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一款音频功率放大器的设计 李梦璐 电子信息工程13级2班 摘 要　随着工艺的不断进步，越来越多的功率放大电路采用集成方式来实现。音频功率放大器是功率集成电路领域中的一个十分重要的组成部分，因此，对高性能音频功率放大器的研究与设计具有重要的实际意义。本次设计了一种D类音频功率放大器电路,具有高效、数字化、体积小、重量轻的特点,适应便携设备高效节能的客观需求,从而在音频模拟集成领域具有很大的优势。 关键词　:D类，音频功率放大器，高效 Design for a Audio Power AmPlifier LI Meng-lu Abstract With the continuous improvement of technology, more and more power amplification circuits adopt the integrated method to achieve. Audio power amplifier is a very important part of the field of power integrated circuits, Therefore, the research and design for the high-performance audio power amplifier has an important and practical significance.This design of Class-D audio Power amplifier with the characteristics of high efficiency ,digitization,small size and lightweight,it adapts to the objective needs of energy-efficiency portable devices and has great advantages in the field of audio analog integration. Keywords　 Class-D，Audio power amplifier，high efficiency 引言 音频功率放大器是指用于向扬声器提供功率的放大电路，是多级放大电路的最后一级。要求具有较高的输出功率和较大的输出动态范围，衡量其性能好坏的主要指标有频率特性、时间特性、信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率，其中最大输出功率和效率主要由功率放大器实现。本文目标就是设计一种D类音频功率放大器，并通过采用一些先进的电路结构，来达到高效率、低失真、总体增益可调的性能指标。 D类功率放大器的系统结构 图1所示是一款D类音频功率放大器的系统框图， 该放大器主要由恒流基准源、前置运算放大器、三角波振荡器、 PWM比较器、防脉冲电路和功率输出电路等六大模块组成。恒流基准源的作用主要是为各模块提供偏置电流；三角波振荡器可产生用于调制的三角波信号；PWM比较器是PWM调制的核心电路，其输入信号分别为经过前置放大的音频电压 信号与三角波振荡器产生的三角波信号。比较器的输出为占空比不一的方波信号，即调制信号，它通过包含有音频信号和三角波信号两个分量信 息；防脉冲电路可对比较器输出的调制信号进行 处理，然后，再经过防脉冲电路送到输出级；功率输出电路的作用是把调制信号最终由输出功率管输出，输出功率管由很大的NMOS和PMOS管由 电源到地串联构成，它需要一定的驱动电路来保 证调制信号输出时有最小的延时和失真。整个D类音频功率放大器的系统核心即由上 述六个模块组成，它们之间的稳定工作和逻辑搭 配保证了系统的运行，这种结构也可实现免滤波功能。 图1 D类音频功率放大器的系统框图 PWM比较器电路设计 PWM比较器是由前置运算放大器输出信号与三角波信号进行调制的核心电路，其性能直接影响到输出调制信号的准确度，即影响到输出信号的失真度。图2所示是PWM比较器的设计电路。 它可分为输入级、 输出级和正反馈电路三个部分。TN5-8为输入级的输入管， 三角波信号Vtri和前置运放输出信号Vin分别从两个基极输入， 再经由P8、 10作为二极管负载输出到P7和P9， 然后再由 N32、N37、N38、N48、N49和N34、N41、N42、N44、N45构成的Latch结构送到输出级。输入级则采用两级放大形式，负载管均采用二极管连接形式，它与恒流源负载相比，虽然在漏端产生的寄生电容多了一个栅电容，但大小相差不多，但它具有很小的输出阻抗，其在输出端口产生的极点