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HT360 免电感滤波2*20W D类立体声音频功放
>>特点：
・输出功率（BTL模式）
2×20W (VDD=14.5V,RL=4Ω, THD+N=1%)
2×25W (VDD=14.5V,RL=4Ω, THD+N=10%)
・输出功率（PBTL模式）
24W (VDD=15V, RL=4Ω, THD+N=1%)；
30W (VDD=15V, RL=4Ω, THD+N=10%)。
・单电源系统，4.5V-16V宽电压输入范围・超过90%效率，无需散热器・扩频功能，免电感滤波・模拟差分/单端输入，输出模式立体声/单声道可选・保护功能：过压/过流/过热/欠压异常，直流检测和短路保护・无铅无卤封装，SOP16-PP。
>>应用：
条形音箱、无线智能音箱、便携式音箱、消费类音频应用、拉杆音箱、LCD电视/监视器 。
>>概述：
HT360是一款高效D类音频功率放大器。
在14.5V供电的立体声（BTL）模式下，能够持续提供2*20W/4Ω功率输出；在单声道（PBTL）模式下，能够持续提供30W/4Ω功率输出。
HT360具有先进的扩频功能来抑制EMI，使用价格低廉且小体积铁氧体磁珠可满足EMC要求。
此外，HT360内置关断功能使待机电流最小化，还集成了过压保护、直流保护、短路保护、热保护和电源欠压异常保护等功能，可全面防止出现故障。
>>简化应用图:。
厦门大学硕士学位论文高效率、低失真的D类音频功率放大器姓名：叶春晖申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：冯勇建20090501摘要半导体技术的进步重新唤起了人们对Ｄ类音频功放的兴趣，尤其体现在便携器件等消费电子产品中Ⅲ。
本文对双声道Ｄ类音频功率放大器进行研究，通过使用双边自然采样控制四个状态功率输出开关的脉宽调制技术极大降低了静态功耗，从而将低输入状态下的芯片的效率提高Ｎ９０％。
同时将谐波失真降至０．０３％．并且通过独特的二阶反馈环路增大系统带宽，使系统在２０赫兹ｊ！ｌＪ２００００赫兹的音频范围内具有平坦的响应曲线。
就此本文主要开展了以下研究工作：１．综合考虑器件成本和性能的要求，选取了现代公司的０．６Ｕｍ线宽标准工艺，在保证合理的成本和芯片面积的前提下得到最优化的效率以及相应的输出功率性能。
通过对输出级电路分析计算，确保芯片在该工艺条件下的运行安全性。
２．深入分析计算了以往各种采样技术的特点，设计了双边自然采样控制四个状态功率输出开关的脉宽调制技术作为Ｄ类音频信号调制器的核心技术，提高了系统线性度，极大降低了系统静态功耗。
３．设计独特的二阶反馈环路增大系统带宽。
建立传递函数模型，通过ＭＡＴＬＡＢ分析系统的线性与稳定性。
通过ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真，计算出系统的失真度。
４．设计并全差分结构的运算放大器作为组成音频信号调制器的核心放大器，以得到更高的集成度，并且不需要使用输入耦合电容对。
设计轨到轨的高反应速度的比较器作为脉宽高制信号发生器，从而将信号相移最小化，同时保证系统的稳定性。
５．完成包括Ｄ类音频调制器以及功率输出级在内的整个器件的所有具体电路设计与仿真验证；完成了器件的版图设计、后端生产以及性能测试。
所得到的产品在拥有高达９０％的效率与低至０．０３％的失真度，在效率与失真度方面性能优异，十分符合音频领域的应用要求。
该Ｄ类音频功率放大器的性能良好，拥有极高的效率以及低失真，同时还拥有占空间小，成本低的优势，适合于手机等便携式消费电子产品的音频应用，在国内处于领先地位，具有广泛的市场前景。
为满足中国《电子信息产品污染控制管理办法》（信息产业部第39号令）的相关规定和要求，现对产品中有害物质，按部件分类，声明如下：在中华人民共和国境内销售的电子信息产品上将贴上有“环保使用期限”（EPuP ）符号。
圆圈中的数字代表产品的正常环保使用年限。
图示：产品物质拆分表重要安全事项1. 阅读这些规定，注意所有警告，遵守这些规定。
2. 严禁在产品周围喷洒液体。
请勿在产品上方放置液体容器，如花瓶等。
可使用干布及风 枪进行清洁。
3. 注意不要形成热风循环。
按建议方法进行安装。
4. 不将产品安装在热源附近，尽可能保证环境气温在35°C 以下。
5. 接地保护，当产品接通电源时，应采取相应的接地保护措施。
6. 请保护好电源线，防止其受到踩踏或挤压，尤其要注意插头、电源插座及其连接设备处。
7. 必须按照以下开关次序来使用该产品：（开）前级-功放、（关）功放-前级。
8. 通电前必须确保供电电压符合该产品的要求。
9. 若输入信号并接超过三台功放，建议使用信号分配器，以确保输入信号不失真。
