数字式音频功率放大器完整版
长春工业大学大学生电子设计竞赛
数字式音频功率放大器（E）
长春工业大学 2012年7月7日
摘要：在本文中的D 类音频功率放大器的功率器件受一种高频脉宽调
制信号（PEM Pulse Encode Modulation ）的控制器工作在开关状态，理论上其效率可以达到100%，但其不足之处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。本系统由ICL8038集成芯片构成三角波发生电路输出的三角波作为载波，经前置放大的音频信号作为基波，比较得出的SPWM (正弦脉宽调制)波驱动开关管，采用H 桥互补对称输出电路，并有具有自恢复过温保护和自恢复输出短路保护功能。
关键字：D 类放大器（class D amplifier ）、脉宽调制器（pulse width
modulator ）、低通滤波器（lowpass ）
一、方案论证
根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如图1所示。
三角波产生器
比较器
驱动电路
开关功率输出
低通滤波
PWM 调制器
高速开关电路前置放大电压负反馈音频信号输入
短路保护
短路自恢复闭环控制
过温保护
过温保护功率显示
8Ω负载
图1 系统结构框图
1、高效率功率放大器
（1）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。数字式功率放大器，末级功率元件工作在数字（开关）状态，具有效率高、功率密度大等优点，应用广泛。
所以我们选择D 类功率放大器。 （2）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。
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。
所以选择方案二。
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如图2所示。电路输出载波峰-峰值不可能超过12V电源电压，最大输出功率远达不到题目的基本要求。
图2推挽单端输出
方案二：选用H桥型输出方式。此方式可充分利用电源电压，浮动输出载波的峰-峰值可达24V，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。
所以选择方案二H桥型输出方式。
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。但电感等消耗功率增大，很难达到很高的效率。
方案二：采用两个相同的二阶Butterworth低通滤波器，可在20KHz内平滑滤波，并能保证输出较高的效率
故比较之下选择二阶Butterworth低通滤波器。
综上所述，可得到如图 3所示的高速开关和低通滤波电路
图3高速开关和低通滤波电路
2、信号转换电路的选择
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 2/5。
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。
所以选择方案二
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，但算法复杂，软件工作量大。
方案二：由于功放输出信号不是单一频率，而是20 KHz频带内的任意波形，故必须采用真有效值变换电路。此方案采用真有效值转换专用芯片，得到音频信号电压的真有效值。 (原理框图如4图所示)，软件工作量小，精度高，速度快。
真有效值变换电路
单片机
处理系统
液晶显示
接音频输出信号
图4功率测量电路
二、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5所示。
三角波产生器比较器驱动
电路
开关功
率输出
音频信号输入V1V2V3Vo
输出
Vi
图5 D类放大器的工作原理
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。如图6所示，ILC8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整个别的外部元件就能产生从0.001HZ～300kHz 的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调频信号输入端, 所以可以用来对低频信号进行频率调制。
载波频率的选定既要考虑抽样定理，又要考虑电路的实现，选择150 kHz 的载波，使用二阶BultterworthLC滤波器，输出端对载频的衰减大于60dB，能满足题目的要求，所以我们选用载波频率为150 kHz。
图6 三角波产生电路
②比较器：选用LM311精密、高速比较器，电路如图7所示，因供
电为+12V，-12V双电源，为给 V+=V-提供 0V的静态电位，取 R12=R15，
R13=R14，4个电阻均取10kΩ。
图7 比较电路
（2）驱动电路
IR2110 双通道，栅极驱动高压高速功率器件，集成驱动芯片。特
点：工作频率可达500KHz,开通管段延迟小，分别是120ns,94ns.具有
防死区功能，其硬件图如图8所示。
①自举电容设计
(a)Qg充分导通所需要的栅极电荷
(b)悬浮驱动的最宽导通时间
②自举二极管选择
二极管承受电流是栅极与开关频率之积，反向漏电流的小的快恢复二极管。
图8 IR2110驱动电路
（3）H桥互补对称输出电路
H桥互补对称输出电路对MOSFET的要求是导通电阻小，开关速度
