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本科毕业论文（设计）题目高效率D类音频功率放大器的设计作者学院信息科学与工程学院专业电子信息工程学号指导教师二〇年五月十日诚信声明本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或创作过的作品成果。
对本文工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业论文（设计）作者签名：二○年五月十日摘要随着信息化时代的到来，以功放电路为设计核心的电子产品渐渐地走进人们的生活，耳机、音响等音频功放类电子产品被现代人所迅速的接纳和青睐，随之音频功率放大器得到了快速的发展。
本设计为高效率D类音频功率放大器。
设计主要包括四个部分：前置增益放大电路、三角波产生电路、信号转换电路和显示电路。
在输出信号无失真的情况下测量，3db通频带为300∽3400Hz，最大不失真功率达到150mW，在此情况下测量的功率放大器效率明显大于60%。
设计中采用了高效率的D类功放为设计核心，以D类功放最新成果为设计思想，并配置5V便携式电源供电，完全符合产品市场化与用户需求。
关键词：通频带；最大不失真功率；D类功率放大器；效率ABSTRACTWith the advent of the information age to the core of the amplifier circuit design of electronic products gradually into people's lives, headphones, audio and other audio amplifier electronics are modern and favor the rapid acceptance, along with an audio amplifier to get rapid development.The system is designed is a high efficient Class-D Audio Power Amplifer.Design includes for parts: pre-gain amplifier circuit ,the triangular wave generating circuit,signal conversion circuit and display circuit.In the case of the output signal without distortion measure,3db passband of 300~3400Hz,the maximum distortion power of 150mW,the effciency measured in this case significantly greater than 60%.Design uses a high-efficiency Class D amplifier design core to the latest results for the Class D amplifier design ideas and configure 5V portable power supply products in full compliance with the market and customer needs.Keywords:Passband; Class D power amplifier; Maximum power without distortion; Efficiency目录诚信声明 ....................................................................................................................................... 摘要 . (I)ABSTRACT (II)第一章前言 (III)1.1 设计背景 01.2音频功放的概述 01.3 音频功放的分类 (2)第二章方案论证与比较 (4)2.1高效率功率放大器 (4)2.1.1 功率放大器的选择 (4)2.1.2功放核心实现电路的选择 (4)2.2信号变换电路 (6)2.3功率测量电路 (6)第三章各模块电路原理分析与计算 (8)3.1调制电路 (8)3.2高速开关桥式电路 (8)3.3三角波产生电路 (9)3.4驱动电路 (10)3.5低通滤波器模块电路 (11)3.6信号变换模块电路 (11)3.7整体电路性能仿真 (12)第四章系统仿真测试及数据分析 (14)4.1测试仪器 (14)4.2测试结果 (14)4.3结果分析 (15)4.4改进措施 (16)第五章电路调试 (17)5.1不通电检查 (17)5.2通电检查 (17)5.3 测试与调整 (16)5.4整机联调 (18)第六章设计总结与心得 (19)6.1设计总结 (19)6.1.1原理图设计总结 (19)6.1.2电路安装过程总结 (19)6.1.3单元电路调试总结 (19)6.1.4PCB设计总结 (19)6.1.5 整机调试总结 (19)6.2设计心得 (20)参考文献 (21)致谢 (22)附录A：PCB布线图 (23)附录B：元器件清单 (24)第一章前言1.1 设计背景随着信息化时代的到来，以功放电路为设计核心的电子产品渐渐地走进人们的生活，耳机、音响等音频功放类电子产品被现代人所迅速的接纳和青睐，随之音频功率放大器得到了快速的发展。
![毕业设计(论文)-功放的设计与实现[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/effac1f5cc175527072208f0.png)
