数字功率放大器
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T类数功放1. 简介T类数功放是一种音频功率放大器,采用了T类(Tripath)数字功率放大技术。
相比传统的A类、B类和D类功放,T类功放具有更高的效率和更低的失真。
它广泛应用于音响设备、汽车音响系统、家庭影院系统等领域。
2. T类数字功率放大技术原理T类数字功率放大技术是将数字信号直接转换为模拟输出信号的一种方法。
它通过将输入信号分为两个部分:PWM(脉冲宽度调制)信号和PDM(脉冲密度调制)信号,然后分别处理这两个信号,并最终将它们合并成模拟输出信号。
具体来说,T类数字功率放大器首先对输入信号进行采样和量化,得到PWM信号。
PWM信号是由一系列脉冲组成的,每个脉冲的宽度表示该时刻的输入电平值。
然后,通过比较PWM信号和一个高频三角波信号,得到PDM信号。
PDM信号是由一系列脉冲组成的,每个脉冲的密度表示该时刻的输入电平值。
接下来,T类数字功率放大器将PWM信号和PDM信号分别放大,并将它们合并成一个模拟输出信号。
具体放大的方法可以采用不同的电路设计,如H桥电路、双向开关电路等。
最终,这个模拟输出信号经过滤波器处理后,就可以驱动扬声器或其他音响设备。
3. T类数字功率放大技术的优势相比传统的A类、B类和D类功放,T类数字功率放大技术具有以下优势:3.1 高效率T类数字功放的效率通常可以达到90%以上,远高于传统功放技术。
这主要得益于其采用PWM和PDM两个信号进行处理的方式,使得功耗更低。
3.2 低失真T类数字功放在处理输入信号时,能够更准确地还原原始信号。
相比传统功放技术,在同样输出功率下,T类数字功放的失真更低。
3.3 小尺寸由于T类数字功放采用了数字处理技术,相比传统功放来说,它可以实现更小尺寸、更轻便的设计。
这对于一些对体积有限制的应用场景非常有利。
3.4 低热量由于T类数字功放的高效率特点,它产生的热量相对较低。
这不仅可以延长设备的寿命,还可以减少散热系统的成本和复杂度。
4. T类数字功放应用领域T类数字功放广泛应用于各种音响设备、汽车音响系统和家庭影院系统等领域。
目录1数字集成功率放大器设计概述 (1)2数字集成功率放大器整体电路设计 (2)2. 1输入切换部分的设计 (2)2.1.1 TC9152P组成电路图 (2)2.1.2 TC9152P应用电路说明 (3)2.1.3 TC9152P主要元件参数说明 (4)2.2数字音量控制部分设计 (4)2.2.1 TC9153组成电路图 (4)2.2.2 TC9153应用电路说明 (5)2.2.3 TC9153主要元件参数说明 (5)2.2.4 TC9153组成电路的屏蔽 (5)2.3功率放大器部分设计 (5)2.3.1 TDA7481的特点 (6)2.3.2 TDA7481的引脚及参数说明 (7)2.3.3 TDA7481的外围电路 (8)2.3.4 TDA7481的相关计算 (8)2.4电源部分电路设计 (9)3设计总电路图 (12)4结论 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录 (15)摘要本设计采用TDA7481芯片组成的数字集成功率放大器,加入了音源选择电路,该选择器可以在TUNER、TAPE、CD、AUX1、AUX2之间任意切换,大大方便了整机的适用性。
另外在音量控制部分已改传统电位器控制的做法,选用了数字轻触式按键控制,这样可以方便操作和延长寿命。
由于选用D类功率放大器,其输出功率大、效率较高、失真较小,使整机具备了很多良好的性能。
