音频功率放大器资料

PA8157是一款高保真、高效率、低EMI、免滤波、5W单声道D类音频功率放大器。

PA8157内部集成智能增益控制（AGC）功能，通过检测输出信号的大小智能调整系统的增益，避免了过载对于扬声器的损害，防止了音量过大时破音，提高了听觉体验。

PA8157采用了全差分免滤波PWM调制的系统架构，具有较好的抗干扰能力。

其内部集成的过温保护、欠压保护、过流保护、“咔哒”杂音抑制等功能模块，给PA8157提供了更强壮的鲁棒性，使其拥有了更好的适应能力。

PA8157采用了典型的SOP_8封装。

图1.典型应用图应用蓝牙音箱便携式音响设备玩具特点免滤波D类集成（自动增益控制）AGC功能输出功率5W@2Ω（THD+N=10%，5.3V）工作电压域：2.5V～5.5V低失真THD+N=0.04%@1W，5VPOP声抑制效率最高达88%高PSRR=75dB@217Hz过流、过温、欠压保护全差分/单端输入低噪声70μVrms（GAIN=10V/V）失调电压<20mV静态电流6mA@5V关断电流<0.1μASOP_8封装图2.PA8157封装图管脚定义极限参数注1注1：超出以上所列极限参数，可能造成器件的永久损坏。

以上给出的仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标不予保证。

长期在极限条件下工作，会影响器件可靠性。

R IN=10KΩ，C IN=100nF，T A=25℃，VDD=3.8V，除非有特殊说明图3.谐波失真+噪声 Vs. 输出功率图4.谐波失真+噪声 Vs. 频率图5. 输出功率 Vs. 输入幅度图6. 增益 Vs. 频率图7. 效率 Vs. 输出功率图8. AGC触发时间图9. AGC释放时间图10. PA8157测试原理图PA8157为脉冲输出方式，如图9所示，需要在两个输出各接一个低通滤波器将开关调制频率滤除，然后测量滤波器的差分输出即可得到模拟输出信号，VOP和VON被低通过滤后的差分输出波形和相减后的波形如下图所示。

摘要近几十年来在音频领域中，A类，B类，AB类音频功率放大器（额定输出功率）一直占据“统治”地位，其发展经历了这样几个进程：所用器件从电子管，晶体管到集成电路进程；电路组成从单管到推挽进程；电路形式从变压器到OTL，OCL，BTL 形式进程。

其最大体类型是模拟音频功率放大器，它的最大缺点是效率太低。

A类音频功率放大器的最高工作效率为50%，B 类音频功率放大器的最高工作效率为%，AB 类音频功率放大器的工作效率则介于二者之间。

可是无论A类，B类仍是AB类音频功率放大器，当它们的输出功率小于额定输出功率时，效率就会明显降低，播放动态的语言，音乐时平均工作效率只有30%左右。

音频功率放大器的效率低就意味着工作时有相当多的电能转化成热能，也就是说，这些类型的音频功率放大器要有足够大的散热器。

因此A类，B类，AB类音频功率放大器效率低，体积大，并非是人们理想中的音频功率放大器。

在本文中的D类音频功率放大器的功率器件受一高频脉宽调制信号（PEM）的控制，使其工作在开关状态，理论上其效率可以达到100%，但其不足之出在于会产生高频干扰及噪声，可是若精心设计低通滤波器及合理的选择元器件参数，其音质噪声完全能够知足人们的需求。

本文中具体论述了一种基于晶体管的D类音频功率放大器的设计组成与实现方式。

关键词：D类音频功率放大器；PWM调制器；H桥功率放大器电路。

I目录摘要 (Ⅰ)第一章音响的基础知识 (2)声音的大体特性 (2)音响的结构及参数………………………………………………………3放大器的技术指标 (3)第二章放大器的简介 (4)放大器的种类 (4)2.1.1A类放大器 (4)II2.1.2B类放大器 (4)2.1.3C类功率放大器 (5)2.1.4D类功率放大器 (6)D类功率放大器的原理 (6)第三章D类放大器的设计 (9)一般D类功率放大器的组成情况和分类 (10)各单元电路的作用介绍 (10)3.2.1前置放大器 (10)3.2.2脉冲宽度调制（PWM）电路 (10)3.2.3三角波发生器 (11)3.2.4驱动控制电路 (11)3.2.5 H桥式功率放大电路（功率输出电路） (11)3.2.6输出低通滤波器 (13)3.2.7负反馈电路 (14)3.2.8电平指示电路 (15)3.2.9音频功率放大器的供电电源 (16)部份电路的结构 (19)3.3.1死区校正和全桥驱动 (19)3.3.2自举 (19)3.3.3全桥结构 (20)第四章 D类功率放大器的单元电路设计 (22)前置放大电路 (22)三角波产生电路 (23)脉冲调制电路 (24)驱动控制电路 (25)功率输出电路 (26)滤波器电路 (26)电平指示电路（音量显示电路） (27)供电电源电路 (28)D类音频功率放大器的整体电路结构及结论 (29)参考文献 (30)III附录 (31)致谢 (33)IV第一章音响的基础知识全世界音视频领域数字化的浪潮和人们对音视频节能环保的要求，迫令人们尽快研究开发高效，节能，数字化的音频功率放大器。