毕业设计（论文）专业电子信息工程班次09642姓名王科指导老师雷婷成都工业学院二0一二年音频功放的设计与实现摘要：随着社会的发展和人们生活水平的提高人们对生活文化的质量是越来越加重视这个世界无处不在的声音让人感觉到了这个世界的活力，声音是无处不在的但这除了我们人体本身发出的声音而外我们所离不开的就是声音的表达器----功放，功放的存在让更多的人感知到了某些声音的存在，能够更好的感知这个世界。
功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声大体上可分为三大类专业功放，民用功放，特殊功放。
随着时代文化的不断发展人们对音响品质的要求越来越高，在功放性能的各指标上都有不断的提升，如失真度、信噪比、阻尼系数等等上都有或多或少的提高。
[关键词]失真度；信噪比；整流；集成块目录第1章绪论 (1) (1) (1)研究目标与内容 (1)第2章音频功放概述 (2)功放简介 (2)功率放大电路概述 (2)功放的组成 (2)功放的基本机构介绍 (2) (2) (3)功放输出级放大器电路 (3)功放的工作原理 (3)功放具体特点 (3)按输出偏置 (3)按所用放大器件 (3)基于TEA2025芯片功放特点 (4) (4)工作频带 (4)输出功率 (4)信噪比与失真 (5)输入输出驻波比 (5)甲类工作状态 (5) (6)第3章 TEA2025芯片介绍 (7)TEA2025内电路方框图及引脚功能 (7)TEA2025主要电参数 (8)电路工作过程 (8)第4章基于TEA2025的功放设计 (9)设计要求 (9) (9) (9) (10)电路原理图 (10)电路仿真图 (10) (11) (11)网络报表 (13)第5章电路的焊接与制作 (15)电路安装 (15)元件选择 (15) (15)电路调试 (16)结语 (17)参考文献 (18)第1章绪论随着社会的发展和人们生活水平的提高人们对生活文化的质量是越来越加重视这个世界无处不在的声音让人感觉到了这个世界的活力，声音是无处不在的但这除了我们人体本身发出的声音而外我们所离不开的就是声音的表达器----功放，功放的存在让更多的人感知到了某些声音的存在，能够更好的感知这个世界。
单刀音频功率放大器的设计摘要本次课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放。
设计中主要采用OP07进行音频放大器的设计，OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
设计中的音频功率放大器主要由直流稳压电源、前置放大电路、二级放大电路和功率放大电路组成。
前置放大电路采用了反相比例运算放大器，二级放大电路用一个低通滤波器和一个高通滤波器组成一个带通滤波器，功率放大电路采用了OCL电路。
直流电源采用桥式电路进行整流，输出则采用了三端集成稳压器。
对前置放大电路和二级放大电路进行了输入、输出分析和频率响应分析。
对功率放大电路进行了输入和输出功率分析。
对直流电源进行了输出电压验证。
最后对总电路进行了输入、输出分析、频率响应分析、噪声分析。
关键词：OP07 音频功率放大器AbstractThe curriculum design entitled the audio power amplifier, referred to as audio amplifier, audio power amplifier is mainly used to promote the speaker sound, and where the sound of electronic products to be used in audio amplifier.The main design using the OP07 audio amplifier design, the OP07 chip is a low-noise, non-chopper-stabilized bipolar op amp IC. OP07 has very low input offset voltage (for OP07A 25μV), OP07 in many applications do not require additional zero measures. The design of audio power amplifier by the DC power supply, preamplifier circuit, two amplification circuit and power amplifier circuit. Preamplifier circuit using a reversed-phase proportion of op amp, two amplifier with a low-pass filter and a high-pass filter composed of a band pass filter, power amplifier OCL circuit. The DC power bridge circuit rectifier, the output uses a three-terminal integrated voltage regulator.Preamplifier and two amplifier input, output and frequency response analysis. Power amplifier input and output power analysis. Validation of the output voltage of DC power. Finally, the total circuit input-output analysis, frequency response analysis, noise analysis.Key words:OP07 audio power amplifier目录摘要 (I)Abstract (II)第一章音频放大器的概述 (1)1.1音频放大电路的回顾 (1)1.2音频功率放大器的介绍 (1)1.2.1 A类(甲类)功率放大器 (2)1.2.2 B类(乙类)功率放大器 (2)1.2.3 AB类(甲乙类)功率放大器 (2)1.2.4 C类(丙类)功率放大器 (2)1.2.5 D类(丁类)功率放大器 (3)1.3放大器的技术指标 (3)第二章音频功率放大器的设计 (6)2.1 设计方案分析 (6)2.2前置放大电路设计 (6)2.3二级放大电路设计 (8)2.2.1 低通滤波器设计 (8)2.2.2 高通滤波器设计 (10)2.2.3 二级放大电路电路设计 (12)2.4功率放大器设计 (12)2.5 直流稳压电源设计 (13)2.6 OP07的功能介绍 (14)第三章电路的仿真 (16)3.1 前置电路的仿真 (16)3.1.1 输入与输出分析 (16)3.1.2 电路频率响应特性分析 (17)3.2二级放大电路仿真 (18)3.2.1电路输入与输出分析 (18)3.2.2电路频率响应特性分析 (19)3.3 功率放大电路功率仿真 (20)3.4 直流稳压电源仿真 (22)3.5音频功率放大电路仿真和分析 (23)3.5.1 电路输入与输出分析 (23)3.5.2电路频率响应特性分析 (24)第四章焊接调试组装 (26)4.1焊接 (26)4.2组装 (26)4.3调试 (26)4.4结果 (26)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第一章音频放大器的概述1.1音频放大电路的回顾音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。
毕业设计(论文)音频功率放大————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录摘要 (1)绪论 (2)第1章功放的分类 (3)1。
1 甲类功放 (3)1。
2 乙类功放 (3)1.3 甲乙类功放 (3)第2章音频功率放大器的结构与方案选择 (4)2.1 放大电路的选择 (4)2.1.1OTL电路和OCL电路选择 (4)2.1.2OTL组成及工作原理 (5)2。
1。
3OTL的主要性能指标 (6)2。
2 电源电路的选择 (6)2。
3 芯片选择 (8)第3章各电路原理及其构成框图 (9)3.1 电源电路的设计与工作原理 (9)3。
1。
1 电源电路的设计 (9)3。
1。
2 电源电路的工作原理 (10)3.2 音频控制电路工作原理 (10)3.3 TDA2004引脚功能及工作原理 (11)3.3.1 TDA2004功放主要参数及实用电路图 (11)3。
3。
2TDA2004引脚功能的电压资料参数 (12)3。
4 整机工作原理 (13)第4章直流稳压电路仿真 (14)4.1 用EWB电源部分仿真 (14)4。
2 电源电压进行验证 (14)第5章实物制作 (15)5.1 用Protel 99 SE制作PCB板 (15)5。
1.1 原理图的绘制 (15)5。
1。
2PCB板的制作 (16)5。
2PCB板的腐蚀 (17)5.3 元器件的检测 (17)5。
4 元器件的焊接 (18)第6章电路性能的检测 (19)6。
1 电源电路检测 (19)6。
2 整体电路调试 (19)总结 (20)参考文献 (22)附录一 (23)附录二 (24)摘要本设计用芯片TDA2004设计一种OTL功放电路,具有音量控制、高音控制、左右声道均衡控制双声道音频功率放大器,带整流器,可以直接输入交流电，也可以直接输入直流电.输入输出可采用和电子实验套件相兼容的插针，扩展方便。
毕业设计（论文）题目：基于TPA3123的D类功率放大器设计（英文）：An amplifier design based onTPA3123class D amplifier 院别：专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：日期：2012年5月基于TPA3123的D类功率放大器设计摘要随着功率放大器科技的飞速发展，人们对它的要求越来越高。
传统的功率放大器由于效率低，很难满足人们的需要，而D类音频功率放大器较传统的功率放大器而言具有效率高，功率大的特点，因此被人们所采用。
本论文从理论上对D类音频功率放大器做了具体的分析并从设计方面仔细地阐述了它。
论文首先由各类放大器的特点看出传统的功率放大器效率低，失真严重，功率也不太理想，从而引出了高效率、大功率、低失真的D类音频功率放大器；接着由D类音频功率放大器的用途、原理、结构讲到它的缺点以及发展的前景；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，但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满足人们的需求。
最后以一个D 类音频功率放大器的设计，让我们明白了D类音频功率放大器的具体应用。
关键字：D类功率放大器；脉宽调制；驱动；功率输出级；功率放大An amplifier design based onTPA3123class D amplifierAbstractDuring the swiftly developing of power amplifier science and technology, the requirement of it for people become higher and higher, Because the efficiency of the traditional power amplifier is low, it is not fit for people＇s requirement, but the D-type audio amplifier has the high efficiency and the high-power, so, it is content with the requirement of people.In this paper, I described the D-type audio power amplifier carefully from the design aspect theoretically, at first,it