关键词:TDA7481;效率;D类功率放大器AbstractThis design used the TDA7481 chip composing the digital integration power amplifier, joined the sound source selecting circuit which contain TUNER, TAPE, CD, AUX1 and AUX2,and then it greatly improved the applicability of the equipment. Another, at the part of volume controlling, in order to simplify the operation and last its life, the traditional potentiometer controlling was changed into digital button-click controlling. Because of the Class-D amplifier assembled, and its high power of output, high efficiency, and small distortion, the whole equipment has many good performances.Key words: TDA7481;efficiency;Class-D amplifier asembled1数字集成功率放大器设计概述该集成功率放大器是集成了数字音量控制(TC9153),音源选择(TC9152P)的D 类功率放大器,功率放大部分选用TDA7481。
ZW2000数字音频功率放大器ZW2000数字音频功率放大器属于D类功率放大器(简称D类功放)采用PWM(脉宽调制)工作方式,使用自主设计的ZH-PWM控制模块,体积小,可靠性高,功能齐全;ZW2000数字音频功率放大器电路非常简洁:具有在大功率输出的情况下较高的稳定性;电源电压为宽范围、单电源,既避免了±电源的麻烦,又具备很宽的应用范围,电源效率高、体积小、重量轻;EMI 兼容性能优良;完善的功率管理和温度保护措施,较低的维护成本。
ZW2000数字音频功率放大器是传统模拟放大器的理想换代产品。
相关参数:1、ZW2000数字音频功放主要技术指标1.1 ZW2000数字音频功放使用条件环境温度:-10℃~40℃。
相对湿度:≤90%。
大气压:86~106kPa。
1.2 ZW2000数字音频功放电源适用范围电源:DC70V~345V(纹波电压≤10mV)。
2. ZW2000数字音频功放电性能2.1 ZW2000数字音频功率放大器额定输出功率(输出连续最大功率):2000W(电源电压≥DC280V)。
2.2 ZW2000数字音频功率放大器增益限制的有效音频范围:80Hz~9.5kHz±2dB。
2.3 ZW2000数字音频功率放大器输入阻抗:150Ω不平衡。
2.4 ZW2000数字音频功率放大器输出阻抗:16Ω。
2.5 ZW2000数字音频功率放大器信噪比:线路输入(A计权) ≥65dB。
2.6 ZW2000数字音频功率放大器失真加噪声:≤-30dB(1kHz)。
2.7 ZW2000数字音频功率放大器动态范围:≥85dB(1kHz、DC=300V)。
2.8 ZW2000数字音频功率放大器总谐波失真:80%额定输出功率时≤1%。
2.9 ZW2000数字音频功率放大器最大电源效率:≥86%(输出功率≥400W)。
2.10 PWM载频频率:63kHz±5kHz。
2.11 ZW2000数字音频功率放大器静态功耗:≤20W(不包括风扇功耗)。
D类功放的设计原理D类功放,全称为“数字功率放大器”,是一种电子功率放大器的类型,它的设计原理基于数字信号的处理和模拟功率放大电路的协同工作。
相比于传统的A类、B类、AB类功放,D类功放具有更高的功率效率,更小的尺寸和重量,更好的线性度,以及更低的功率损耗。
下面将详细介绍D类功放的设计原理。
1.PWM调制原理D类功放的核心设计原理是采用脉宽调制(PWM)技术。
PWM是一种通过调整信号的脉冲宽度来控制平均输出功率的方法。
D类功放通过将原始的模拟音频信号转换为数字信号,并通过比较器产生一个与模拟信号频率相同的矩形波,然后根据输入音频信号的幅值调整矩形波的脉宽,最后通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。