快，开启电压小。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IRF840的参数能够满足
上述要求，故采用之。互补PWM开关驱动信号交替开启Q1和Q4或Q2
和Q3，分别经过两个二阶Butterworth滤波器滤波后推动滤波器。
本电路采用二阶Butterworth低通滤波器，对滤波器的要求是上限
频率大于等于200KHz，在通频带内特性基本平坦。经过多次计算和匹配，
得到了一组较佳的参数L1=30uH,L2=30uH,C1=1.1uF,C2=1.1uF。
19.95KHz处下降2.464dB，可保证20KHz的上限频率，且通频带内曲线
基本平坦。其硬件图如图3所示。
3、功率测量及显示电路
功率测量及显示电路由真有效值转换电路和单片机系统组成。
①真有效值转换器选用高精度的AD637 芯片(图9)，其外围元件少、频带宽，精度高于0.5％。
图9 真有效值转换电路
②系统以单片机ATmega16为核心部件,经AD637进行有效值变换后的模拟电压信号送回单片机ATmega16，其内部的A/D转换器进行转换，并对转换结果进行运算处理，最后送显示电路完成功率显示。AVR最小系统见附录二。
4、短路自恢复保护电路
短路自恢复保护电路如图10所示，由单片机控制继电器配合控制。正常工作时，继电器不吸合，指示灯LED0不亮。当8Ω负载端出现输出过流，电流大于2A时，AD637有效值转换大于V，单片机控制继电器得电吸合，电路中连入1.6Ω大功率电阻分流。从而降低负载电流，同时检测电路继续维持检测，直到负载端恢复正常，继电器恢复常态，达到自恢复的过流保护。当负载端出现短路时，电流达到4A此时极容易对前端造成损害，应立即切断前端电路。此时采用控制IR2110使能端的方法，控制其截止驱动开关，从而达到了短路保护的作用。
图10 短路自恢复保护
5、过温保护电路
采用18b20温度传感器时刻监测开关管的温度，达到温度保护的目的。
图11 温度保护电路
Io ＞2A
开始
循环显示程序
系统初始化
电压采样电流采样
Io ＞4A
短路保护程序
Io ＜2A
T ＞30℃
自恢复程序
过温保护程序
温度检测
Y
Y
Y
N
N
N
Y
N
图12 软件流程图
音频功率放大器
河南城建学院 《电子线路设计》课程设计说明书 设计题目：音频功率放大器 专业：计算机科学与技术 指导教师：杜小杰 班级：0814141 学号：081414109 姓名：罗含霜 同组人：娄莉娟 计算机科学与工程学院 2016 年6月6日
前言 在介绍音频功率放大器的文章中，有时会看到“THD+N”，THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写，译成中文是“总谐波失真加噪声”。它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。 THD+N性能指标 THD+N表示失真+噪声，因此THD+N自然越小越好。但这个指标是在一定条件下测试的。同一个音频功率放大器，若改变其条件，其THD+N的值会有很大的变动。 这里指的条件是，一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN（一般常用1KHZ）、一定的输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件，其THD+N值是不同的。例如，某一音频功率放大器，在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试，其TDH+N=0.003%，若将RL改成16欧，使Po 增加到50mW，VDD及FIN不变，所测的TDH+N=0.005%。 一般说，输出功率小（如几十mW）的高质量音频功率放大器（如用于MP3播放机），它的THD+N指标可达10-5，具有较高的保真度。输出几百mW的音频功率放大器，要用扬声器放音，其THD+N一般与为10-4；输出功率在1～2W，其THD+N 更大些，一般为0.1～0.5%.THD+N这一指标大小音频功率放大器的结构类别有关（如A类功放、D类功放），例如D类功放的噪声较大，则THD+N的值也较A类大。 这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的，在实际上音频范围是20Hz～20kHz，则在20Hz～20kHz范围测试时，其THD+N要大得多。例如，某音频功率放大器在1kHz时测试，其TDH+N=0.08%。若FIN改成20Hz-20kHz,，其他条件不变，其THD+N变为小于0.5%。 过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。这话的意思指的是输出的峰峰值没有“削顶”现象出现，即Vout(P-P)=Vcc-（上压差+下压差）这种说法是不科学的。即使不产生削顶，它也有一定的失真。较科学的说法是THD+N在某一指标下可输出的功率是多少。
音频功率放大器设计实验报告
