D类音频功率放大器的研究与实现

论文编号:DZXX077  论文字数:11909,页数:34

摘要
 与传统的模拟音频功率放大器相比，基于开关场效应管的D类音频功率放大器以其高效率、低失真、低功耗、尺寸小的优势，在将来功放音频领域将有比较大的发展空间。本文主要分析了D类功放的工作原理，并对其基本的特性进行了数学分析。文中分析了本系统的组成和功能特点，根据设计的总体方案选择了比较先进的半桥结构电路作为功率输出电路，用性能比较高的集成驱动芯片IR2110作为输出驱动电路，设计了一款功能完备，性能优良的功率放大器。本文设计的双声道立体声输出，采用一组电源和单一的三角波电路。D类开关功放把输入的模拟音频信号通过三角波载波信号产生PWM脉宽调制信号，再转换成数字脉冲信号来驱动高速开关电路，使输入信号电流和电压都放大实现功率的提高，最后再通过低通滤波器滤除高频载波得到放大的音频信号。
关键字：    D类功放；  PWM；  三角波；   比较器；   滤波

Abstract
 In recent years, class D audio amplifiers which are based on switch mode are becoming more and more feasible for their property of high efficiency , low-power, low-THD and small-structure in comparison to traditional analogy class D audio amplifiers. In this thesis I mainly have been analysed the work of class D audio amplifiers as well as their basic features in mathematical. What is more, I also analysed the composition and function of the system. To design a class D audio amplifier with perfect-function and well-performance, it is used half-bridge structure in output stage and high-performance integrated driving chip in driving output circuit. In this work, it adopts a pair of sources and one triangular wave circuit to design two-channel stereo. The process of class D audio amplifiers' implementation can be depicted as follow: an analog audio signal is compared with a high frequency carrier to generate a switching wave(PWM). Then it is changed into digital pulse to drive high-speed switching circuit, in order to increase the current and voltage of input signal.Finally it is passed through a low-pass filter to recover the analog wave and eliminate the high frequency components.

Keywords：  Class D Amplifier；PWM；Triangle Wave；Comparator Filterin

目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 概述 1
1.1音频功放发展历史 1
1.2 D类放大器的出现 1
1.3 本课题研究的意义 2
第二章 功率放大器的简介 4
2.1 声音的基本特性 4
2.2 概述音响频率基础知识 4
2.3 功率放大器的分类 4
2.3.1 A类放大器 5
2.3.2 B类放大器 5
2.3.3 AB类放大器 6
第三章 D类音频功放基本原理 7
3.1 D类音频功放工作原理总述 7
3.2 前置放大电路 8
3.3 三角波发生器的设计原理 8
3.4 低通滤波电路 8
3.5高速开关电路 9
第四章 主要模块电路的设计与分析 10
4.1 基本电路分析 10
4.1.1二极管限伏电路 10
4.1.2 积分电路 10
4.1.3 比较电路 11
4.2 音频和语音放大电路 11
4.2.1 音频信号放大电路 11
4.2.2 语音信号放大电路 12
4.3 三角波发生器 14
4.3.1 三角波电路组成描述 14
4.3.2 三角波参数设计 14
4.4 PWM脉宽调制电路 16
4.5 驱动集成电路 18
4.5.1 IR2110基本介绍 18
4.5.2 驱动模块实现电路 20
4.6 滤波电路实现电路分析 21
4.7  直流辅助电源设计 22
第五章 应用软件模拟工具介绍 24
5.1 protel99 24
5.2 NI Multisim 10 24
总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录1：整体原理图 28
附录2：实物硬件电路图 29