2.数字信号处理D类功放的设计中需要进行数字信号处理。
首先,输入的模拟音频信号需要经过模数转换器(ADC)转换为数字信号,然后通过数字信号处理器(DSP)进行数字信号的滤波、均衡、增益控制等处理,最后再经过数字模数转换器(DAC)转换回模拟信号。
3.比较器比较器是D类功放中的一个关键组件,用于将模拟音频信号与产生的PWM矩形波进行比较。
比较器的作用是根据输入信号的幅值调整PWM信号的脉宽,从而控制输出功率。
比较器通常由操作放大器和参考电压产生器组成。
4.滤波器在PWM调制之后,需要通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。
滤波器的作用是去除PWM信号中的高频分量,保留音频信号的低频成分。
常见的滤波器类型包括低通滤波器和带通滤波器。
5.输出级D类功放的输出级通常采用开关管(如MOSFET)构成。
开关管的特点是具有较低的开通电阻和较高的关断电阻,从而实现更小的功率损耗和更高的功率效率。
输出级通常由多个开关管组成,根据功率需求可以并联或串联排列。
输出级的设计需要考虑电压和电流的控制,包括过电压和过电流的保护。
6.反馈控制为了提高D类功放的线性度和稳定性,通常需要采用反馈控制。
通过对输出信号与输入信号进行比较,调整PWM信号的脉宽和幅值,以使输出信号尽可能接近输入信号。
1功放的选择传统功放主要有A 类功放、AB 类功放以及B 类功放。
A 类功放主要是小信号进行放大,需要设置偏置电压来稳定电路,因此效率较低。
B 类功放不是依靠偏置电压进行放大,而是利用当输入信号大于三极管的导通电压时,三极管则导通的原理进行放大。
由于输入信号有正负之分,因此需要用2个三极管进行放大。
由于当输入信号小于导通电压,即在-0.6V 到0.6V 的范围内,三极管不能导通,因此不能对输入信号进行放大,存在失真情况,因此提出了AB 类功放。
AB 功放工作时,由于直接对模拟信号进行放大,要求三极管处于线性放大状态,因此需要消散太多功耗,这样也存在弊端。
D 类功放克服以上弊端,采用脉冲高低电平控制开关器件导通截止,则输出信号的电压和电流均已被放大,也即功率被放大,所以功率消耗是非常小的。
2D 类功放的工作原理D 类功放的工作原理:首先利用运放自激振荡产生一个高频载波,然后将输入的低频模拟信号经过比较器调制到高频信号。
这个调制波是一系列宽度受到调制的等幅脉冲信号,且频率是随低频信号的幅度变化而变化,这个过程也叫脉冲宽度调制,简称脉宽调制。
这个系统一般由比较器构成,输入信号是三角波(载波)和低频信号,两个信号进行比较,如果低频信号大于三角波信号,比较器输出常数,如果是小于,则输出0,因此比较器输出是一系列调制的脉冲宽度调制波,输出的调制波经开关功率放大后经过滤波输出低频信号。
3原理方框图数字功放的原理框图如图一。
图一数字功放的原理框图4工作原理简介4.1通道选择及显示原理通道可以分为1通道和2通道。
选择电路采用74ls74芯片,它是一种双上升沿D 触发器芯片,一共有14个引脚。
由于输入信号是低频模拟音频信号,所以本论文多路选择分配器采用74HC4052芯片。
当D 触发器输出端为高电平,数码管显示2,同时信号进入74HC4052第10脚,该芯片数字选择端选择Y1通道信号输入和输出Y1信号,也即选择了通道2。
功率放大器的分类1功率放大器功率放大器是一种电子管或半导体放大电路,它能够使输入信号的幅度增大到某一特定的值,从而使输出信号的功率增大。
它可以增加一个信号的幅值,降低其谐波失真等,从而改善其声音/图像质量,或实现信号传输要求。
比如一个小的声音,通过功率放大器的放大,就可以变得更大、更结实。
2功率放大器分类1.模拟功率放大器(Analog Power Amplifier):模拟功率放大器以电子管、集成放大器(INT)或双列管构成,主要用于模拟话音、音频、视频等信号的放大处理,有效地改善了音频和视频质量。