题目：音频功率放大器电路 音频功率放大器设计任务 1、基本要求 （1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。 （2）电压增益 >= 20dB。 （3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。 （4）功率放大电路部分使用分立元件设计。 发挥部分 （1）增加音调控制电路。 （2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20 欧姆。 （3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。 （4）其他。 目录 1 引言····························································· 2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路······················································· 2.2 总体设计框图··················································· 3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图 3.2设计的PCB电路图 ··· 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。 2 总体方案 根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路 一、电路工作原理 图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。 RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。 R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为 （R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。 C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。 2．电流反馈 电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若
【CN110098809A】一种氮化镓功率放大器时序保护供电装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910391971.6 (22)申请日 2019.05.13 (71)申请人 大唐终端技术有限公司 地址 300203 天津市滨海新区空港经济区 西三道158号金融中心4号楼1单元 602-3 (72)发明人 刘渊 李晓辉 李松辉 刘兆军 (74)专利代理机构 北京中企鸿阳知识产权代理 事务所(普通合伙) 11487 代理人 徐晶石 (51)Int.Cl. H03F 1/30(2006.01) H03F 1/52(2006.01) H03F 3/21(2006.01) H03F 3/24(2006.01) (54)发明名称 一种氮化镓功率放大器时序保护供电装置 (57)摘要 本发明提出了一种氮化镓功率放大器时序 保护供电装置，包括：处理器的输出端与栅压供 电模块的输入端连接，栅压供电模块的输出端与 氮化镓功放模块的栅极连接，栅压供电模块的输 出端通过第一组分压电阻后与第一比较器的差 分反向输入端连接，栅压供电模块的输出端通过 第二组分压电阻与第二比较器的差分同向输入 端连接，处理器通过与栅压供电模块相连的信号 接口，输出用于预设栅压值对应的数字编码信 号；处理器通过与漏压供电模块相连的信号接 口，使能漏压供电模块向氮化镓功放模块的漏极 供电，使功放处于工作状态。本发明可以实现功 率放大器供电时序保护，可靠并反应迅速，实施 监控功放工作温度和工作电流。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 110098809 A 2019.08.06 C N 110098809 A
音频功率放大器设计详解
音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输
出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
音频功率放大器实验报告
一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。 二、实验要求 1）设计要求 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 2）实物要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 三、实验内容与原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1）前置放大级 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，
数字音频功率放大器的设计与制作
