高效音频功率放大器 通信专业课程设计.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2015年 7月 24 日 东北石油大学课程设计任务书 课程 通信电子线路课程设计 题目 高效音频功率放大器 专业 通信工程 姓名 李笥岐 学号 130602140215 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 设计一个高效音频功率放大器。功率放大器的电源电压为+5V电路其他部分的电源电压不限），负载为8欧姆的电阻。 基本要求：（1）功率放大器 a．3dB通频带为300Hz～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。 b．最大不失真输出功率≥1W，输入阻抗10k，电压放大倍数1～20连续可调。 （2）设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用。 （3）设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5%。 主要参考资料： [1] 高扬.AB类音频功率放大器产生选型指南[J].电子设计应用，2009，13(2):78～85. [2] 雍家鹏.D类音频功率放大器的研究与设计[J].微电子学与固定电子学，2008，15(6):154～164. [3] 徐良雄.基于可编程控制器施密特触发器的分析与设计[J].电气传动自动化， 2012，02(2):13～18. 完成期限 2015年7月20日~2015年7月24日 指导教师 专业负责人 2015年 7 月 20日 摘　要 本设计主要由功率放大器、信号变换电路和输出功率显示电路组成。功率放大器部分采用D类功率放大器确保高效率，在5V供电情况下输出功率大于1W，且输出波形无明显失真，低频输出噪声电压很低(输出频率为20kHz以下时低频噪声电压约1mV)；信号变换部分采用差分放大电路，将双端输出信号变为1:1的单端输出信号；输出功率显示部分用乘法器电路及带A/D转换的电压表表头显示功率值，电路简单合理。本文中的D类音频功率放大器的功率器件受一种高频脉宽调制信号的控制工作在开关状态，理论上其效率可以达到100%，其不足之处在于会产生高频干扰及噪声，但是若精心设计低通滤波器及合理地选择元器件参数，其音质噪声完全能够满足人们的需求。 关键词：D类放大器；脉宽调制器；H桥互补输出电路；低通滤波器 目　录 1.设计要求 1 2.方案设计 1 3.方案论证 1 3.1高效功率放大器 1 3.2信号变换电路 2 3.3功率测量电路 3 4.单元电路设计、参数计算和器件选择 3 4.1三角波产生电路 3 4.2比较器电路 4 4.3音频前置放大电路 5 4.4驱动电路 7 4.5 H桥互补对称输出及低通滤波电路 7 4.6信号变换电路 9 4.7功率计算及显示电路 9 5.电路的工作原理 10 6.总结 11 7.系统需要的元器件清单 12 参考文献 13 1.设计要求 设计一个高效音频功率放大器。功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8欧姆的电阻。 基本要求： （1）功率放大器 　 a．3dB通频带为300Hz～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。 　 b．最大不失真输出功率≥1W。 　 c．输入阻抗10k，电压放大倍数1～20连续可调。 （2）设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用。 （3）设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5%。 2.方案设计 根据设计要求，高效音频功率放大器的系统组成框图如图1所示。 3.方案论证 3.1高效功率放大器 方案一：采用 A类、B类、AB类功率放大器。AB类放大器也称为乙类放大器，其功率器件导通时间只有半个周期。在没有信号输入时，功率损失为零。与A类不同，B类放大器的电源供给功率和管耗都会随着输出功率的大小而改变，也改善了A类放大器放大效率低的状况，在理想情况下，理想的效率值为78.5%，因为产生的热量比A类低，可以使用较小的散热器，这种功放和A类功率放大器刚好相反，其输出器件仅导通半个正弦波周期，这类功放效率很明显优于A类，大约为50%，但存在交越失真等非线性问题。AB类功率放大器晶体管工作时间是半个周期至一个