2.数字功率放大器(Digital Power Amplifier):数字功率放大器是以集成电路的形式构成,其采用数字信号处理技术,使得放大器更加紧凑和节能,适用于收音机、汽车音响,以及其他数字音频应用场景。
3.电源功率放大器(Power Supply Amplifier):电源功率放大器是一种用于增大电源输出功率的放大器,可实现固定电压或固定频率输出。
4.线性功率放大器(Linear Power Amplifier):线性功率放大器是一种使放大前后信号保持一致特性的放大器,具有良好的功率容量和高谐波抑制,是广泛应用的高性能放大器类型。
5.高频功率放大器(High Frequency Power Amplifier):高频功率放大器(即HFPA)是一种设备,主要用于放大高频信号,广泛应用于无线通信系统(如电话),改善信号传输要求,增强信号传输距离。
3工业用途功率放大器在无线电产品中的应用非常广泛,可以用于各种无线电设备,如收音机、收发信机、手持设备等,能够大大增加电路的输出功率,提高发射频率的稳定程度,提高信号的传输效率,减少失真率,同时节约功耗,以达到最佳发射效果。
此外,功率放大器也可以应用在医疗和科学研究领域,旨在推动超声波治疗和超声波影像扫描技术的发展。
使用功率放大器可以取得更好的超声治疗效果,提供更有效的护理。
数字功放芯片数字功放芯片,全名为数字功率放大器芯片,是一种用于音频信号放大的集成电路芯片。
它能够将低电平音频信号放大为高功率音频信号,常用于音响设备、汽车音响系统等领域。
数字功放芯片的基本原理是通过运算放大和数字信号处理来实现音频信号的放大。
与传统的模拟功放不同,数字功放芯片采用了数字化处理技术,能够更好地保留音频信号的原始数字信息,提供更准确、更纯净的音质输出。
由于数字功放芯片采用了数字信号处理的技术,它具有更高的精度、更强的稳定性和更低的功率消耗。
数字功放芯片的工作原理主要分为两个步骤:数字信号处理和功率放大。
在数字信号处理阶段,音频信号会经过ADC(模数转换器)进行模数转换,将模拟音频信号转换为数字音频信号。
然后,数字音频信号会经过数字信号处理器(DSP)进行数字信号处理,如滤波、均衡等操作。
最后,处理后的数字音频信号会输入到功率放大器模块进行功率放大。
在功率放大阶段,数字音频信号经过DAC(数字模数转换器)进行数字转模拟转换,将数字音频信号转换为模拟音频信号。
然后,模拟音频信号会经过功率放大器进行功率放大。
数字功放芯片的功率放大器通常采用PWM(脉冲宽度调制)技术,通过控制脉冲的宽度来调节输出功率。
最后,放大后的音频信号会输出到喇叭或扬声器,实现声音放大。
数字功放芯片相比传统的模拟功放具有很多优势。
首先,数字功放芯片具有更高的功率转换效率,可以更有效地利用电能。
其次,数字功放芯片具有更好的稳定性和可靠性,可以避免传统功放中常见的温度漂移和各种失真问题。
此外,数字功放芯片还可以通过软件调节参数进行音频信号的实时控制和优化,提供更灵活、更精确的音质调整。
总的来说,数字功放芯片是一种用于音频信号放大的集成电路芯片,通过数字信号处理和功率放大来实现音频信号的放大。
它具有高效、稳定、可靠和灵活的特点,是现代音响设备和汽车音响系统中不可或缺的重要组成部分。
数字功放芯片的技术不断发展,推动着音频设备领域的创新和进步。
数字功率放大器的工作原理是什么数字功率放大器其实就是D类功率放大器。
传统功率放大器都是模拟功率放大器,也就是说利用模拟电路对信号进行功率放大,放大处理的是连续信号,而D类功率放大器是一种数字功率放大器,其功率输出管处于开关工作状态,即在饱和导通和截止两种状态间变化,用一种固定频率的矩形脉冲来控制功率输出管的饱和导通或截止。
一般D类功率放大器中的矩形脉冲频率(其作用相当于采样频率)为100~200kHz,每台D类功率放大器生产出来后其矩形脉冲的频率就固定为一具体频率了,也就是脉冲周期固定了。