10. 不要将功放的某一个声道的输出接口接到另一个通道的输入接口。
不要将功放的输出并 联或联到另一台功放的输出接口。
11. 设计系统配置功放的时候，功放的功率应比音箱在相同阻抗下的标称功率大50%-100%， 且小心使用桥接模式。
12. 在维修功放的时候，禁止在桥接状态下将示波器的探头 连接到功放的输出端，以免损 坏功放和示波器。
13. 建议: 1) 由于输出到音箱的电流较大，建议使用质量有保证的NL4型音箱螺旋插头。
2) 多台功放使用时应计算好合适的配电，以确保达到合格的使用环境。
本产品仅适用于非热带气候条件下安全使用。
本产品仅适用于海拔2000m 以下安全使用。
请勿在通电状态下移动设备，这样极易造成设备故障或安全事故。
EX4130产品是一款全新的高效率和大功率的开关电源功放。
与之前产品相比较它在音质上有了突破性的改进，带给您的将是全新声音的享受。
高保真音频功率放大器设计高保真音频功率放大器是一种能够放大电信号的设备，用于驱动扬声器或头戴耳机等音响设备。
它的设计目标是尽可能地保持输入信号的原始特性，同时输出高质量的音频信号。
本文将介绍高保真音频功率放大器的设计中的关键因素和步骤。
首先，设计一个高保真音频功率放大器的关键因素之一是选择合适的放大器拓扑结构。
通常使用AB类放大器作为高保真音频功率放大器的基本拓扑结构。
AB类放大器有两个工作状态，A类状态用于低功率操作，而B类状态用于高功率操作，这可以提供高效率和低失真的输出。
其次，使用线性化技术对放大器进行线性化处理也是关键因素之一、线性化技术的目的是减小失真并提高放大器的线性度。
常见的线性化技术包括负反馈、反噪音技术、温度补偿技术等。
负反馈是一种将输出信号与输入信号相比较的技术，通过调节放大器的增益和频率响应来减小失真。
反噪音技术通过消除输入信号中的噪音来提高放大器的信噪比。
温度补偿技术可以有效地消除温度对放大器性能的影响。
另外，选取合适的元件和电路参数也是设计高保真音频功率放大器的重要步骤之一、首先，选取合适的功率管要求其具有低失真、高带宽等特性。
其次，电源的设计也很关键。
音频功率放大器的电源设计需要保证输出信号的稳定性和供电的整洁性，以避免电源噪声对音频信号的干扰。
辅助电路、滤波器、阻抗匹配网络等也需要合理选取和设计。
最后，进行实际的电路实现和调试是设计过程的最后一步。
设计者需要通过仿真和实际测量来验证设计的性能和指标。
同时，还需要不断地调整电路参数和元件选择，以达到设计要求。
综上所述，设计高保真音频功率放大器需要考虑到拓扑结构的选择、线性化技术的应用、元件和电路参数的选取等关键因素。
通过合理设计和调试，可以实现高保真和低失真的音频放大效果。
d类功放原理D类功放原理。
D类功放（Class-D Amplifier）是一种高效率的功率放大器，它利用数字调制技术将音频信号转换成脉冲宽度调制（PWM）信号，然后通过功率开关器件进行放大。
与传统的A类、B类功放相比，D类功放具有更高的效率和更小的体积，因此在音响设备、汽车音响和无线通信等领域得到了广泛的应用。
D类功放的工作原理可以简单地分为两个部分，信号调制和功率放大。
首先，音频信号经过模数转换器（ADC）转换成数字信号，然后经过数字信号处理器（DSP）进行数字调制，将其转换成PWM信号。
PWM信号的脉冲宽度与音频信号的幅度成正比，频率与音频信号的频率相同。
这样就实现了对音频信号的数字化处理。
接下来，PWM信号通过功率开关器件（如MOSFET、IGBT）控制输出级的功率开关，将电源电压施加在负载上，从而实现对音频信号的功率放大。
在输出级，PWM信号经过滤波器进行滤波处理，去除高频成分，得到原始的音频信号。
最后，经过放大器输出到扬声器或其他负载上。
D类功放相比传统的A类、B类功放具有很多优点。
首先，D类功放的效率非常高，通常可以达到90%以上，而A类、B类功放的效率只有50%左右。
这意味着D类功放在同样输出功率下，可以减少很多功率损耗，从而减小散热器的尺寸和成本。
其次，D类功放的失真度较低，因为功率开关器件的开关速度非常快，可以更准确地跟随音频信号的变化，减少失真。
此外，D类功放的体积小、重量轻，适合于便携式音响设备和汽车音响系统的应用。
然而，D类功放也存在一些缺点。
首先，由于功率开关器件的开关频率较高，会产生一定的高频谐波，需要进行滤波处理，增加了设计的复杂度。
其次，功率开关器件的开关损耗会产生一定的电磁干扰，需要进行屏蔽和抑制。
另外，D类功放对电源的要求较高，需要较为稳定的直流电源，以保证输出的音频质量。
总的来说，D类功放作为一种高效率、高保真度的功率放大器，已经成为现代音响设备和汽车音响系统的主流选择。
高效立体声D类音频功率放大器
佚名
