d類功率放大器 - search readpudncom

1、D類功率放大器一原理D類功放也稱為數(shù)字功放，與模擬功放的主要差別在于功放管的工作狀態(tài)。傳統(tǒng)模擬放大器有甲類、乙類、甲乙類和丙類等。一般的小信號放大都是甲類功放，即A類，放大器件需要偏置，放大輸出的幅度不能超出偏置范圍，所以，能量轉(zhuǎn)換效率很低，理論效率最高才25%。乙類放大，也稱B類放大不需要偏置，靠信號本身來導(dǎo)通放大管，理想效卒高達785%。但因為這樣的放大，小信號時失真嚴重實際電路都要略加一點偏置，形成甲乙類功放，這么一來效率也就隨之

2、下降。雖然高頻發(fā)射電路中還有一種丙類，即C類放大，效率可以更高，但電路復(fù)雜、音質(zhì)更差，音頻放大中一般都不采用。這幾種模擬放大電路的共同特點是晶體管都工作在線性放大區(qū)域中，它按照輸入音頻信號的大小控制輸出的大小，就像串在電源與輸出間的一只可變電阻，控制輸出，但同時自身也在消耗電能。D類功放采用脈寬調(diào)制（PWM）原理設(shè)計，其功放管工作在開關(guān)狀態(tài)。在理想情況下，功放管導(dǎo)通時內(nèi)阻為零，兩端沒有電壓，因此沒有功率損耗；而截止時，內(nèi)阻無窮大，電流又

3、為零，也沒有功率損耗。它在實際的工作中的功率消耗主要由兩部分構(gòu)成：轉(zhuǎn)換損耗和I2R損耗。轉(zhuǎn)換損耗如圖11所示：當(dāng)開關(guān)式放大器輸出在接通和斷開之間切換，或斷開和接通之間切換時通過線性區(qū)域而消耗功率。在D類功放中開關(guān)管如果采用的是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET管），它的開關(guān)導(dǎo)通電阻較小一般遠遠小于1Ω，所以I2R損耗相對來說還是很小的。當(dāng)達到最大額定功率時，D類放大器的效率在80％到90％的范圍內(nèi)。在典型的聽音條件下，效率也可達

4、到65％到80％左右，約為AB類放大器的兩倍以上。D類放大器可分為數(shù)字D類放大器與模擬D類放大器兩類，數(shù)字D類放大器一般用于數(shù)字音響領(lǐng)域，如CD信號的功率放大。模擬D類放大器一般可分為前置放大級、PWM調(diào)制、功率放大與低通濾波四個部分。其中PWM調(diào)制和功率放大是D類放大器的核心，PWM調(diào)制的一般方案有：（1）采用PWM調(diào)制芯片產(chǎn)生PWM信號，此類芯片可方便的產(chǎn)生PWM信號，但一般對電源有要求，不利于整機單5v供電，并且很多情況下產(chǎn)生的P

5、WM型號為方波。（2）自己搭建PWM調(diào)制器，采用運放進行比較積分產(chǎn)生PWM信號。圖11轉(zhuǎn)換損耗的產(chǎn)生一般的脈寬調(diào)制D類功放的原理框圖如圖12所示。圖13為其各點工作波形示意圖，其中（a）為輸入信號；（b）為鋸齒波與輸入信號進行比較的波形；（c）為調(diào)制器輸出的脈沖（脈寬波形）；（d）為功率放大器放大后的脈寬脈沖；（e）為低通濾波后的放大信號。圖12D類功放原理方框圖圖13各點波形二具體電路根據(jù)圖12采用模擬PWM調(diào)制的類功放原理方框圖，所

6、設(shè)計的具體電路如下（根據(jù)第五屆全國大學(xué)生電子線路設(shè)計大賽的D題要求）：1三角波產(chǎn)生電路：三角波是對輸入音頻信號進行抽樣的載波，因為音頻信號頻率是從20Hz到20kHz，為了達到較好的還原效果，三角波頻率應(yīng)該遠大于音頻。綜合考慮保真度及整機復(fù)雜度，在這里三角波的頻率選取150k，利用雙運放NE5532來完成三角波產(chǎn)生電路。前一級運放構(gòu)成施密特觸發(fā)器，輸出為高電平為VCC低電平為零的方波。后一級運放與C構(gòu)成積分器，當(dāng)前一級產(chǎn)生的方波占空比為