矩形脉冲在一个周期内的宽度(或者说占空比)受到音频模拟信号的控制而改变,从而改变了功率输出管在一个脉冲周期内的导通时间,脉冲越宽(占空比越大),功率输出管在一个(采样)脉冲周期内导通时间越长,则输出电压就越高,输出功率就越大。
调制波形原理图见图,称为脉冲宽度调制(PWM),它是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
数字功率放大器的特点是效率远远比传统的模拟功率放大器高得多,可以达到80%多甚至达90%多。
由于D类功率放大器比AB类功率放大器在功率输出管上损耗的功率小得多,产生的热量也少得多,所以D类功率放大器的散热器可以减小,重量可以减轻。
数字功率放大器的电源部分采用开关电源,因此整机效率将进一步提高,所以可以设计出输出功率相当大的数字功率放大器。
早期的D类功率放大器的失真比较大,经过不断改进,目前失真已经降到比较低的水平,可以满足专业音响的要求。
但是由于D类功率放大器功率输出管的开关频率很高,功率又很大,所以难免会有信号泄漏,这样也就容易引起信息的泄漏,所以在一些需要保密的场合还是以不采用D类功率放大器为好。
目前一些数字功率放大器产品已经同时具有模拟输入口和数字输入口,既适合模拟信号输入,也可以数字信号输入,应用更灵活。
1 BIT 全数字音频功率放大系统电子科技大学微电子研究所2000/9/12(一)、概述一、数字功放的意义及应用数字变换技术是21世纪发展的重要领域之一,较模拟变换技术更具有广泛的应用需求和强大的生命力。
目前的视听产品(如CD、LD、VCD、DVD、电脑音响、家庭影院等)和通讯产品(如手机)的音频功率放大系统,均采用D/A变换技术,它存在信号失真、效率低、抗干扰性差等问题;较之而言,数字功放是新一代高保真、低功耗的全数字功率放大系统。
具有以下显著优点:高保真、高效率、高过载能力与高功率储备能力、功放和扬声器的匹配好、声像定位好、升级换代容易、生产调试方便等,且与未来的全数字式音频广播、高清晰度电视的发展趋势相匹配。
既可采用现有的CD机(或DVD机)、DAT(数字录音机)、PCM(脉冲编码调制录音机)作为数字音源,又具备模拟音频输入接口,兼容现有的模拟音源,因此具有广阔的市场:1、视听产品市场数字功放高品质的特性必将使其引起相关视听产品的更新换代,它将拥有上千亿的市场。
如家庭用CD、LD、VCD、DVD、电视机音响、电脑音响、家庭影院等;公共场所用音响系统如:会议室、音乐厅、电影院、广场、火车站、机场用功放系统等等,这方面预计将有数千亿的产值。
1997年全国音响设备的整机销售量及其实际市场统计数据如表1所示(单位:万台)。
表1 1997年全国音响设备的整机销售量及其实际市场我们仅家庭拥有情况来计算,按一个家庭拥有一套上述视听产品,每套视听产品用数字功放系统价值2000元,全国3亿家庭,即是6000亿元产值。
2、便携产品市场数字功放效率高、耗能少的特性必将使其广泛应用与便携产品市场。
如:移动通讯产品(如手机)、便携式电脑、发音电子字典、复读机、汽车火车等交通工具用音响、便携式收音机、随身听、便携式CD机等等。
根据信息产业部计算机与微电子研究中心(CCID)的统计,便携式多媒体电脑的销售量为29.8万台,销售额58.7亿元。
多媒体电脑的销售趋势是每年以大于20%的速率增长,可见仅便携式多媒体电脑一项便是一个十分巨大的市场。
根据以上统计数字,按每台便携式多媒体电脑采用300元小功率数字音频功放系统计算,则仅便携式多媒体电脑用全数字小功率音频功放系统每年拥有大约一亿元的市场。
3、未来的全数字系统市场全数字化功放将使其与未来的数字音频广播、高清晰度数字电视产品融为一体,成为3G新兴产业的重要组成部分,这方面的产值会在500亿以上。
多媒体电脑与上述家电产品的结合是今后电脑和家电产品发展的必然趋势。
目前国内的上海市已经在开展三网合一工程,将互联网、有线电视网、通讯网合三为一。
三网合一必须用到多媒体电脑,所以全数字多媒体电脑音频功放今后必然融入上述家电,拥有更大的市场。
二、数字功放的特点1、高保真。
