数字功率放大器调试
数字功放的测试技术不同于模拟放大器,因为特别的拓扑结构,不可避免的输出谐波,较高的dv/dt是一般的仪器不能接受的,美国音频测试技术公司提供的测试方法值得交流.
目前在功率功放机业界正兴起一股应用高速开关技术的风潮,这种被称为”Class-D”、”Class-T”甚至被误称为”Digital Amplifier”的设计,可以显著提升功率放大效率及降低成本,可以在有限的空间内达成传统模拟设计线路无法达成的高功率或多声道输出的要求,特别适合用于个人及汽车音响产品上.
这种新的开关式设计对音频特性的测量技术构成了新的挑战,这类功放机的输出信号中除了一般音频信号外还包含了上升时间极短的高频开关脉冲信号,这些脉冲信号并不会对一般的扬声器负载造成问题,因为一般的扬声器负载对这些脉冲信号而言相当于一个低通滤波器,不过对音频分析仪而言却是一个问题,一般音频分析仪的前端模拟前置功放级电路无法处理上升时间极短的脉冲信号(即一般音频分析仪的仪表读到的数据受到了音频以外高频信号的影响,是不准确的),哪怕在最好的状态下仍然无法完整正确地测量出这类功放机的真正特性.
为了解决这个问题,必须在待测功放机的输出与音频分析仪的输入之间安装特殊设计的低通滤波器,该滤波器必须能有效地滤除高频段的开关(switching)能量,同时必须能够承受功放机输出的大讯号,最重要的是不能增加音频分析仪的失真及噪声.
开关式功放机输出的开关(switching)能量可以视为”out-of-band”噪声的一种,但请不要和倍频取样(over-sampling)转换器所产生的”out-of-band”噪声混为一谈,这类转换器虽然于取样频率的1/2以上的频带产生噪声,但这些噪声并不含有高速切换的上升及下降边缘及其伴随的能量,虽然倍频取样转换器所产生的”out-of-band”噪声会影响到”in-band”音频特性量测的结果,但并不一定会妨碍到音频分析仪输入电路的运作,开关模式功放机输出信号高速切换的上升及下降边缘会超过大多数音频分析仪输入电路的回转率(slew rate)限制,使得分析仪的输入电路进入非线性状态而产生无法预期的结果,自动增益电路也无法正确运作导致无法精确地量测音频特性,更惨的是任何位于输入电路后端的滤波器都无法弥补这种在输入端就已经造成的错误,因此有必要在待测功放机的输出信号输入音频分析仪之前就解决这个问题.
Audio Precision的音频分析仪可以安装多种加权及带通滤波器,这些滤波器位于两级自动增益电路及THD+N量测滤波器之后,其设计的目的是为了调整量测的频宽或予以加权以符合测试规范的要求,System Two或Cascade/Plus也可以安装针对AES17规范所设计的特殊低通滤波器S-AES17,AES17是测量数字音频电路方法的规范,该规范要求在量测之前先以多极(multipole)低通滤波器滤除20kHz以外的噪声,S-AES17可以非常有效地滤除倍频取样转换器所产生的”out-of-band”噪声,但不论是S-AES17或是其它加权或带通滤波器皆无法有效滤除开关模式的能量;如之前所提,必须使用特殊设计的外部高功率低通滤波器来滤除开关模式的能量.
为了解决开关式功放机设计者在量测上的困扰,Audio Precision设计了可以和Audio Precision音频分析仪(甚至它牌音频分析仪)搭配使用的特殊低通滤波器AUX-0025,该滤波器安装于待测功放机的输出与音频分析仪的输入之间,它可以滤除音频范围以外的开关(switching)噪声,对250kHz 以上的信号可以衰减50dB以上,更重要的是该双信道(channel)滤波器的被动式设计不会增加与其搭配使用的音频分析仪的失真及噪声.
AUX-0025是目前解决开关式功放机量测问题的唯一方案,目前市面上大部份的音频分析仪都无法量测开关式功放机的音频特性,尤其是失真及噪声值,即使少数可以量到读值的音频分析仪如Audio Precision,其读值也会因为分析仪本身所产生的失真及噪声而失去准确性
集成功率放大器
实验十三集成功率放大器 （特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。并记下元器件的实际数值。否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。） 一．实验目的 1．了解OTL互补对称功率放大器的调试方法。 2．熟悉集成功率放大器TDA2030的主要性能和使用。 3．熟悉功率放大器的设计，及其性能指标的测量和它的调整方法。 二．功率放大器的原理 （一）功率放大器的特点和分类 功率放大器的作用是给某些电子设备中换能器提供一定的输出功率，如：收音机中的扬声器、继电器中的电感线圈等。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性矢量尽可能小，效量尽可能高。 功率放大器根据三极管的静态工作电流的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类三种。 甲类功率放大器的电流i c>0，三极管在信号一周内导通，电源始终不断地输送功率，在没有信号输入时（即静态），这些功率全部消耗在管子和电阻上；当有信号输入时（即动态），其中一部份转化为有用的输出功率，所以，输出功率较小，输出效率较低。 （二）互补推挽功率放大器 乙类、甲乙类功率放大器虽然效率高，但它的输出波形严重失真，为了妥善解决失真和效率的矛盾，采用了互补推挽式电路，如图13-1所示。 + L - 图13-1 基本互补推挽电路
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。
D类数字功率放大器
3.3 D类数字功放 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。早先在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地，认为A类功放声音最为清新透明，具有很高的保真度。但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。后来效率较高的B类功放得到广泛的应用，然而，虽然效率比A类功放提高很多，但实际效率仍只有50%左右，这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合，仍感效率偏低不能令人满意。所以，如今效率极高的D类功放，因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视，并得到广泛的应用。 3.3.1 D类功放的特点与电路组成 1．D类功放的特点 （1）效率高。在理想情况下，D类功放的效率为100%（实际效率可达90%左右）。B类功放的效率为78.5%（实际效率约50%），A类功放的效率才50%或25%（按负载方式而定）。这是因为D类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。 （2）功率大。在D类功放中，功率管的耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合，输出功率可达数百瓦。 （3）失真低。D类功放因工作在开关状态，因而功放管的线性已没有太大意义。在D 类功放中，没有B类功放的交越失真，也不存在功率管放大区的线性问题，更无需电路的负反馈来改善线性，也不需要电路工作点的调试。 （4）体积小、重量轻。D类功放的管耗很小，小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片，大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC芯片，使得整个D类功放电路的结构很紧凑，外接元器件很少，成本也不高。 2．D类功放的组成与原理 D类功放的电路组成可以分为三个部分：PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器。电路结构组成如图3.22所示。