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2005(007)002
【摘要】日前，德州仪器(TI)宣布推出一款高性能、无滤波器的立体声D类音频功率放大器TPA2012D2。
该解决方案不仅能够最大限度地延长通话时间并提高音质，而且还能帮助手机设计人员开发出具有丰富音频功能的产品。
与业界功能最接近的同类解决方案相比，TPA2012D2能够将静态电流降低三分之二，自噪声降低80％，该器件也适用于PDA、笔记本电脑、便携式DVD及其它类型便携式音频设备。
【总页数】1页(Pi008)
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.75
【相关文献】
1.一种无滤波器的高效立体声D类音频功率放大器 [J], 刘帘曦;杨银堂;朱樟明
2.一种基于高效率智能型600W D类音频功率放大器设计的防火报警系统 [J], 朱旭东;张爱良;陈殿勇;殷博
3.TI推出立体声D类音频功率放大器TPA2012D2 [J], 无
4.TI高效立体声D类音频功率放大器适于便携应用 [J],
5.新型高效立体声D类音频功率放大器 [J],
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音频放大器工作原理音频放大器是一种电子设备，用于放大声音信号的强度，以便更好地驱动扬声器或耳机。
它在各种音频设备中广泛应用，包括家庭音响系统、音乐播放器和电视机等。
音频放大器的工作原理可以分为几个关键步骤，其中包括信号放大、功率放大和输出阶段。
1. 信号放大音频信号通常十分微弱，因此首先需要将其放大到足够的水平。
音频放大器的输入端接收到的信号经过预放大器的放大作用，使信号水平达到可以进一步处理的程度。
预放大器使用放大器电路，可以调节增益以及对音频信号进行降噪和滤波处理。
放大器电路中通常包括一个放大器管或晶体管，其工作原理是将微弱的声音信号放大。
2. 功率放大经过预放大器的放大之后，信号仍然比较微弱，需要进一步进行功率放大，以便能够驱动扬声器或耳机。
功率放大器通常通过使用更强大的功率放大器管或晶体管来完成。
这些管或晶体管具有更高的功率输出能力，可以将信号放大到足够的水平，以供后续的音频设备使用。
3. 输出阶段在信号经过功率放大之后，接下来需要对信号进行一些调整和优化，以便最终输出给扬声器或耳机。
输出阶段通常包括音频处理电路和输出放大器。
音频处理电路可以对信号进行均衡、音效处理和音量控制等，以满足不同用户的需求。
输出放大器的作用是将功率放大的信号转化为能够直接驱动扬声器或耳机的电流。
总结起来，音频放大器的工作原理包括信号放大、功率放大和输出阶段。
通过这些关键步骤，音频放大器能够将微弱的音频信号放大到足够的水平，使其能够驱动扬声器或耳机，从而实现音频的放大和播放。
在实际的音频设备中，还会配备其他功能和电路，以提供更加丰富的音频体验。
这些功能包括音频输入选择、音效调节和音量控制等，可以根据用户需求和设备设计进行定制和优化。
音频放大器的工作原理为我们提供了了解音频设备工作的最基本知识，为更好地理解音频技术和设备提供了基础。
音频放大器工作原理音频放大器是一种用于放大音频信号的电子设备。
它通常用于音响系统、电视、无线电以及其他音频设备中，以增强音频信号的电压和功率，使其能够驱动扬声器产生更高的音量和更清晰的声音。
然而，为了更好地了解音频放大器的工作原理，我们需要深入研究其电路结构和基本原理。
一、音频放大器的电路结构音频放大器的电路结构通常由多个组件组成，包括输入级、放大级和输出级。
输入级用于接收音频信号源，放大级用于放大信号，输出级用于将放大后的信号输出到扬声器。
1. 输入级：输入级通常由音频信号源、耦合电容和放大电路组成。
音频信号源可以是从音乐播放器、电视机或无线电等设备中提取的音频信号。
耦合电容用于将音频信号传输到放大电路，以隔离直流偏置电压。
2. 放大级：放大级是音频放大器的核心部分，它通过使用晶体管、真空管或集成电路来放大音频信号。
这个阶段的主要目标是增加信号的电压和功率，从而使其能够推动扬声器产生声音。
放大级的设计通常涉及选择合适的放大倍数和电压增益，以确保输出信号的质量和稳定性。
3. 输出级：输出级负责将放大后的信号传递给扬声器。
它通常由输出变压器和输出管组成。
输出变压器能够将低阻抗的放大器电路与高阻抗的扬声器电路相匹配，从而实现信号传输和功率匹配。
输出管为信号提供足够的电流，以满足扬声器的驱动要求。
二、音频放大器的基本原理音频放大器的基本工作原理是通过不同的放大级将音频信号从较低的电压和功率放大到适合驱动扬声器的水平。
具体而言，它遵循以下几个步骤：1. 输入阶段：音频信号从音频源引入放大器的输入级。
输入级的任务是将音频信号传递到放大级，并将其隔离直流偏置电压。
