D类功放的设计与分析+++设计论文.doc

长沙航空职业技术学院 毕业论文 D 类功放的设计与分析 姓名：陈剑 专业：电子声像 指导老师：戴鼎鹏 2010-12-5 摘要: 本论文首先分析了各类音频功率放大器的工作原理及自然特点，重点阐述了D类功率放大器的工作原理及和脉宽调制方案。 D 类功放采用脉宽调制技术来提高功放的效率，利用占空因数，建立了分析功放效率的数学模型；详细描述了D 类功放的三角波发生器、比较器、H–桥的电路设计；列出了在设计中的注意事项。不仅保证了功放的高效性，而且具有良好的音质效果。 关键词：功放；脉宽调制；高效；音质 Abstract: On the basis of the analysis of operating principles and performance characteristics of various PAs description of PWM and operating principle of class-D audio Pas. In Class D Power Amplifier, pulse width modulation technology is used to enhance its efficiency. The advantage of duty cycle is used to build the mathematical model for analyzing efficiency. Three circuits of Class D Power Amplifier: triangle wave oscillator, comparator, H-bridge are presented. Some important methods are given. The technology improved the sound quality at the same time. Key words: power amplification; pulse width modulation; high efficiency; sound quality 第一章 音频放大器的概述 1.1音频放大电路的回顾和展望 随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展，如美国CROWN公司的MA-5000VZA功放，其最大输出功率可达4000W/8Ω（桥接，单通道）；完善的可靠性设计使它在苛刻的环境中可连续工作，使得生产者可作3年免维护的保证；插入可编程的输入处理模块USP3；可对1~2000台功放的工作状态进行程控调节和各种参数检测。各种完善的可靠性保护措施，使它的可靠性大大提高，可与电子管功放媲美。 晶体管功放具有许多宝贵优点，它的失真低于万分之一，但其音质听感总不如电子管功放那么逼真，细腻，尤其是在表现瞬态变化快而清脆的打击乐，弦乐和浑厚回荡的钢琴曲方面感觉最明显。20世纪80年代初，欧洲有些专业公司开始研究晶体管功放与电子管功放之间的性能差异及解决办法。电子管是一种电压控制器件，需要的控制功率极微，开关速率很快。晶体管是一种电流控制器件，需有较大的控制电流，转换速率较慢，这是最基本的差别。80年代中期欧洲首先推出了采用MOSFET音频场效应管功放。MOSFET场效应晶体管既具有晶体管的基本优点。但使用不久发现这种功放的可靠性不高（无法外电路保护），开关速度提高得不多和最大输出功率仅为150W/8Ω等。90年代初，MOSFET的制造技术有了很大突破，出现了一种高速MOSFET大功率开关场效应晶体管。西班牙艺格公司（ECLER）经多年研究，攻克了非破坏性保护系统的SPM专利技术，推出了集电子管功放和晶体管功放两者优点结合的第3代功放产品，在欧洲市场上获得了认可，并逐步在世界上得到了应用。第3代MOSFET功放的中频和高频音质接近电子管功放，但低频的柔和度比晶体管功放差一些，此外MOSFET开关场效应管容易被输出和输入过载损坏。　 数字功放的概念早在20世纪60年代就有人提出了，由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。1983年，M.B.Sandler等学者提出了D类放大的PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。 主要技术要点是如何把PCM信号变成PWM（脉冲调宽信号）。美国Tripass公司设计了改进的D类数字功放，取名为“T”类功1999年意大利POWERSOFT公司推出了数字功放的商业产品，从此，第4代音频功率放大器，数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可，市场日益扩大，最终将替代各类模拟功放。 1.11 音频功率放大电路的简介 音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电子管放大器