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(hào)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(hào)本身來(lái)導(dǎo)通放大管，理想效卒高達(dá)785%。但因?yàn)檫@樣的放大，小信號(hào)時(shí)失真嚴(yán)重實(shí)際電路都要略加一點(diǎn)偏置，形成甲乙類功放，這么一來(lái)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(diǎn)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(hào)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(shí)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(jì)，其功放管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在理想情況下，功放管導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻為零，兩端沒(méi)有電壓，因此沒(méi)有功率損耗；而截止時(shí)，內(nèi)阻無(wú)窮大，電流又

3、為零，也沒(méi)有功率損耗。它在實(shí)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(kāi)關(guān)式放大器輸出在接通和斷開(kāi)之間切換，或斷開(kāi)和接通之間切換時(shí)通過(guò)線性區(qū)域而消耗功率。在D類功放中開(kāi)關(guān)管如果采用的是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET管），它的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻較小一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1Ω，所以I2R損耗相對(duì)來(lái)說(shuō)還是很小的。當(dāng)達(dá)到最大額定功率時(shí)，D類放大器的效率在80％到90％的范圍內(nèi)。在典型的聽(tīng)音條件下，效率也可達(dá)

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(hào)的功率放大。模擬D類放大器一般可分為前置放大級(jí)、PWM調(diào)制、功率放大與低通濾波四個(gè)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(hào)，此類芯片可方便的產(chǎn)生PWM信號(hào)，但一般對(duì)電源有要求，不利于整機(jī)單5v供電，并且很多情況下產(chǎn)生的P

5、WM型號(hào)為方波。（2）自己搭建PWM調(diào)制器，采用運(yùn)放進(jìn)行比較積分產(chǎn)生PWM信號(hào)。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(diǎn)工作波形示意圖，其中（a）為輸入信號(hào)；（b）為鋸齒波與輸入信號(hào)進(jìn)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(hào)。圖12D類功放原理方框圖圖13各點(diǎn)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(jì)的具體電路如下（根據(jù)第五屆全國(guó)大學(xué)生電子線路設(shè)計(jì)大賽的D題要求）：1三角波產(chǎn)生電路：三角波是對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行抽樣的載波，因?yàn)橐纛l信號(hào)頻率是從20Hz到20kHz，為了達(dá)到較好的還原效果，三角波頻率應(yīng)該遠(yuǎn)大于音頻。綜合考慮保真度及整機(jī)復(fù)雜度，在這里三角波的頻率選取150k，利用雙運(yùn)放NE5532來(lái)完成三角波產(chǎn)生電路。前一級(jí)運(yùn)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(jí)運(yùn)放與C構(gòu)成積分器，當(dāng)前一級(jí)產(chǎn)生的方波占空比為