2. 放大阶段：放大级接收输入信号并将其放大。
放大级通常使用晶体管、真空管或集成电路来增加信号的电压和功率。
在放大过程中，放大器根据设计要求增加输入信号的幅度，并保持信号的准确性和稳定性。
3. 输出阶段：放大后的信号通过输出级传递到扬声器。
输出级使用输出变压器将放大器电路的低阻抗匹配到高阻抗的扬声器电路上，以确保信号传输和功率传递的匹配性。
TDA8950TH是飞利浦最新的高效率（2X150W）D类音频放大器【摘要】：正TDA8950是NXP半导体公司推出的新型高效率D类音频功率放大器,在4Ω负载时典型输出功率为2×150w。
该器件主要特点:工作电压范围宽,从±12.5V到±40V:立体声全差分输入,可组成单端(single-ended)放大器或桥式(BTL)放大器;高功率输出:在Vp=±37V、RL=4Ω时,作为单端放大器可输出2×150W,若Vp=±39时,则可输出2×170W:在Vp=±37V、RL=8Ω时,作为BTL放大器可输出300W:由于有BD调制,在BTL放大器中噪声很低;开机及关机时无"砰"的一响;零死区时间PWM输出开关;固定频率:时钟开关频率可外同步;高效率;静态电流小;完善的保护功能:过压保护、输出电流限制该TDA8950是一个高efficiency D类amplifier.典型输出功率音频功率是2×150 W与扬声器负载阻抗的4Ω.该TDA8950在HSOP24权力包装和DBS23P权力包装可用.该amplifier工作在宽电源电压范围±12.5V到±40V和消耗低静态电流低噪声BTL由于屋宇署调制平滑弹出无噪声的启动和开关向下零死时间脉宽调制(PWM)输出开关固定频率内部或外部时钟切换频率低静态电流先进的保护策略：电压保护，输出电流限制热折返固定增益30 dB在SE和36 dB在BTL全短路保护各种负载该TDA8950是双通道amplifier使用D类音频功率技术.音频输入信号转换成数字脉冲宽度调制信号通过一模拟输入级和PWM调制器，该amplifier输出信号是一个载波频率信号，通常PWMlies之间300 kHz和400千赫.使用在A 2nd-order LC解调filter在模拟音频信号通过扬声器的应用效果.该载波频率由外部电阻R OSC,连接在引脚OSC和pin VSSA.的载波频率的最佳设置之间300千赫和400千赫.引脚上使用外部电阻器的30 kΩ OSC,的载波频率设置为345千赫.如果两个或多个D类amplifiers在相同的音频应用程序中使用，它是建议所有设备在同一开关频率操作通过使用外部时钟电路.由于内部时钟分频器：外加时钟频率必须具备倍频输出PWM频率.外部时钟占空比没有产品性能的关键TDA8950TH是飞利浦最新的高效率（2X150W）D类音频放大器IC选用HSOP24功率封装，具有很低的功耗和静态电流。
音频放大器原理
音频放大器是一种电子设备，它可以放大音频信号的幅度，以增加音频信号在扬声器或耳机中的声音强度。
音频放大器的工作原理可以概括如下：
1.输入信号：音频放大器通常接收来自音频源（如音乐播放器、电视等）的低电平音频信号作为输入。
这些信号通常被表示为模拟电压波形。
2.预处理：输入信号首先进入预处理电路，以进行滤波、均衡
和调整增益等处理。
这些预处理步骤旨在消除干扰和优化信号质量。
3.功率放大：预处理后的信号进入功率放大器，该放大器负责
将输入信号的幅度放大到能够驱动扬声器的适当电平。
功率放大器通常使用晶体管、场效应晶体管或真空管等电子元件来实现放大功能。
4.输出信号：通过功率放大器放大后的信号被传输到扬声器或
耳机中，使其能够产生更高的声音强度。
扬声器将电信号转化为音频声音，并通过振动产生声音。
值得注意的是，音频放大器根据其设计和应用目的可能具有不同的结构和功能。
例如，家用音响放大器通常具有多个音频输入通道和频谱分析等高级功能，而车载音频放大器可能更加紧凑和耐用。
这些放大器可能采用不同的电路设计和材料选择来满足各自的需求。
总的来说，音频放大器通过提供足够的功率来放大低电平音频信号，从而增加音频系统的音量和清晰度。
它在音乐、电影、语音信号处理等领域都起到了至关重要的作用。
高电压ab类功放-概述说明以及解释1.引言1.1 概述AB类功放是一种常见的功率放大器，它在音频领域被广泛应用。
它的主要特点是能够提供较高的功率放大并保持较低的功耗，因此被称为高效功放。
AB类功放采用两个互补的放大管进行工作，一个管子负责正半周，另一个管子负责负半周，这样能够有效地减小了交叉失真。
在AB类功放中，当输入信号的幅度较小时，只有一个放大管处于工作状态，另一个放大管处于关闭状态，此时功耗非常低，因此能够实现较高的功率放大效果。
而当输入信号的幅度较大时，两个放大管都会参与放大工作，从而提供足够大的输出功率。