数字功放的交越失真、失配失真和瞬态互调失真均小。
晶体管在小电流时的非线性特性会引起模拟功放在输出波形正负交叉处的失真(小信号时的晶体管会工作在截止区,此时无电流通过,导致输出严重失真)称为交越失真,交越失真是模拟功放天生的缺陷;而数字功放只工作在开关状态,不会产生交越失真。
模拟功放存在推挽对管特性不一致而造成输出波形上下不对称的失配失真,因此在设计推挽放大电路时,对功放管的要求非常严格,即使如此也未必能够做到完全对称。
而数字功放对开关管的配对无特殊要求,无须严格匹配;模拟功放为保证其电声指标,几乎无一例外都采用负反馈电路,在负反馈电路中,为抑制寄生振荡,采用相位补偿电路,从而会产生瞬态互调失真。
数字功放在功率转换上无须反馈电路,从而避免了瞬态互调失真。
2、高效率,可达75%~95%。
由于数字功放采用开关放大电路,效率极高,可达75%~95%(模拟功放一般仅为30%~50%,甚至更低),在工作时发热量非常小。
功率器件均工作在开关状态,因此它基本上没有模拟功放的静态电流损耗,所有能量几乎都是为音频输出而储备,而且瞬态响应好。
3、过载能力与功率储备能力强数字功放电路的过载能力远远高于模拟功放。
模拟功放分为A类、B类或AB类等几类功率放大电路,正常工作时功放管工作在线性区;当过载后,功放管工作在饱和区,出现削顶失真,失真呈指数级增加,音质迅速变坏。
而数字功放在功率放大时一直处于饱和区和截止区,只要功率管不损坏,失真度不会迅速增加。
4、功放和扬声器的匹配好由于模拟功放中采用的功放管内阻较大,所以在匹配不同阻值的扬声器时,模拟功放电路的工作状态会受到负载(扬声器)大小的影响。
而数字功放的输出电阻不超过0.2欧姆(开关管的内阻加滤波器内阻),相对于负载(扬声器)的阻值(4~8欧姆)完全可以忽略不计,因此不存在于扬声器的匹配问题。
5、声像定位好对模拟功放来说,输出信号和输入信号之间一般都存在着相位差,而且在输出功率不同时,相位失真亦不同。
而数字功放采用对数字信号进行放大,使输出信号与输入信号完全一致,相移为零,因此声像定位准确。
6、生产调试方便模拟功放存在着各级工作点的调试问题,不利于大批量生产。
而数字功放大部分为数字电路,一般不需要调试即可正常工作,特别适合大规模生产。
三、国内外技术发展状况及特征国外对数字音频功率放大器领域进行了二十年的研究。
在六十年代中期,日本研制出8bit的数字音频功率放大器;1983年,国外提出了D类(数字)PWM功率放大器的基本结构。
但是这些功放仅能实现低位D/A功率转换,若要实现16bit、44.1kHz采样的功率放大器,其末级时钟则约需2.8GHz,显然无法实现。
此后,研究的焦点在于降低其时钟频率。
近年来随着超大规模集成电路(VLSI)技术的进步,在数字音频小信号处理技术方面取得了显著的进步,主要解决了多级噪声整形技术、比特流技术、CIRC解码和纠错处理技术,内插和静音处理技术、超取样数字滤波技术等等。
在这方面国外大公司在80年代末90年代初开始推出其IC芯片产品。
如:松下公司的MN系列、AD公司的ADSP2100系列、T&T 公司的DSP32系列、摩托罗拉公司的DSP5600系列等等。
目前,荷兰的PHILIPS公司与日本的SHARP公司均研制出了 1BIT 数字功放并成功投放市场;国内则有天奥集团公司的1BIT 数字功放也于近期正式投放市场。
天奥公司的 1BIT 数字功放在数字信号处理部分采用FPGA芯片及超取样数字滤波及△-∑调制等电路。
四、本电路特点本电路为 1BIT 全数字功率放大电路,与国内现有的产品相比,具有以下特点:1、采用自行开发有自主知识产权的超大规模集成电路。
该电路采用8倍超取样数字滤波,多级噪声整形和△-∑调制,13级到24级PWM信号输出的方案,保证了整个系统的频响特性。
2、可兼容不同BIT数和不同格式数字音频信号。
数字信号选择器可实现对数字音频信号BIT位数识别(16BIT-24BIT),接口格式识别,系统取样率识别等功能。
3、功放级采用了自行研制的数字功放专用高速平衡桥驱动电路。