数字音频功率放大器的设计与制作 摘要：本数字音频功率放大器的设计以芯片TDA8920B为核心。本文简要介绍了该芯片TDA8920B的功能，并描述了以其基本组成的数字音频功率放大器。文章还包含对功率放大器的相关参数的一些简单测试方法，以及对该制作的评估。 关键词：数字音频；功率放大器；芯片TDA8920B；制作 经过十多年的发展，数字音频功率放大器的技术已经日趋成熟。且由于数字功放所具有的诸如小体积大功率[1]的优点，也使它的应用已经渗透到了许多需要用到音频放大的领域，如舞台扩音、家庭影院等等。出于对所学应用物理专业知识进行巩固与提升的目的，笔者选择了数字音频功率放大器的设计制作这个课题。下面将会介绍以芯片TDA8920为核心的数字功放电路的设计过程.。 1 音频功率放大器的分类 在数字功率放大器得到发展之前，我们熟悉的功放都是模拟功放。模拟功放是对时间轴上的连续变化的信号（如电压、电流）进行放大。后来出现的数字音频功率放大器通俗的讲则是对时间轴上的离散信号0、1进行变换[2]。 1.1 模拟功放 模拟功放的基础是是放大线性信号。按放大器的静态工作点来分类，有A类、B 类、AB类[3]。其中，A类放大器中，电流连续地流过所有输出器件，即输出级元件总处于导通区。它的电源转换效率非常低，功耗也很大。B类放大器是一种器件导通时间为50%的放大器。效率比A类高但随之而来的失真更大。AB类放大器则融合了A类放大器和B类放大器的特点。它在B类放大电路的基础上升级，但采用了一种推挽式电路，因此每个晶体管都不会被彻底截止。 1.2 数字功放 数字功放就是核心功率放大部分完全处于开与关状态的放大器。D类放大器的内部晶体管只有两种工作状态，即开与关工作，它属于数字功放。D类功放工作原理是先把模拟音频信号转换为PWM 信号(脉冲宽度调制)或PDM（脉冲密度调制）信号,，而后用这两种脉冲信号去控制大功率开关器件通或断。D类放大器从理论上来讲效率可达百分之百。电源利用率可逼近90%。它的转换速率高，瞬态响应特性好，可靠性极高，体积小，发热小。 图1 数字功放与模拟功放的比较 2 芯片TDA8920介绍 2.1 功能说明
音频功率放大器的设计报告
音频功率放大器的设计报告 目录 一、设计任务和要求 (2) 二、设计方案的选择与论证 (2) 三、电路设计计算与分析 (4) UA741介绍 (4) 前级电路原理图及仿真结果 (5) （6）TDA2030介绍·················································· 音频功放电路原理图及仿真结果 (7) 结果与分析 (8) 总原理图 (9) PCB图 (10) 四、总结及心得 (12) 五、附录 (14) 六、参考文献 (15)
音频功率放大器的设计 一、设计任务和要求 1、设计任务 设计一音频功率放大器，满足： （1）、输出功率为1W---2W； （2）、输出阻抗8-16欧姆； （3）、带宽：100Hz—10KHz； 2、设计要求 （1）、根据设计指标，确定电路的理论设计； （2）、学会合理的选择电路的元器件； （3）、利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析； （4）、按时提交课程设计报告，画出设计电路图，交一份A3的图纸，完成相 应的答辩； 二、设计方案的选择与论证 音频功率放大器，简称音频功放，该设备主要用于推动扬声设备发声，因而，在很多电子设备上均有应用，比如，手机、电脑、电视机、音响设备等，是我们生活、学习不可或缺的重要设备，为我们的生活带来了很多便利。 音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。后一级的主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。设计时首先根据技术
KU波段GaN MMIC功率放大器的研究
第４１卷第５期２０１８年１０月 电子器件 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ Ｖｏｌ.４１ Ｎｏ.５Ｏｃｔ.２０１８ 收稿日期:２０１７－０９－１３ 修改日期:２０１７－１１－１１ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＫｕ-ＢａｎｄＧａＮＭＭＩＣＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ ＳＵＮＪｉａｑｉｎｇ,ＺＨＥＮＧＷｅｉｂｉｎ,ＱＩＡＮＦｅｎｇ? (ＮａｎｊｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｖｉｃｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ,Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６,Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈａｔｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｓｏｕｒｃｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｔｏｄｅｖｉｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｄｅｖｉｃｅｏｕｔｐｕｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙｔｅｓｔｉｎｇ,ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｓｉｎｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇｏｆｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｗａｖｅｓｃａｎｎｏｔｂｅｉｇｎｏｒｅｄ.ＡＫｕ-ｂａｎｄ１２ＧＨｚ~１７ＧＨｚｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒＭＭＩＣｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｔｉｌｉｚｉｎｇ０.２５μｍｇａｌｌｉｕｍｎｉｔｒｉｄｅＨＥＭＴｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｄｄｉｎｇｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｔｕｎｅｄ.Ｉｎｔｈｅｌａｔｅｒｓｔａｇｅ,ｓｏｍｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃｈｉｐａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｅｓｔｏｆｔｈｅｓｈｅｌｌａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ.ＴｈｅＭＭＩＣｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄｕｓｉｎｇａｔｗｏ-ｓｔａｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｐｏｗｅｒｍａｔｃｈｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｔａｇｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ａｎｄｓｅｃｏｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｔｕｎｅｄｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｓｔａｇｅｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｌｏｓｓｍａｔｃｈｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｂｏｔｈｉｎｐｕｔａｎｄｍｉｄｄｌｅｓｔａｇｅｆｏｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ａｔ１２ＧＨｚ~１７ＧＨｚ,ｔｈｅＭＭＩＣｓｈｏｗｓａｎｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆ３５ｄＢｍ,ｐｏｗｅｒｇａｉｎ１４ｄＢ~１５ｄＢａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒａｄｄｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ４０％.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＧａＮＭＭＩＣ；Ｋｕ-ｂａｎｄ；ｉｍｐｅｄａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇ；ｌｏａｄｐｕｌｌ；ｈａｒｍｏｎｉｃＥＥＡＣＣ:１２２０ ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－９４９０.２０１８.０５.０１２ ＫＵ波段ＧａＮＭＭＩＣ功率放大器的研究 孙嘉庆,郑惟彬,钱 峰? (南京电子器件研究所,南京２１００９６) 摘 要:测试验证了谐波的源端阻抗对于器件的性能以及输出特性有很大的影响,所以基波匹配中不能忽视谐波的影响三 基于此研制了一款采用０.２５μｍ工艺ＧａＮ功率ＭＭＩＣ１２ＧＨｚ~１７ＧＨｚ放大器芯片,源端加入了谐波控制的部分三后期通过管壳测试以及后仿真分析功放的性能,提出一些改进芯片的方法三芯片采用二级放大的结构三末级匹配电路采用功率匹配,兼顾功率和效率；级间考虑二次谐波的匹配,进一步提高效率三输入和级间均采用有耗匹配,提高稳定性三芯片在１２ＧＨｚ~ １７ＧＨｚ范围内漏压２８Ｖ,输出功率３５ｄＢｍ,功率增益１４ｄＢ~１５ｄＢ,最大功率附加效率大于４０％三 关键词:ＧａＮＭＭＩＣ；Ｋｕ波段；阻抗匹配；负载牵引；谐波 中图分类号:ＴＮ７２２.７５ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００５－９４９０(２０１８)０５－１１４１－０４ ＭＭＩＣ功率放大器虽然成本较高,但是由于其体积小二高增益二高效率以及良好的一致性可以广泛量产并应用在航天雷达等领域中[１－２]三同时,相比于ＧａＡｓ,ＧａＮ材料由于具有更大的禁带宽度二更高的热导率和击穿场强,在大功率应用中具有很大的潜力,因此ＧａＮＭＭＩＣ功率放大器近年来已经成为研究热点三射频功率放大器作为收发信机主要耗能模块,其工作效率的提高存在重要的意义,因此同时覆盖多个频带的高效率射频功率放大器成为研究的热门三尤其Ｋｕ波段在卫星通信领域存在着很大优势,相比于Ｃ波段的地面干扰很小,频率高,一般在１２.５ＧＨｚ~１８ＧＨｚ之间,不易受微波辐射干扰,大大 地降低了对接收环境的要求三 本文综合考虑ＧａＮＭＭＩＣ的优势,利用阻抗匹配的原理来实现功放的设计,同时加入了二次谐波调制的部分,用来进一步提高效率[３－６]三后期分别测试了芯片的效率和功率,根据测试的性能,静态电流,与实际仿真的结果,以及管芯的小信号和负载牵引(ｌｏａｄ-ｐｕｌｌ)结果进行对比,综合考虑如何进一步改进芯片三 １ 电路设计 测试实验证明,基波的源阻抗牵引(Ｓｏｕｒｃｅｐｕｌｌ)阻抗点对于基波负载牵引(Ｌｏａｄｐｕｌｌ)的最佳功率或者最佳效率阻抗点的位置没有太多影响,几乎没有改变三相反,源端的二次谐波阻抗对于输出端二次谐波阻抗最佳功率效率点的位置影响很大,最大效率相差 万方数据
音频功率放大电路实验报告分析