TDA、LM系列大功率AB类音频放大器资料型号输出功率1输出功率2声道数封装工作电压输出电流TDA735022W1MW1118V5ATDA736022W1MW1118V5ATDA73656W2MW1518V4ATDA7370 6.5W20W4MW1518V 4.5A TDA73726W不支持BTL4MW1518V4ATDA737421W2MW1518V 4.5A TDA737535W2MW1518V 4.5A TDA7376B35W2MW1518V 4.5A TDA73776W30W4MW1518V 4.5A TDA737913W38W4MW1522V5ATDA738125W4FW2518V4ATDA738222W4FW2518V 5.5A TDA738330W4FW2518V 5.5A TDA738435W4FW2518V 5.5A TDA738530W4FW2518V 5.5A TDA738640W4FW2518V 5.5A TDA738841W4FW2518V 5.5A TDA7388A42W4FW2718V 5.5A TDA738945W4FW2518V 5.5A TDA739135W1MW1118V6ATDA739332W2MW1518V 5.5A TDA739430W2MW1518V 5.5A TDA739645W1MW1118V7ATDA74517W22W4FW2518V4ATDA745435W4FW2518V8ATDA748010W（D类）1DIP-20±20V5ATDA748118W（D类）1MW15±25V5ATDA748225W（D类）1MW15±28V5ATDA749025W（D类）50W2FW25±30V5ATDA749410W1MW1535V 1.9A TDA749511W2MW1535V 2.4A TDA74965W2MW1535V 1.3A TDA7497S8W+8W+15W3MW1535V2A+2.5A TDA74996W2MW11±20V 2.5A TDA756045W(DMOS)4FW2518V10ATDA756135W(DMOS)4FW2518V8ATDA756235W(DMOS)4FW2718V8ATDA756340W(DMOS)4FW2718V8ATDA756445W(DMOS)4FW2518V8ATDA756640W(DMOS)4FW2518V8ATDA757540W(DMOS)2PowerSO3618V8ATDA785050W(DMOS)4FW2518V10A TDA7850LV50W(DMOS)4FW25MIN6V10A TDA7851A45W(DMOS)4FW2718V10A TDA7851F45W(DMOS)4FW2518V10A TDA785447W(DMOS)4FW2518V10A TDA2009A10W18W2MW1128V 4.5A TDA2030A18W34W1TO220-5±22V 3.5A TDA204020W30W1TO220-5±20V4ATDA205032W1TO220-5±25V5ATDA205140W1TO220-5±25V6ATDA205260W1TO220-7±25V6ATDA726425W2MW8/11±20V 4.5A TDA726525W2MW11±25V 4.5A TDA726910W2MW11±22V3ATDA729240W2MW11±35V5ATDA7293100W200W(HE)1MW15±50V10A TDA7294100W170W(HE)1MW15±40V10A TDA729580W100W BTL1MW15±40V6ATDA729660W60W BTL1MW15±35V5ATDA729720W BTL2MW1520V2ATDA74965W2MW1535V 1.3A LM387660W45W1MW11±42V6ALM187623W20W2MW15±32V 3.5A LM287645W8欧75W Peak1MW11±35V4ALM387545W56W1MW11±42V6ALM187520W25W1TO220-5±30V4ALM388668W63W1MW11±42V11.5A LM476522W30W2MW15±32V 3.5A LM476642W26W2MW15±37V4ALM478060W55W2FW27±42V11.5A LM478135W25W3FW27±35V4ALM478232W25W3FW27±32V 3.5A注：1.这里的“输出功率1”对于TDA系列是指EIAJ标准的输出，对于LM系列是指4欧姆负载，THD=1%时的输出功率，“输出功率2”对于TDA系列是指BTL输出的功率，对于LM系列是指8欧姆负载，THD=1%时的输出功率。