高电压AB类功放是AB类功放的一种变种，它主要区别在于工作电压的选择。
通过选择合适的高电压，可以使得功放的输出功率更大，同时保持较低的功耗。
因此，高电压AB类功放在一些需要较高功率输出的应用领域，例如音响设备和舞台放音等方面得到了广泛的应用。
本文的目的是介绍高电压AB类功放的基本原理和设计要点。
首先我们将详细阐述AB类功放的基本原理，解释为什么它能够实现高功率放大和低功耗的特点。
然后我们将重点介绍高电压AB类功放的设计要点，包括电压选择、输出电路的设计和保护电路的设计等方面。
通过对高电压AB类功放的深入研究，我们可以更好地理解它的工作原理，同时也能够对其进行更有效的设计。
对于工程师和电子爱好者来说，了解和掌握高电压AB类功放的设计方法和技巧，将有助于他们在实际应用中更好地应对和解决问题。
同时，展望高电压AB类功放的未来发展，有助于我们更好地抓住机遇，推动该技术的进一步创新和应用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要介绍了高电压AB类功放的设计和应用。
文章分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，首先对高电压AB类功放的概述进行了简要介绍，包括其作用和特点。
接着阐明了文章的结构和内容布局，为读者提供了整体的文章框架。
正文分为两个主要部分。
首先，在2.1小节中，详细解释了AB类功放的基本原理，包括其工作原理和电路结构等。
XPT8871简介2012年03月XPT8871芯片功能说明●XPT8871是一款无FM干扰，AB/D类可选式功率放大器。
5V工作电压时，最大驱动功率为5W（2Ω，BTL负载，THD<10%），音频范围内总谐波失真噪声小于1％。
XPT8871的应用电路简单，只需极少数外围器件，集成反馈电阻；输出不需要外接耦合电容或上举电容和缓冲网络。
●XPT8871采用MSOP/SOP/ ESOP/DFN封装，特别适合用于小音量、小体重的便携系统中。
可以通过控制进入休眠模式，从而减少功耗。
XPT8871内部具有过热自动关断保护机制；工作稳定，增益带宽积高达 2.5MHz，并且单位增益稳定。
反馈电阻内置，通过配置外围参数可以调整放大器的电压增益及最佳音质效果，方便应用。
是您USB低音炮及扩音器完美的解决方案。
芯片功能主要特性●对FM无干扰，高效率，音质优●输出功率高（THD＋N<10%，1KHz频率)：●ESOP封装的为5W（2Ω负载）和3.5W（3Ω负载），3W（4Ω负载）●掉电模式漏电流小●采用MSOP/SOP/ ESOP/DFN封装●外部增益可调，集成反馈●宽工作电压范围2.0V—5.0V●不需驱动输出耦合电容、自举电容和缓冲网络●单位增益稳定●兼容LM4871 实物图：芯片的基本应用●手提电脑●台式电脑●低压音响系统、USB、2.1/2.0多媒体音响XPT8871原理框图芯片订购信息典型应用电路引脚分布图XPT8871 SOP8、ESOP8、MSOP8.封装的管脚分布图XPT8871 DFN封装的管脚分布图XPT8871管脚描述封装尺寸图1、MSOP82、SOP83、DFN3×3当本手册内容改动及版本更新将不再另行通知，深圳市矽普特科技有限公司保留所有权利。
效率
输出晶体管的开关工作方式决定了D 类放大器的高效率。
在Ｄ类放大器重，输出晶体管就像是一个电流调整开关，切换过程中消耗的额外功率基本可以忽略不计。
输出级相关的功率损耗主要是由MOSFET 导通电阻与电源
Copyright@Chipstar Microelectronics page 8
www .chipstar -ic .com Jul ,2011Rev .1.0
CS8302无需滤波器的PWM 调制结构减少了外部元件数
目，PCB 面积和系统成本，并且简化了设计。
芯片内置了过流保护，过热保护盒欠压保护功能，这些功能保证了芯片在异常的工作条件下关断芯片，有效地保护了芯片不被损坏，当异常条件消除后，C S8302有自恢复功能可以让芯片重新工作。
EMI 测试频谱图
FCC Part 15 Class B。
2.3 高效率音频功率放大器设计 2.3.1 设计任务及要求 1. 设计任务设计一个高效率音频功率放大器，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的电阻。
2. 设计要求○1 3dB 通频带为300Hz ～3400Hz 时，输出正弦信号无明显失真，最大不失真输出功率W 1≥，输入阻抗k Ω10>，电压放大倍数1～20连续可调；○2 在输出功率500mW 时，功率放大器的效率（输出功率/放大器总功耗）%50≥； ○3 3dB 通频带扩展至300Hz ～20kHz 时，输出功率保持为m W 200。