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 装 订 线
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。 图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，
基于GaN器件射频功率放大电路的设计解读
基于GaN器件射频功率放大电路的设计 本文主要是基于氮化镓(GaN)器件射频功率放大电路的设计,在S波段 频率范围内,应用CREE公司的氮化镓(GaN)高电子迁移速率晶体管(CGH40010和CGH40045)进行的宽带功率放大电路设计。主要工作有以下几个方面：首先,设 计功放匹配电路。在2.7GHz～3.5GHz频带范围内,对中间级和末级功放晶体管 进行稳定性分析并设置其静态工作点,继而进行宽带阻抗匹配电路的设计。本文采用双分支平衡渐变线拓扑电路结构,使用ADS软件对其进行仿真优化,设计出 满足指标要求的匹配电路。具体指标如下：通带宽度为800MHz,在通带范围内 的增益dB(S(2,1))>10dB、驻波比VSWR1<2、VSWR2 同主题文章 [1]. 宋登元,王秀山. GaN材料系列的研究进展' [J]. 微电子学. 1998.(02) [2]. 秦志新,陈志忠,周建辉,张国义. 采用N_2-RF等离子体氮化 GaAs(001)(英文)' [J]. 发光学报. 2002.(02) [3]. 谢崇木. 短波长半导体激光器开发动向' [J]. 半导体情报. 1998.(04) [4]. Robert ,Green. 现代通信测试设备必须适合多种手机标准——谈如 何选择射频功率分析测试仪器' [J]. 今日电子. 2003.(04) [5]. 宋航,Ｐａｒｋ,Ｓ,Ｈ,Ｋａｎｇ,Ｔ,Ｗ,Ｋｉｍ,Ｔ,Ｗ. 分子束外延高Mg掺杂GaN的发光特性' [J]. 发光学报. 1999.(02) [6]. 付羿,孙元平,沈晓明,李顺峰,冯志宏,段俐宏,王海,杨辉. 立方相GaN 的高温MOCVD生长(英文)' [J]. 半导体学报. 2002.(02) [7]. 段猛,郝跃. GaN基蓝色LED的研究进展' [J]. 西安电子科技大学学报. 2003.(01) [8]. 郎佳红,顾彪,徐茵,秦福文. GaN基半导体材料研究进展' [J]. 激光 与光电子学进展. 2003.(03) [9]. 曾庆明,刘伟吉,李献杰,赵永林,敖金平,徐晓春,吕长志.
高效率音频功率放大器设计文献综述【文献综述】
文献综述 电子信息工程 高效率音频功率放大器设计文献综述 一、前言 为了节约电路的成本，提高放大器的效率，采用普通的电子元器件设计高 效率音频功率放大器的方法，使用基本的运算放大器，构成PWM路，形成D 类功率放大器，实现了高效率，低失真的设计要求。为了提高电路的抗干扰性能，在设计中使用了电压跟随器，差动放大器，有源带通滤波器等。使设计获 得了良好的效果。 二、主题 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的 不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放 而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。 （一）早期的晶体管功放 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还
#基于MAX9700的数字音频功率放大器
基于MAX9700的数字音频功率放大器 摘要：采用直接数字放大技术，设计了基于MAX9700的数字音频功率放大器，该系统与线性音频放大器(如A类、B类和AB类)相比，在功效上有相当的优势。控制功能由AT89S51实现.测试结果表明: MAX9700可为8 Ω负载提供1.2 W功率，效率高达90％以上，性价比较高。 引言 随着电子产品的数字化进程不断演进，音响设备(尤其是其中的关键产品功率放大器)的数字化也提上了日程。目前市场上很多功放产品都打出了“数字”的旗号，但其中有很多只是对产品进行了一些数字化处理，严格意义上只能称作数字化功放，真正的音频信号还是模拟的.数字功放是指在信号的处理过程中采用的是数字音频信号，用开关的方式放大信号。数字功放最大的特点是效率高，对电源及散热的要求大大降低，此外还有输出功率大、频响宽、体积小、信噪比高等优点。MAX9700单声道D类数字音频功率放大器具有AB类放大器的性能和D类放大器的效率，并可节省板上空间，大幅降低很多便携式／紧凑型应用的成本，同时可延长电池寿命，并且采用D类结构时，效率高达90％以上。 一、设计构想：利用HiFi级功放芯片制作一款全数字音频功率放大的Hi-Fi 集成功放，它应当达到以下下几点基本要求： 1，低失真度 2，低噪声 3，高分离度 4，音量数字调节 5，性价比高 6，效率高 二、方案论证 方案1：采用ad827做前置放大电路，CS5333作为模数转换电路，DPPC2006作为数字音频处理器，并兼有数字音量调节功能。后级PWM放大采 用74HC541芯片组成的MOS管H桥互补对称放大电路和低通滤波器 (LPF)，能够达到低失真低噪声级高分离度高效率的要求。 方案2：采用LM358做前置放大电路，单片机Atmega8L作为数字音频处理器，并兼有数字音量调节功能。功率放大电路由6只常用的三极管组成同 相驱动方式实现数字功放功能。基本上能够达到低噪声级高分离度 的要求。
模电课设—音频功率放大器报告