NS4150B 3.0W单声道D类音频功率放大器1特性●工作电压范围：3.0V～5.0V●输出功率：2.8W（5V/4Ω,THD=10%）●0.1%THD（0.5W/3.6V）●高达88%的效率●高PSRR：-80dB（217Hz）●无需滤波器Class-D结构●优异的全带宽EMI抑制能力●优异的“上电，掉电”噪声抑制●低静态电流：4mA（3.6V电源、No load）●过流保护、过热保护、欠压保护●MSOP8封装2应用范围●平板电脑●行车记录仪●蓝牙音箱3说明NS4150B是一款超低EMI、无需滤波器3W单声道D类音频功率放大器。

NS4150B采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。

NS4150B内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。

并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90%的效率更加适合于便携式音频产品。

NS4150B无需滤波器的PWM调制结构及增益内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。

NS4150B提供MSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。

4典型应用电路5管脚配置MSOP-8的管脚图如下图所示：注：超过上述极限工作参数范围可能导致芯片永久性的损坏。

长时间暴露在上述任何极限条件下可能会影响芯片的可靠性和寿命。

7电气特性工作条件（除非特别说明）：T=25℃，VDD=4.8V。

8典型特性曲线下列特性曲线中，除非指定条件，T=25℃。

9应用说明9.1芯片基本结构描述NS4150B是一款超低EMI、无需滤波器3W单声道D类音频功率放大器。

在5V电源下，能够向4Ω负载提供3W的功率，并具有高达90%的效率。

NS4150B采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。

NS4150B无需滤波器的PWM调制结构及增益内置方式减少了外部元件数目、PCB面积和系统成本，利用扩展频谱技术充分优化全新电路设计。

音频功率放大器的原理
音频功率放大器是一种用于增幅音频信号的电子设备。

其原理是利用放大器电路将输入音频信号的电压或电流放大到更大的振幅，从而增加其功率。

音频功率放大器通常由若干个放大器级联而成，每个级别都将输入信号放大一定倍数。

每个级别都由一个晶体管或管子构成，根据输出功率的要求，可以选择不同类型的放大器，如AB类、B类、C类等。

在AB类功率放大器中，输入信号通过一个晶体管的基极，然
后通过另一个晶体管的集电极，并在输出端口传送到负载。

其中一个晶体管负责将正半周的输入信号放大，另一个负责将负半周的输入信号放大，因此可以更好地保持音频信号的波形。

B类功率放大器只在输入信号的正半周或负半周进行放大，并
且只有当信号振幅达到阀值时才工作，从而提高效率。

C类功
率放大器将输入信号的负半周和正半周分别通过不同的晶体管放大，然后通过一个输出网络进行合并。

此外，音频功率放大器的输入端通常由耦合电容和电阻构成，以防止输入信号对放大器产生影响。

输出端通过耦合电容将放大的信号传送到负载，以避免直流偏置对负载造成伤害。

综上所述，音频功率放大器工作原理是通过级联的放大器将输入音频信号放大到更大振幅，并且能够保持信号的波形，从而达到增加功率的效果。

NS41601特性●AB类/D类工作模式切换功能●AB类/D类工作模式和低功耗关断模式：通过一线脉冲控制，节省主控GPIO●5W输出功率（VDD=5V、2Ω负载）●0.1%THD（VDD=5V、Po=1W）●优异的全带宽EMI抑制能力●优异的“上电，掉电”噪声抑制●高达90%以上的效率(D类工作模式)●工作电压范围：3.0V～5.5V●过流保护、过热保护、欠压保护●eSOP8封装3应用范围●手提电脑●台式电脑●低压音响系统2说明NS4160是一款带AB类/D类工作模式切换功能、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放。

通过一个控制管脚使芯片在AB类或者D类工作模式之间切换，以匹配不同的应用环境。

即使工作在D类模式，NS4160采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。

NS4160无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。

NS4160内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。

并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90%的效率更加适合便携式音频产品。

NS4160提供eSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。

4应用电路5管脚配置NS4160ESOP8的俯视图如下图所示：6极限工作参数8电气特性工作条件（除非特别说明）：T A=25℃，VDD=5V9典型特性曲线10NS4160应用说明10.1芯片基本结构描述NS4160是单声道带AB 类，D 类工作模式切换功能的音频功率放大器。

芯片内部集成了反馈电阻，放大器的增益可以在外围通过输入电阻设置。

其原理框图如下：10.2NS4160工作模式NS4160的工作模式通过管脚CTRL 设置，如下表：CTRL 控制设置工作模式一个上升沿AB 类连续两个上升沿D 类长低(>100us)低功耗关断桥式输出模式NS4160工作在桥式输出模式，外接电阻Ri ，总增益为：Rik A VD120=。