毕业设计(论文)-D类功率放大器的设计与仿真.docVIP

本科生毕业设计说明书（2011） PAGE 31 目录 1概述…………………………………………………………………….1 1.1课题研究的意……………………………………………………………………..2 1.2课题的任务与技术要求…………………………………………………………..2 1.3课题研究的内容…………………………………………………………………..2 2 设及方案的论证……………………………………………………………………3 2.1功率放大器的种类………………………………………………………………..3 2.1.1A类功率放大器 2.1.2B类功率放大器………………………………………………………………….7 2.1.3AB类功率放大器………………………………………………………………..9 2.1.4D类功率放大器………………………………………………………………...10 3信号脉宽调制……………………………………………………………………...12 3.1正弦脉宽调制……………………………………………………………………13 3.2音频信号宽度调制………………………………………………………………16 3.2.1语音信号的时域分析………………………………………………………….17 3.2.2语音信号的谱和能量分布…………………………………………………….19 3.2.3语音和乐音信号的脉宽调制………………………………………………….21 4单元电路设计与仿真……………………………………………………………...24 4.4.1 H桥功率输出器件的选取…………………………………………………….25 4.4.2设计低通滤波器的必要性…………………………………………………….26 4.4.3低通滤波器的设计方案……………………………………………………….27 4.4.4 H桥式功率输出和低通滤波器的设计与仿真……………………………….28 5实物的安装焊接与调试…………………………………………………………...28 6结束语……………………………………………………………………………...29 参考文献……………………………………………………………………………..30 附录…………………………………………………………………………………..31 D类功率放大器的设计与仿真 1概述 1.1课题研究的意义 随着全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频设备节能环保的要求,迫 使人们尽快研究开发高效、节能、数字化的音频功率放大器。它应该具有工作效率高，便于与其他数字设备相连接的特点。D类音频功率放大器是PWM型功率放大器即为模拟开关式音频功率放大器，它符合上述要求。近几年，国际上加紧了对D类音频功率放大器的研究与开发，并取得了一定进展，几家著名研究机构及公司已试验性地向市场提供了D类音频功率放大器评估模块及技术。这一技术一经问世立即显示出其高效、节能、数字化的显著特点，引起了科研、教学、电子工业、商业界的特别关注。不久的将来，D类音频功率放大器必然取代传统的模拟音频功率放大器。 几十年来在音频领域中，A类、B类、AB类音频功率放大器一直占据“统治” 地位，其发展经历了这样几个过程：所用器件从电子管、晶体管到集成电路过程； 电路组成从单管到推挽过程；电路形式从变压器输出到OTL、OCL、BTL形式过程。其基本类型是模拟音频功率放大器，它们的最大缺点是工作效率太低，A类音频功率放大器的最高工作效率为50%，B?类音频功率放大器的最高工作效率为78.5%， AB类音频功率放大器的工作效率介于二者之间。无论?A类、B类、AB类音频功率放大器，当它们的输出功率小于额定输出功率时，效率就更低，播放动态的语言、音乐时的平均工作效率只有30%左右。此外，传统模拟功率放大器还存在以下的一些缺点： a.电路复杂，成本高，常常需要设计复杂的补偿电路和过流，过压，过热等保 护电路，体积较大，电路复杂。 b.输出功率不可能做的很大。 模拟开关式功率放大器又称为数字功放或D类功放，工作于开关状态，理论效 率可达100%，实际的运用也可达80%以上。功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的尺寸，连续输出功率很容易达到数百瓦。功率MOS有自我保护电路，可以大大简化保护电路，而且不会引入非线形失真。所以，采用这种模拟开关式音频功率放大器作为本毕业设计所要研究的内容，具有较大的研究意义。 1.2课题的任务与技术要求 D类功率放大器是功率放大器中的一种，它的功率管工作在开关状态，因而管耗很低，整机效率很高。本设计中，要求运用学过的知识，设计一台分立元件的D类功率放大器。要求给出电路的原理图、PCB图以及关键部分的仿真结果