2.3.2设计分析音频功率放大器的目的，是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
衡量音频放大器优劣的主要性能，一是它的频率特性指标，包括频率响应、谐波失真度和互调失真度；二是它的时间特性指标，包括瞬态响应、瞬态互调失真和阻尼系数；三是信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率；尤其第三个方面的性能指标主要由功率放大器实现。
传统的低频功率放大器主要有：A 类(甲类)、B 类(乙类) 及AB (甲乙类)。
A 类放大器的晶体管总是处于导通状态，即在一个输入信号周期内，功率器件都是导通的，也就是说没有信号输入时，晶体管也有输出功率，因此晶体管功耗非常大。
因为通常有很大的直流偏置电流流过晶体管，而没有提供给负载，尽管其效率很低(约20%)，但精度非常高。
它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为25 %。
B 类放大器采用两只晶体管推拉工作，每只晶体管工作半个周期：一只晶体管工作于输入信号的正半周，另一只晶体管则工作于输入信号的负半周，因此在理论上两只晶体管不会在同一时间内导通。
在没有输入的情况下，两只晶体管均处于截止状态且无输出功率，因此其效率高于A 类放大器。
由于晶体管都需要一定的开通时间，这样，在两只三极管交替工作过程中，输出端存在一个短暂的无输出功率状态，这个无功率区域称为交越区，这就造成了相对较大的信号失真。
D类音频功率放大器设计报告设计报告：D类音频功率放大器1.引言2.设计目标本次设计的目标是设计一个能够输出15W功率的D类音频功放。
其特点是高效率、低功耗和优质的音质。
3.设计原理D类音频功率放大器的工作原理是将音频信号进行脉冲宽度调制（PWM），并通过一个输出滤波电路转换为模拟音频信号。
具体来说，音频信号首先经过一个比较器，将其与一个高频三角波进行比较，然后产生一个脉冲宽度与音频信号幅度相关的脉冲序列。
这个脉冲序列经过一个电源级输出滤波器，将其转换为模拟音频信号。
4.设计步骤（1）根据设计目标和所选用的功放IC，确定所需的电源电压和电流。
（2）根据音频信号的功率要求，计算所需的输出功率和负载阻抗。
（3）选择合适的比较器和三角波发生器。
（4）设计输出滤波器，使其能够满足所需的频率响应和阻抗匹配。
（5）进行仿真和调试，验证设计的正确性。
（6）根据实际的电路布局和元件参数，进行实际的电路实现。
（7）测试和优化电路性能，确保其能够满足设计要求。
5.设计结果根据上述的设计步骤，设计了一个D类音频功率放大器。
采用了TDA7498E功放IC，输入电压为20V，输出功率为15W，负载阻抗为8Ω。
比较器和三角波发生器选用LM311和LM555、输出滤波器采用LC型，频率响应为20Hz-20kHz。
经过实际制作和测试，该D类音频功率放大器满足了设计要求。
输出功率稳定在15W，失真度低于1%，频率响应平坦度高于±0.5dB。
同时，该功放具有高效率和低功耗的特点，整体性能优良。
6.结论本次设计成功地实现了一个输出功率为15W的D类音频功率放大器。
其设计思路清晰，步骤明确，且实际测试结果良好。
该功放具有高效率、低功耗和优质的音质，适用于各种音频放大场景。
然而，设计中的元件选型、电路布局和参数调整等方面还有待进一步优化和改进。
同时，考虑到市场需求和技术发展，未来的设计可以进一步加入保护电路和调音控制等功能，以提高产品竞争力和用户体验。
高效音频功率放大器 一、设计任务与要求 1、设计任务 设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。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。 2、设计要求 ⑴ 基本要求 ① 功率放大器 a．3 dB通频带为300～3400Hz，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>10kΩ，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 设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如下图所示。图中，高效率功率放大器组成框图可参见本题第3项“说明”。
图1 系统组成框图