is observed that the efficiency of the traditional of each kind of amplifier's characteristic is lower , the distortion of the traditional power amplifier is serious and the power also is not ideal, so we draw out that the efficiency power and lower distortion of D-type power amplifier all work well. Then from the D-type of audio power amplifier's use, the principle and the structure talk about its shortcoming as well as the development prospect; In D in the article audio frequency power device , power of amplifier modulate the control of the signal (PEM ) by one high-frequency pulse width originally, make it work in switch state, efficiency its in theory can up to 100%, but a insufficient one its is it is it can produce high frequency interfere and noise to lie in to appear, but if design the low open wave filter and rational choice components and parts parameter meticulously, its tone quality noise can meet people's demands. Finally by a D kind of audio power amplifier's design, let me understand D kind of audio power amplifier's concrete application.Key Words: D-type power; amplifier ; Pulse width modulation ; Impetus;Power output level ; Power amplifie目录第1章绪论 (1)第2章功率放大器介绍 (3)2.1 功率放大器简介 (3)2.2 放大器的技术指标 (3)2.3 功放的组成结构 (4)2.4 功放的工作原理 (4)2.5 放大器的种类 (4)2.5.1 A类放大器 (5)2.5.2 B类放大器 (5)2.5.3 C类放大器 (6)2.5.4 D类功率放大器 (7)2.6 D类功率放大器的原理 (7)2.7 各功率放大电路比较 (9)2.7.1 全直流全对称互补功放电路 (9)2.7.2 NE5532开环式功放电路 (11)2.7.3 TDA2030功放电路 (12)2.7.4 TDA7293功放电路 (13)2.7.5 TPA3123功率放大电路 (14)2.7.6 方案比较及确定 (15)第3章芯片介绍 (17)3.1 TPA3123简介 (17)3.1.2 TPA3123工作原理 (17)3.1.3 TPA3123管脚介绍 (18)3.1.4 TPA3123内部电路图 (20)3.2 OPA2353简介 (20)3.2.1 OPA2353简介 (20)3.2.2 OPA2353工作原理 (21)3.2.3 工作电压 (21)3.2.4 容性负载和稳定性 (21)3.2.5 OPA2353内部电路图 (22)3.3 78M05简介 (22)3.3.1 78M05简介 (22)3.3.2 78M05工作原理 (23)3.3.3 78M05内部电路图 (24)第4章设计内容 (26)4.1 BTL (26)4.2 各部分电路图工作原理及介绍 (26)4.3 TPA3123原理图 (28)第5章PCB的制作 (30)5.1 制版过程 (30)5.1.1 PCB板的制作 (30)5.1.2 元器件安装与焊接 (32)5.2 实物图片 (33)5.3 音频功放电路系统测试与分析 (36)5.3.1 测试使用的仪器 (36)5.3.2 测试数据与波形 (36)第6章结论与展望 (39)6.1 结论 (39)6.2 展望 (40)参考文献 (42)致谢 (43)基于TPA3123的D类功率放大器设计第1章绪论音响功放又称音频功率放大器，它主要由前置级、音调级、功率放大级这几部分组成。
音频功率放大器是功率集成电路中的一个重要组成部分，并且广泛应用于消费类电子产品中。
我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地，音频功放的需求日益增加，因此研究音频功率放大器具有非常重要的意义。
随着科学技术的不断发展，尤其是集成电路技术的发展，高速、大功率器件已越来越多，移动电话、数字媒体技术、平面电视、便携式数字产品等电子产品正在向薄型化、便携式迅速发展，人们对音频功率放大器的要求更加趋向于高效、节能和小型化。
因为移动设备受电池容量、散热、体积的限制，对音频功率放大器要求高效、节能、发热量少、体积小、便于集成。
传统的模拟音频功率放大器虽然具有很高的保真度，但是却存在功耗高、效率低等致命缺点，而且发热量大，不易解决散热问题。
而D类放大器由于工作在开关状态，作为控制元件的晶体管本身消耗功率较低，所以功放的效率很高。
与传统的AB类音频功率放大器相比，数字D类音频功放最大的优势在于具有高效率，实际转换效率能达到80％以上，理论转换效率可以达到100%。
因此能极大地降低能源损耗，减小放大器体积。