课程设计 题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程学院 专业 班级 姓名 指导教师 年月日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。 可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流电源。 （2）设计要求 ①输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。 ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现 系统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、2016年12月查阅资料，确定设计方案； 2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等； 3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改； 4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告； 5、2016年01月 11日完成答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要.......................................................................................................................................... I 1引言.. (1) 2音频功率放大器的工作原理及组成 (2) 2.1前置放大电路 (2) 2.2功率放大电路 (2) 3方案设计与选择 (4) 3.1 功率放大器的选择 (4) 3.1.1 OTL互补对称功率放大器 (4) 3.1.2用集成器件TDA2030实现 (5) 3.1.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放 (6) 3.1.4 基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放 (6) 3.1.5 比较与选择 (8) 3.2 整体电路 (8) 3.2.1 主要元件：TDA2030 (8) 3.2.2 放大电路的基本设计 (9) 3.3 各模块功能与设计 (10) 3.3.1 放大模块 (10) 3.3.2 输入模块 (11) 4电路原理及分析 (13) 4.1电路图 (13) 4.2 波特图输出如图 (13) 4.3 输入输出波形仿真 (14) 4.3.1 仿真波形情况 (14) 4.3.2 灵敏度测量 (15) 5 实际测试 (16) 6 主要元件介绍及参数 (17) 6.1 TDA2030 (17) 6.1.1 TDA2030参数 (17)
20-1000MHz 100W GaN宽带功率放大器研制
电子设计工程 Electronic Design Engineering 第26卷Vol.26第3期No.32018年2月Feb.2018 收稿日期：2017-06-18 稿件编号：201706117 作者简介：侯钧（1983—），男，重庆人，硕士研究生，工程师。研究方向：射频微波功率放大器。 功率放大器是通信系统发射链路中的重要组成部分。目前很多军、民用电台，广播电视等发射系统都工作在20~1000MHz 频段。随着宽带通信、干扰和测试系统的发展，对能覆盖整个频段的功率放大器需求非常迫切。20~1000MHz 有近6个倍频层，受制于Bode-Fano 准则，在如此宽的频段内进行匹配会面临极大挑战。微带线和电容电感相结合的方式适用于高频[1-3]，若需兼顾低频，输出功率往往难以 大于10W [4]。单纯运用传输线变压器（transmission line transformer ，TLT ）也不能达到需要的带宽[5-8]，因此，解决20~1000MHz 频段宽带功率放大器的研制问题具有重要的应用价值。 1TLT 及磁芯的应用 TLT 具有宽的带宽、低的损耗、高的功率容量等 20~1000MHz 100W GaN 宽带功率放大器研制 侯钧1，方建新1，黄亮1，蒋超2 （1.成都四威功率电子科技有限公司四川成都611730；2.西南电子设备研究所四川成都610036）摘要：随着通信、对抗和测试设备的工作带宽逐渐增加，对相应功率放大器的带宽要求也越来越宽，而基于第三代半导体材料的GaN HEMT 具备宽工作频带的特性，有满足新需求的潜力。运用传输线变压器（Transmission Line Transformer ，TLT ）加载铁氧体磁芯的技术对GaN HEMT 进行宽带匹配，研制了工作于20~1000MHz 的功率放大器。通过建立和优化TLT 模型，拓展频率低端，最终测试结果表明，在整个带宽内，输出功率≥107W ，增益≥11.3dB ，功率附加效率≥34.5%，成功将此功率量级的宽带功率放大器工作倍频层由3拓展到5以上。此功率放大器适用于同时要求宽带宽和高功率的系统中，如EMC 测试、电子对抗和宽带通讯等。 关键词：功率放大器；宽带匹配；GaN HEMT ；传输线变压器；铁氧体磁芯中图分类号：TN722.75 文献标识码：A 文章编号：1674-6236（2018）03-0111-05 100W broadband GaN power amplifier design over 20MHz to 1000MHz bandwidth HOU Jun 1，FANG Jian?xin 1，HUANG Liang 1，JIANG Chao 2 （1.Chengdu SWIEE Power Electronics Technology Co.