③ 设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5％。 ⑵ 发挥部分 ① 3dB通频带扩展至300Hz～20kHz。 ② 输出功率保持为200mW，尽量提高放大器效率。 ③ 输出功率保持为200mW，尽量降低放大器电源电压。 ④ 增加输出短路保护功能。 ⑤ 其他。 1、说明 ⑴ 采用开关方式实现低频功率放大(即D类放大)是提高效率的主要途径之一，D类放大原理框图如下图所示。本设计中如果采用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。 图2 D类放大原理框图 ⑵ 效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压(+5 v)，不包括“基本要求”中第(2)、(3)项涉及的电路部分功耗。制作时要注意便于效率测试。 ⑶ 在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。 二、方案论证与比较 根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图1所示。下面对每个框内电路的设计方案分别进行论证与比较。 1、高效率功率放大器 ⑴ 高效率功放类型的选择 方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。这三类功放的效率均达不到题目的要求。 方案二：采用D类功率放大器。D类功率放大器是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过LC低通滤波器后输出音频信号。由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率。理论上为100％，实际电路也可达到80％～95％，所以我们决定采用D类功率放大器。 ⑵ 高效D类功率放大器实现电路的选择本题目的核心就是功率放大器部分，采用何种电路形式以达到题目要求的性能指标，这是关键。
图3 脉宽调制器电路 ① 脉宽调制器(PWM) 方案一：可选用专用的脉宽调制集成块，但通常有电源电压的限制，不利于本题发挥部分的实现。 方案二：采用图3所示方式来实现。三角波产生器及比较器分别采用通用集成电路，各部分的功能清晰，实现灵活，便于调试。若合理的选择器件参数，可使其能在较低的电压下工作，故选用此方案。 ② 高速开关电路 a. 输出方式 方案一：选用推挽单端输出方式(电路如图4所示)。电路输出载波峰-峰值不可能超过5V电源电压，最大输出功率远达不到题目的基本要求。
方案二：选用H桥型输出方式(电路如图5所示)。此方式可充分利用电源电压，浮动输出载波的峰-峰值可达10 V，有效地提高了输出功率，且能达到题目所有指标要求，故选用此输出电路形式。
图4 高速开关电路
图5 高速开关电路 方案二：选用H桥型输出方式(电路如图5所示)。此方式可充分利用电源电压，浮动输出载波的峰-峰值可达10 V，有效地提高了输出功率，且能达到题目所有指标要求，故选用此输出电路形式。 b. 开关管的选择。为提高功率放大器的效率和输出功率，开关管的选择非常重要，对它的要求是高速、低导通电阻、低损耗。 方案一：选用晶体三极管、IGBT管。晶体三极管需要较大的驱动电流，并存在储存时间，开关特性不够好，使整个功放的静态损耗及开关过程中的损耗较大；IGBT管的最大缺点是导通压降太大。 方案二：选用VMMOSFET管。VMOSFET管具有较小的驱动电流、低导通电阻及良好的开关特性，故选用高速VMOSFET管。 ③ 滤波器的选择 方案一：采用两个相同的二阶Butterworth低通滤波器。缺点是负载上的高频载波电压得不到充分衰减。 方案二：采用两个相同的四阶Butterworth低通滤波器，在保证20kHz频带的前提下使负载上的高频载波电压进一步得到衰减。 2、信号变换电路 由于采用浮动输出，要求信号变换电路具有双端变单端的功能，且增益为1。 方案一：采用集成数据放大器，精度高，但价格较贵。 方案二：由于功放输出具有很强的带负载能力，故对变换电路输入阻抗要求不高，所以可选用较简单的单运放组成的差动式减法电路来实现。 3、功率测量电路 方案一：直接用A/D转换器采样音频输出的电压瞬时值，用单片机计算有效值和平均功率，原理框图如图6所示，但算法复杂，软件工作量大。
图 6 功率测量电路 方案二：由于功放输出信号不是 Hz 频带内的任意波形，故必须采 图 7 功率测量电路 、主要电路工作原理分析与计算 放的原理方框图如图 8 所示。图 9 为工作波形示意，其中(a)为 单一频率，而是20 k用真有效值变换电路。此方案采用真有效值转换专用芯片，先得到音频信号电压的真有效值。再用A/D转换器采样该有效值，直接用单片机计算平均功率(原理框图如图7所示)，软件工作量小，精度高，速度快。