在这个能源节约的时代，凭借其高效率、低功耗的特点，数字D类音频功放正逐渐取代传统的模拟音频功率放大器，并越来越受到人们的重视。
本文论述了各种音频功率放大器的工作原理以及各自的性能特点，重点阐述了D类音频功率放大器的工作原理和脉宽调制工作原理，并在此基础上设计一款大功率输出、低功耗数字音频D类功率放大器。
关键词：音频功率放大器；D类；脉宽调制Audio power amplifier is an important part of PIC(Power Integrated circuits)which is widely used in consumer electronic products，and China is the most important market of consumer products and the biggest world manufacture center of the consumer products．We launch a reach on audio power amplifier．With the continuous development of science and technology, especially the development of integrated circuit technology, high speed and high power devices have more and more, mobile phones, digital media technology, flat-screen TV, a portable electronic products such as digital product is portable to thin, rapid development, audio power amplifiers will tend to be highly effective, energy-saving and miniaturization. Because mobile devices affected by the battery capacity, thermal, volume restrictions on audio power amplifier requires efficient, energy-saving, low calorific value, small size, ease of integration.Traditional analog audio power amplifier although with high fidelity, but there is a high power consumption, low efficiency and so fatal flaws, and gets very hot, not easy to solve. And class-d amplifiers due to work on or off, as control components of transistor itself lower power consumption, power amplifier is very efficient. Unlike traditional class AB audio power amplifiers, digital class D audio power amplifier's biggest advantage is that you have a high efficiency, the actual conversion efficiency can reach 80 percent, and theoretical conversion efficiency can reach up to 100%. So it can greatly reduce the energy consumption, reduce amplifier volume. In the energy-savings time, with its high efficiency, low power consumption characteristics of Class D digital audio amplifier is gradually replacing traditional analog audio power amplifiers, and more and more attention. This article discusses the working principle of audio power amplifiers and their performance characteristics, focuses on the class D audio power amplifier of the working principle and principle of pulse width modulation, and on this basis, designs a high power output, low power consumption Class D digital audio amplifiers.Key words：Audio power amplifier；D class；pulse width modulation目录引言 (4)1 绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 国内外研究现状 (6)2 音响的相关知识 (6)2.1 声音的基本特性 (6)2.2 放大器的技术指标 (7)2.3 功率放大器的分类 (7)2.3.1A类功放 (7)2.3.2B类功放 (9)2.3.3AB类功放 (11)2.3.4C类功放 (13)2.3.5D类功放 (14)2.3.6E类功放 (14)2.3.7F类功放 (15)2.3.8功放小结 (15)3 D类功率放大器原理 (15)3.1 D类放大器的特点 (15)3.2 D类功率放大器的性能指标 (17)3.3 传统D类功率放大器的工作原理 (19)4 电路系统方案设计 (23)4.1 电路方案论证 (23)4.2 主要电路工作原理设计与分析 (25)4.2.1脉宽调制电路 (25)4.2.2前置放大器电路 (26)4.2.3开关放大电路 (27)4.2.4低通滤波电路 (28)4.2.5音量设置及显示电路 (28)4.3 系统调试及测量 (31)5 结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)附录 (35)引言随着现代电子技术的不断发展，集成电路被广泛应用于各类电子电路中。
