11
4.2.2 語音信號放大電路 12
4.3 三角波發生器 14
4.3.1 三角波電路組成描述 14
4.3.2 三角波參數設計 14
4.4 PWM脈寬調制電路 16
4.5 驅動集成電路 18
4.5.1 IR2110基本介紹 18
4.5.2 驅動模塊實現電路 20
4.6 濾波電路實現電路分析 21
4.7  直流輔助電源設計 22
第五章 應用軟件模擬工具介紹 24
5.1 protel99 24
5.2 NI Multisim 10 24
總結 25
致謝 26
參考文獻 27
附錄1：整體原理圖 28
附錄2：實物硬件電路圖 29

摘要
 與傳統的模擬音頻功率放大器相比，基于開關場效應管的D類音頻功率放大器以其高效率、低失真、低功耗、尺寸小的優勢，在將來功放音頻領域將有比較大的發展空間。本文主要分析了D類功放的工作原理，并對其基本的特性進行了數學分析。文中分析了本系統的組成和功能特點，根據設計的總體方案選擇了比較先進的半橋結構電路作為功率輸出電路，用性能比較高的集成驅動芯片IR2110作為輸出驅動電路，設計了一款功能完備，性能優良的功率放大器。本文設計的雙聲道立體聲輸出，采用一組電源和單一的三角波電路。D類開關功放把輸入的模擬音頻信號通過三角波載波信號產生PWM脈寬調制信號，再轉換成數字脈沖信號來驅動高速開關電路，使輸入信號電流和電壓都放大實現功率的提高，最后再通過低通濾波器濾除高頻載波得到放大的音頻信號。
關鍵字：    D類功放；  PWM；  三角波；   比較器；   濾波

Abstract
 In recent years, class D audio amplifiers which are based on switch mode are becoming more and more feasible for their property of high efficiency , low-power, low-THD and small-structure in comparison to traditional analogy class D audio amplifiers. In this thesis I mainly have been analysed the work of class D audio amplifiers as well as their basic features in mathematical. What is more, I also analysed the composition and function of the system. To design a class D audio amplifier with perfect-function and well-performance, it is used half-bridge structure in output stage and high-performance integrated driving chip in driving output circuit. In this work, it adopts a pair of sources and one triangular wave circuit to design two-channel stereo. The process of class D audio amplifiers' implementation can be depicted as follow: an analog audio signal is compared with a high frequency carrier to generate a switching wave(PWM). Then it is changed into digital pulse to drive high-speed switching circuit, in order to increase the current and voltage of input signal.Finally it is passed through a low-pass filter to recover the analog wave and eliminate the high frequency components.

Keywords：  Class D Amplifier；PWM；Triangle Wave；Comparator Filterin