图 7 功率测量电路 三、主要电路工作原理分析与计算 1、D类放大器的工作原理 一般的脉宽调制D类功放的原理方框图如图 8 所示。图 9 为工作波形示意，其中(a)为输入信号；(b)为锯齿波与输入信号进行比较的波形；(c)为调制器输出的脉冲(调宽脉冲)；(d) 为功率放大器放大后的调宽脉冲；(e)为低通滤波后的放大信号。
图8 D类放大器的工作原理
图9 D类放大器的工作波形示意图 2、D类功放各部分电路分析与计算 (1)脉宽调制器 ①三角波产生电路。我们用555芯片构成三角波发生电路如图10所示。 图10 三角波产生电路
本设计利用555组成的多谐振荡器的C4充放电特性加以改进，实现C4的线性充放电获得三角波。利用T1、T2和R6构成的恒流源对C4实现线性充电，利用T3、T4和R7构成的恒流源实现对C4的放电。电容C4上的三角波经T5射极跟随器输出。该振荡器的振荡频率f≈0.33/(R6+R7)C4。按图中值，我们得到了一个线性很好、频率约为100kHz、峰值为2.18V的三角波（如图11），将其输入脉宽调制比较器的一个输入端。
图11 C4获得的三角波
②比较器。选用LM311精密、高速比较器，电路如图12所示，因供电为5V单电源，为给V+=V-提供2.5V的静态电位，取R12=R15，R13=R14，4个电阻均取10 kΩ。由于三角波Vp-p=2V，所以要求音频信号的Vp-p不能大于2V，否则会使功放产生失真。 图12 比较器电路 ⑵ 前置放大器电路 前置功率放大器的目的在于对输入功率放大器的各种信号进行加工处理，使其能和功率放大器的输入灵敏度相匹配，简单的前置放大器的简图如图13所示。它由外接输入耦合电容Cin确定放大器增益的输入电阻Rin级反馈电阻Rf及内部提供的共模电压VCM组成。这部分与一般的单电源前置放大器不同之处在于其共模电压不是1/2Vcc。由Cin及Rin决定了高通滤波器-3dB截止频率f-3dB，f-3dB与Rin, Cin的关系为：f-3dB=1/2πCin*Rin;放大器增益AVD与Rin及Rf的关系为：AVD=-Rf/Rin;经过前置功率放大器放大后的最大输出信号与Vcm的关系如图14所示。如Vcm=0.3Vcc则前置放大器最大输出电压幅值为0.6Vcm。
图13 简单的前置放大器 图14 前置放大器的输出关系图
图15为采用差分输入方式的前置放大器的结构，音频信号U1由左端输入，经过阻直电容输入结形场效应管的栅极。结形场效应管采用3DJ4F，运算放大器采用低噪声，高速器件NE5532，电阻，电容选用高精度，高稳定度及高质量的元件。经实际测试其技术指标为：输出噪声电压小于25μV；频带宽度50-50000Hz；谐波失真小于0.02%；转换速率大于10μs/V. R156kΩC110µFC2300pFR220kΩ1Q12N4117AQ22N4117A2R315kΩR415kΩU1ANE5532AI3248143R52kΩR620kΩC3100µF56R7470kΩKey=A65%7C4100µF8VCC5VVCCR851kΩ9XFG1XSC1ABExt Trig++__+_10011
图15 前置放大器电路 ⑶ 驱动电路 如图16所示。将 PWM 信号整形变换成互补对称的输出驱动信号，用 CD40106 施密特触发器并联运用以获得较大的电流输出，送给由晶体三极管组成的互补对称式射极跟随器驱动的输出管，保证了快速驱动。驱动电路晶体三极管选用2SC8050和2SA8550对管。
图16 驱动电路 ⑷ H桥互补对称输出电路对VMOSFET的要求是导通电阻小，开关速度快，开启电 小。因输出功率稍大于1W，属小功率输出，可选用功率相对较小、输入电容较小、容易快速驱动的对管，IRFD120和IRFD9120 VMOS对管的参数能够满足上述要求，故采用之。实
际电路如图14所示。互补PWM开关驱动信号交替开启Q5和Q8或Q6和Q7，分别经两个4阶Butterworth滤波器滤波后推动喇叭工作。
图17 H桥互补对称输出及低通滤波电路
⑸ 低通滤波器 本电路采用4阶Butterworth低通滤波器(如图17)。对滤波器的要求是上限频率≥20 kHz，在通频带内特性基本平坦。 采用了电子工作台(EWB)软件进行仿真，从而得到了一组较佳的参数：L1=22μH，L2＝47μH，C1=l.68μH，C2=1μH。19.95 kHz处下降2.464 dB，可保证20 kHz的上限频率，且通带内曲线基本平坦；100 kHz、150 kHz处分别下降48 dB、62 dB，完全达到要求。
3、信号变换电路 电路要求增益为 1，将双端变为单端输出，运放选用宽带运放 NE5532，电路如图 18所 示。由于对这部分电路的电源电压不加限制，可不必采用价格较贵的满幅运放。由于功放的带负载能力很强，故对变换电路的输入阻抗要求不高，选Rl=R2=R3=R4=20kΩ。其增益为Av=R3/R1=20/20=1，其上限频率远超过20 kHz的指标要求。
图18 信号变换电路