数字功率放大器设计摘要对于D类放大器，它只有两种状态，不是通就是断。
因此，它不能直接输入模拟音频信号，而是需要某种变换后再放大，人们把此种具有"开关"方式的放大，称为"数字放大器"，即D类功放中的功率晶体管工作在开关状态。
目前大部分音响系统中的功放是模拟功放，由于D类音频功率放大器与传统的模拟功放相比，具有体积小、效率高、低失真、大功率的特点，所以具有广阔的发展前景。
本文分析了各种类型的音频功率放大器的原理和特点，比较了A类、B类、AB类功率放大器的优缺点，通过对各类功放性能指标的分析，引出了D类音频功率放大器。
通过分析D类音频功率放大器的工作原理，简要描述了高效率音频功率放大器设计思路，同时具体讨论了D类音频放大器各个模块的工作原理和设计要点，运用软件绘制出电路图并成功进行了仿真测试。
关键词：功放，D类，性能指标，设计，仿真测试AbstractThe power transistor of Class D amplifier in the switch state, it also referred to as the digital power amplifier .At present most of the sound system is a simulation of the power amplifier, Class D audio power amplifier due to traditional analog amplifier and compared with the small size、high efficiency、low distortion、high power characteristics, it has broad prospects for development .This article introduces the elements and features of the power amplifier and compares Class A , Class B , Class AB power amplifier, it leads to D audio power amplifier through various types of performance analysis. It map out a successful simulation by analyzing the working principle of Class D audio power amplifier, describing a high-efficiency audio power amplifier design , discussing various D audio amplifier module operating principle and design elements, using EWB software and circuit diagrams .Key words: power amplifier; Class D; performance indicators; design; simulation test目录1.绪论 (4)1.1 D类功率放大器的研究背景 (4)1.2D类功率放大器的研究意义和现状 (4)1.3本课题的任务 (5)2．功率放大器的基础知识 (6)2.1功率放大器的原理 (6)2.2 功率放大器的特点 (6)2.3 功率放大器的主要性能指标 (7)2.3.1 输出功率 (7)2.3.2 频率响应 (8)2.3.3 失真 (9)2.3.4 信噪比 (10)2.3.5 输出阻抗和阻尼系数 (11)2.4功率放大器的种类 (11)2.4.1 A类放大器 (11)2.4.2 B类放大器 (12)2.4.3 AB类放大器 (14)2.4.4 D类放大器 (14)3. D类功率放大器 (15)3.1 D类功率放大器的工作原理 (15)3.2 各电路模块设计 (18)3.2.1 前置放大器电路 (18)3.2.2 三角波产生电路 (19)3.2.3 比较器电路 (21)3.2.4 驱动电路 (22)3.2.5功率放大电路 (23)3.2.6 电源电路 (25)4. D类功率放大器的电路调试 (26)4.1各电路的仿真结果 (26)4.2 D类功率放大器的性能测试 (27)4.2.1 放大倍数的测试 (28)4.2.2 频率响应的测试 (28)4.2.3 输入阻抗的测试 (29)4.2.4 输出阻抗的测试 (29)4.2.5 最大不失真输出功率的测试 (30)5 结论与展望 (31)致谢 .................................................. 错误！未定义书签。
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功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。
二、指导老师：谢永超三、要求1．基本要求（1）功率放大器a．3dB通频带为300Hz～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。
b．最大不失真输出功率≥1W。
c．输入阻抗>10k，电压放大倍数1～20连续可调。