该电路采用了先进的窄脉冲及死区技术,为系统高速稳定的运作提供了有力的保障。
(二)、1BIT 全数字音频功率放大器方案全数字音频功放是直接通过光纤和数字同轴电缆从数字音源接口接收数字PCM 音频信号,输入模拟音频信号时先经过内置的A/D 转换成数字信号后在进行处理,在整个信号处理和功率放大过程中,全部采用数字方式,只有在功率放大后为了推动音箱才转化为模拟信号。
一、技术性能输入接口 :I 2R ,S/P ,模拟信号比特字长 :16BIT~ 24BIT频率响应 :20Hz ~ 20KHz信 噪 比 : ≥96dB (16BIT) 总谐波失真:≤0.02% (THD+N) 动态范围 :98dB ~ 146dB (16~24BIT) 互调失真 :≤0.04% 负载阻抗 :4Ω~ 8Ω二、工作原理经分析比较给出1BIT 全数字音频功率放大器方案,其框图见图1本方案允许数字音频信号和模拟信号输入。
模拟信号输入时经过低通滤波后进入ADC图1 1BIT 全数字音频功率放大器框图完成AD转换后进行编码,最后进入数字信号选择器。
该功能可由CS8402A 和CS5390完成。
数字信号选择器可完成对多路数字信号的选择。
选中的多BIT数字音频信号进入数字信号接收和转换电路。
完成对数字音频信号BIT位数识别(16BIT-24BIT),接口格式识别,系统取样率识别,同轴复合音频数码信号转换串行音频数字信号等功能。
该部分由YM3623B或类似的CS8412,CS8414,TDA1315电路完成。
数字信号处理主要完成将多BIT信号转换成1BIT信号,并以PWM形式输出。
该电路是整个系统的核心。
贵公司寄来的材料中采用SM5871(IC17)电路实现,但迄今我们尚未查到该电路。
我们拟采用SM5872完成其功能,进一步考虑到改进数字信号处理算法以提高整机性能和降低成本的需要,我们正着手自行开发有自主知识产权的超大规模集成电路。
该电路采用8倍超取样数字滤波,多级噪声整形和△-∑调制,13级到24级PWM信号输出的方案。
其功能与SM5872一致,且指标将优于SM5872。
详细方案和与SM5872的指标比较将在专门的技术报告中给出。
1BIT功放级是整个系统的另一个核心部分,采用本单位研究成果“D类功放专用全桥驱动电路和平衡桥电路”完成。
该电路采用了窄脉冲电平位移技术,开关噪声抑制技术和提高功率桥可靠性的死区产生技术。
低通滤波器采用四阶巴特沃斯低通滤波器,用于将大功率数字脉冲信号转换为模拟音频信号。
巴特沃斯低通滤波器的特点是带内平坦度高,从而使得输出音频信号幅频特性较好。
三、仿真要求仿真工作重点在于对影响整机性能指标的数字信号处理部分、1BIT功放部分和输出级低通滤波部分进行分析。
其中数字处理部分的方案和算法将很大程度上决定了信噪比的重要参数;1BIT功放部分和输出级低通滤波部分的电路设计和优化是进一步提高整机指标的关键,因此应将上述几部分联合起来仿真分析。
(三)、模拟信号的低通滤波部分设计与仿真一、.原理分析低通滤波器的主要作用:削弱高次谐波及频率较高的干扰和噪音。
有补偿作用的反相放大器的主要作用:防止自激振荡和反相放大。
输入信号低通滤波的原理图为图2:m2x2图2 低通滤波原理图输入信号S(n)经过二次低通滤波输出信号为OUT1,OUT2。
比较,得△Y,进行反相放大,得信号X3。
X1=M1-X3,X2=M2-X3。
对X1,X2进行有源低通滤波,得输出信号。
二、器件参数1、TL071,TL072,TL074低噪声JFET输入运算放大器,为了低输入失调电压,每个内部补偿的运算放大器,该器件所表现的低噪声的低谐波失真使之成为高保真音频放大器应用的理想器件。
.低输入噪声电压:18nV/Hz(典型).低谐波失真:0.001%(典型).低输入偏置和失调电流.高输入阻抗:1012Ω(典型).高转换速率:13V/μs(典型).宽增益带宽:4.0MHz(典型).低电源电流:每个放大器1.4mA2、AD711美国模拟器件,同类替代品LF411系列。