，Ltd.，Chengdu 611730，China ；2.Southwest China Research Institute of Electronic Equipment ，Chengdu 610036，China ） Abstract:As the working bandwidth of communication ，electronic warfare and test equipment increases ，the bandwidth requirements of the corresponding power amplifiers are also increasing.The GaN HEMT based on the third-generation semiconductor material ，has the characteristics of broadband operating ，which has the potential to meet the demands of new https://www.360docs.net/doc/f27178243.html,ing the transmission line transformer （TLT ）with ferrite core to match GaN HEMT ，designed a broadband power amplifier working in the 20MHz to 1000MHz band.The model of TLT with ferrite core is established ，and its parameters are optimized by simulation ，which expands the low frequency of the power amplifier.The test results show that in the entire bandwidth ，the output power≥107W ，gain≥11.3dB ，power additional efficiency≥34.5%.Successfully expand operation octave from 3to above 5.This power amplifier is suitable for EMC testing ，electronic warfare ，broadband communication and other systems with wide bandwidth and high-power requirements. Key words:power amplifier ；broadband impedance march ；GaN HEMT ；transmission line transformer ； ferrite core - -111
音频功率放大器设计(明细)
电气与电子信息工程学院《电子线路设计与测试B》报告 设计题目：多级音频放大电路的设计与测试专业班级：电子信息工程技术2013（1）班学号： 201330230118 姓名： 指导教师： 设计时间： 2015/07/13～2015/07/17 设计地点：K2—306
电子线路设计与测试B成绩评定表 姓名学号 专业班级电子信息工程技术2013级（1）班 课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 课程设计答辩或质疑记录： 1、对一个音频功率放大器的前置级有什么要求？ 答：要求：一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。 2、试画出利用TDA2030/2030A实现的OTL功率放大器电路？ 答： 3、何为D类功率放大器？D类功率放大器有什么特点？ 答：(1)D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。 (2)特点：效率高、功率大、失真小、体积小。 成绩评定依据： 实物制作（40％）： 课程设计考勤情况（10％）： 课程设计答辩情况（20％）： 完成设计任务及报告规范性（30％）： 最终评定成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 《电子线路设计与测试B》课程设计任务书 (4) 一、课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 (4) 二、课程设计内容 (4) 三、进度安排 (4) 四、基本要求 (5) 五、课程设计考核办法与成绩评定 (5) 六、课程设计参考资料 (5) 多级音频功率放大电路的设计与测试 (6) 一、设计任务 (6) 二、设计方案分析 (6) 1、前置放大器 (6) 2、音调控制电路 (7) 3、功率放大器 (11) 三、主要单元电路参考设计 (11) 1、前置放大器电路 (12) 2、音调控制器电路 (12) 3、功率放大器电路 (14) 四、软件的仿真与调试 (15) 五、原理图与PCB的制作 (16) 六、音频功率放大器的调试 (17) 七、心得体会 (18) 八、附录 (19) 1、元件清单 (19) 2、实物图 (19) 3、文献 (19)
高效音频功率放大器
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