d．低频噪声电压（20kHz以下）≤10mv，在电压放大倍数为10，输入端对地交流短路时测量。
e．在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/放大器总功耗）≥50%。
（2）具有输出短路保护功能。
2、设计内容与要求⑴ 绘制系统组成框图，确定设计方案；⑵ 了解电路所需集成芯片的功能，参数和工作原理；⑶ 绘制整机电路图；⑷ 制作实物并完成软、硬件调试；⑸ 提交毕业设计论文。
四、设计参考书《模拟电子技术》、《高频电子技术》、《电子设计自动化技术》、《数字电路设计方法》、《电子装置的设计》、《单片机原理及应用》五、设计说明书要求1. 封面：包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间2. 目录：根据说明书的内容决定，一般采用2~3级。
3. 设计任务书：包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标(参照教材目录编排)。
4. 中文题目、摘要、关键词；英文题目、摘要、关键词。
5. 正文：设计方案框图及电路工作原理：包括系统方框图，电气原理图，各单元电路的设计，简述主要部件（包括主要集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、理论公式及详细的计算步骤、计算结果。
XXXXXXXXXXXXXX毕业设计（论文）说明书作者：学号： 05307081学号： 05305238学号： 05306088系部：电气工程系专业：应用电子技术题目：D类音频功率放大器的设计指导者：评阅者：2008年 5 月摘要数字功率放大器具有模拟功率放大器不可比拟的优势，代表着音响技术数字化的新台阶。
本系统以高效率D类功率放大器为核心，输出开关管采用高速VMOSFET管，连接成互补对称H桥式结构，最大不失真输出功率大于1W，平均效率可达到70％左右。
D类放大器包括脉宽调制器和输出级。
本文首先介绍了声音的基本特性、音响放大器的技术指标、放大器分类和D 类放大器的工作原理，接着进行了D类功放的仿真分析，包括PWM波的形成、频谱分析等等；然后根据D类功放的设计要素，设计了基于MAXIM公司的10W立体声/15W单声道集成芯片MAX9703/MAX9704的D类放大器，并对D类功放的发展与技术展望进行了描述。
在本文里，对放大器的各个模块包括放大电路、比较器电路、三角波产生电路、驱动电路等进行了设计和仿真，且达到了预先设定的指标。
关键词:D类放大器脉宽调制高速开关电路低通滤波目录1 引言 (5)2 音响的基础知识 (7)2.1 声音的基本特性 (7)2.2 音响的结构及参数 (7)2.3 放大器的技术指标 (7)3 放大器的简介 (9)4 D类功放的原理及仿真 (13)4.1 D类功放的工作原理 (13)4.2 D类功放的EDA仿真 (15)4.2.1 EDA仿真概述 (15)4.2.2 D放大器原理仿真概述 (16)4.2.3 输入信号抽样――PWM波的形成仿真 (17)4.2.4 输出信号PWM波的频谱仿真分析 (17)4.3 D类功放的优点 (18)5 D类功放的硬件设计 (19)5.1 D类功放的设计原理 (19)5.2 D类功放的设计要素 (22)5.2.1 输出晶体管尺寸选择 (22)5.2.2 输出级保护 (22)5.2.3 音质处理 (23)5.2.4 EMI处理 (25)5.2.5 LC滤波器设计 (26)5.2.6系统成本 (27)5.2.7 散热注意事项 (27)5.3 D类功放电路分析与计算 (31)5.3.1脉宽调制器（PWM） (31)5.3.2 前置放大器 (33)5.3.3 驱动电路 (34)5.3.4 高速开关电路 (35)5.3.5 低通滤波 (40)6 MAX9703/MAX9704单声道/立体声D类音频功率放大器 (44)6.1 概述 (44)6.2 MAX9703/MAX9704详细说明 (44)6.2.1 工作效率 (44)6.2.2 应用信息 (45)7 D类功放的发展与技术展望 (47)7.1 D类功放的不足 (47)7.2 D类功放的最新发展——T类功率放大器 (47)结论 (48)致谢 (49)参考文献 (50)1 引言音响技术发展到今天，音响设备中大部分已实现了数字化，如作为音源的CD、DAT、MD、DVD等，数字调音台以及数字效果器、压限器、激励器等周边设备也被一些专业场所使用。
而作为音响系统最后环节的功率放大器和扬声器却长期在数字化的大门外徘徊。
人们对音响重放高保真度的追求是永无止境的，而模拟功率放大器经过了几十年发展，在技术上已经相当成熟，可以说已难于有新的突破。
随着生活水平的提高，环保与能量的利用率也渐渐成为人们所关注的问题，正因为这样，人们再一次把目光投向数字功放。
其实早在20世纪60年代末期就有人着手数字放大器的研究，为什么在这数十年以来的音响发展历程，一直不见其产品面市？究其原因，是在数字音频放大器的设计与制作过程中，最大的难题就是高速转换控制系统。
因为其需要极高的精确度，但在如何解决脉冲调制放大在工作时提供持续稳定的线性响应，以及如何避免产生辐射脉冲干扰等方面难以取得突破，故一直使脉冲调制型放大器在音响应用领域停滞不前，举步维艰。
如今，随着脉冲调制放大电路的技术瓶颈被逐渐解决，数字放大器的优点日渐突显，新品不断推出，也越来越受到人们的关注了。
低失真，大功率，高效率是对功率放大器提出的普遍要求。
模拟功率放大器通过采用优质元件，复杂的补偿电路，深负反馈，使失真变得很小，但大功率和高效率一直没有很好的解决。
工作在开关状态下的D类功率放大器却很容易实现，大功率，高效率，低失真。
传统的音频功放工作时，直接对模拟信号进行放大，工作期间必须工作于线性放大区，功率耗散较大，虽然采用推挽输出，减小了功率器件的承受功率，但在较大功率情况下，仍然对功率器件构成极大威胁。
功率输出受到限制。
此外，模拟功率放大器还存在以下的缺点:1.电路复杂，成本高。
常常需要设计复杂的补偿电路和过流，过压，过热等保护电路，体积较大，电路复杂。
2.效率低，输出功率不可能做的很大。
D类开关音频功率放大器的工作基于PWM模式:将音频信号与采样频率比较，经自然采样，得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波，然后经过驱动电路，加到功率MOS的栅极，控制功率器件的开关，实现放大，将放大的PWM 送入滤波器，则还原为音频信号。
D类功率放大器工作于开关状态，理论效率可达100%，实际的运用也可达80%以上。
功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的尺寸，连续输出功率很容易达到数百瓦。
功率MOS有自保护电路，可以大大简化保护电路，而且不会引入非线性失真。
对于高电感的扬声器，在设计电路时，是可以省去低通滤波器〔LPF)，这样可以大大的节省体积和花费。
而且有更高的保真度，这一点，在国外的SVD类功率放大器中已经开始运用，如:TEXAS公司的TPA2002D2。
近年来，国外的公司对D类功率放大器进行了研究和开发，提出了一些方案，但是尚存在了较大的难度，由于采用PWM方式，为了提高音质，降低失真，必须提高调制频率，但是在较高频率下，会产生一定的问题，同时，D类功率放大器对器件的要求较高，不利于降低成本。
2 音响的基础知识2.1 声音的基本特性音量:它与声波的物理量“振幅”有关，声波的振幅大，人耳就感觉声音响，音量大，反之，则声音轻，音量小，音量的大小是人耳听音的主观感觉。
音调:是人耳对声音调子高低的主观感觉，声调的高低与声音的物理量“频率”对应人耳的听觉范围:20hz～20KHz称之为可听声，低于20Hz称为次声，高于20KHz称为超声，人耳对3K～4K的声音最敏感。
音色:又叫音品或音质，它是由声音的波形决定的，电子管功放的偶次谐波多，奇次谐波少，声音柔美，甜润，晶体管功放奇次谐波多，声音冷艳，清丽。
2.2 音响的结构及参数前置放大器和功率放大器，前置放大器承担控制任务为主，对各种节目源信号进行选择和处理，对微弱信号放大到0.5-1V，进行各种音质控制，以美化音色。
功率放大器，承担放大任务，是将前置放大器输出的音频信号进行功率放大，以推动扬声器发声。
有电压放大，电流放大，要求是宏亮而不失真。
2.3 放大器的技术指标1.额定功率:音响放大器输出失真度小于某一数值(r<1%)的最大功率称为额定功率，表达式；P0= U2/RL, U为负载两端的最大不失真电压，RL为额定负载阻抗。
测量条件如下:信号发生器输出频率为1KH，电压Ui=20mV正弦信号。
功率放大器的输出端接额定负载电阻凡(代替扬声器)，输入端接Ui，逐渐增大输入电压Ui ，直到U的波形刚好不出现谐波失真(r<1%)，此时对应的输出电压为最大输出电压。
测量后应迅速减小Ui，以免损坏功率放大器。
2.频率响应放大器的电压增益相对于中音频f(1KHz)的电压增益下降3dB时所对应的低音音频fL 和高音音频fH称为放大器的频率响应。
测量条件如下:调节音量控制器使输出电压约为最大输出电压的50%输入端接音调控制器，使信号发生器的输出频率fI 从20Hz-20KHz(保持Ui=20mV不变)测出负载电阻上对应的输出电压U。
3.输入灵敏度使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压(有效值)称为灵敏度。
4.噪声电压使输入为零时，输出负载凡上的电压称为噪声电压U0。
测量:使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用示波器观察输出负载RL 的电压波形，用交流电压表测量其有效值。
3 放大器的简介功率放大器通常根据其工作状态分为五类。
即A类、AB类、B类、C类、D 类。
在音频功放领域中，前四类均可直接采用模拟音频信号直接输入，放大后将此信号用以推动扬声器发声。
D类放大器比较特殊，它只有两种状态，不是通就是断。
因此，它不能直接输入模拟音频信号，而是需要某种变换后再放大。
1. A类放大器我们略去电路直接从特性曲线来讨论工作状态，见图3-1中左边为晶体管输入特性，固定置偏所形成的工作点在Q点，当正弦音频信号输入时，其幅度未超出线性范围，集电极工作状态处于截止区和饱和点之内，集电极电流为完整的全周导通的正弦波，此时导通角为180度，(导通角是以最小值至最大值之间占全周的部分来计算，全周导通时为180度)。
这种放大状态失真度较小，只受器件特性曲线的影响，若器件线性好则失真最小，但是，当无交流输入时，有约一半幅度(Q点)的直流电流，其损耗为ICO ×VCC，故效率是最低的，低于50%，所以这种A类功率放大仅用于很小功率的收音机，助听器中，也有用于高级的Hi-Fi 功放中。
图3-1 A类放大器2. B类放大器(b)图3-2 B类放大器静态置偏为Q点，处于截止点上，因此信号输入时，只有半周导通(导通角为90度)，如图3-2所示，。
集电极输出半个正弦波。
这种状态失真度就很大了，所以一般乙类放大器都用双管做成推挽式，每管工作半周构成完整的正弦波以减少失真。
乙类状态的最大优点是无信号时原则上没有直流电流，因而没有直流功率损耗，效率超过50%，但由于曲线起始端的非线性，常将推挽放大器的两管均少量正向置偏，其导通角大于半周，故效率不能做得很高达60%-70%.工作介于AB之间，故又称AB类功放。
其情况如图3-3, 3-4。
图3-3 推挽电路形式图3-4 AB类放大和B类放大3. C类放大器情况如图3-5，静态置偏点在截止点之下，当信号输入时只有超过偏置点部分管子才导通(导通角小于90度)，效率更高，但由于失真过大，难用于音频功放，多用于高频功放作为倍频用，集电极电流呈脉冲状，谐波丰富，再用高Q电路调谐于基波频率，滤处谐波成分，使输出完整波形的正弦波。
图3-5 C类放大器4. D类放大器以上各类放大器介绍可知，影响放大器效率的基本因素是无信号时的工作电流，所形成的直流功率损耗。
无信号时电流愈大则直流损耗大，效率低。
为此，要提高效率则应降低工作点，使无信号时，无直流损耗。
但是，信号导通角逾小波形失真则愈大，输出信号中谐波成分增加，这两个要求矛盾。