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
实验十集成功率放大电路
实验十 集成功率放大电路 一、实验目的 1.熟悉集成功率放大电路的特点。 2.掌握集成功率放大电路的主要性能指标及测量方法。 二、实验仪器及材料 1.示波器 2.信号发生器 3.万用表 三、预习要求 1.复习集成功率放大电路工作原理，对照图1 2.2分析电路工作原理。 2.在图12.1电路中，若V CC =12V ，R L =8Ω，估算该电路的P cm 、P V 值。 3.阅读实验内容，准备记录表格。 集成功率放大器是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电压电源范围大、外接元件少和总谐波失真少的优点。分析其内部电路，可得到一般集成功放的结构特点。LM386是一个三级放大电路，第一级为直流差动放大电路，它可以减少温飘、加大共模抑制比的特点，由于不存在大电容，所以具有良好低频特性可以放大各类非正弦信号也便于集成。它以两路复合管作为放大管增大放大倍数，以两个三极管组成镜象电路源作差分发大电路的有源负载，使这个双端输入单端输出差分放大电路的放大倍数接近双端输出的放大倍数。第二级为共射放大电路，以恒流源为负载，增大放大倍数减小输出电阻。第三级为双向跟随的准互补放大电路，可以减小输出电阻，使输出信号峰峰值尽量大（接近于电源电压），两个二极管给电路提供合适的偏置电压，可消除交越失真。可用瞬间极性法判断出，引脚2为反相输入端，引脚3位同相输入端，电路是单电源供电，故为OTL （无输出变压器的功放电路），所以输出端应接大电容隔直再带负载。引脚5到引脚1的15K Ω电阻形成反馈通路，与引脚8引脚1之间的1.35K Ω和引脚8三极管发射极间的150Ω电阻形成深度电压串联负反馈。此时：F AF A A A f u 1 1≈+= =，理论分析当引脚1引脚8之间开路时，有： 22)15.035.1151(2=++ ≈K K K A u ，当当引脚1引脚8之间外部串联一个大电容和一个电 阻R 时，)15.035.1151(2K R K K A u ++ ≈，因此当R=0时，202≈u A 。
TDA2030集成功率放大器
编号： 电子线路设计 实训(论文)说明书题目：TDA2030集成功率放大器
摘要 本设计所用的集成电路功率放大器由两片TDA2030构成，左右声道各用一片TDA2030。本设计中对多集成功率放大器的结构、电路形式和特点加以说明，并对集成功率放大器进行了组装和测试。点、流行款式作了总体介绍，并重点介绍分析了集成功率放大器电路原理，对重要的集成块TDA2030的使用也作了详细介绍，并配以电路图。 TDA2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 关键词：集成；原理；功率；失真度
Abstract The design of integrated circuits used in power amplifier constituted by the two TDA2030, left and right channels each with a TDA2030. The design of the structure of multi-integrated power amplifier circuit to illustrate the form and features, and integrated power amplifier for the assembly and testing. Point, made a general overview of popular models, and highlights of the integrated power amplifier circuit, on the importance of integrated block TDA2030 also made use of detail, and with a circuit. TDA2030 is a very good performance power amplifier IC, the main feature is the high rate of rise, transient intermodulation distortion, in dozens of popular power amplifier integrated circuits to provide indicators of transient intermodulation distortion only including the TDA 2030, including several. We know that transient intermodulation distortion amplifier products is an important factor in the decision of the integrated amplifier is an important advantage. Key words：integration; principle; power; distortion
#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。
D类数字功率放大器
D类数字功率放大器 3、3 D类数字功放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。早先在音响领域里人们一直坚守着A 类功放的阵地，认为A类功放声音最为清新透明，具有很高的保真度。但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。后来效率较高的B类功放得到广泛的应用，然而，虽然效率比A类功放提高很多，但实际效率仍只有50%左右，这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合，仍感效率偏低不能令人满意。所以，如今效率极高的D 类功放，因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视，并得到广泛的应用。 3、3、1 D类功放的特点与电路组成 1、D类功放的特点（1）效率高。在理想情况下，D类功放的效率为100%（实际效率可达90%左右）。B类功放的效率为 78、5%（实际效率约50%），A类功放的效率才50%或25%（按负载方式而定）。这是因为D类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。（2）功率大。在D类功放中，功率管的耗电只与
管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合，输出功率可达数百瓦。（3）失真低。D类功放因工作在开关状态，因而功放管的线性已没有太大意义。在D类功放中，没有B类功放的交越失真，也不存在功率管放大区的线性问题，更无需电路的负反馈来改善线性，也不需要电路工作点的调试。（4）体积小、重量轻。D类功放的管耗很小，小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片，大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC 芯片，使得整个D类功放电路的结构很紧凑，外接元器件很少，成本也不高。 2、D类功放的组成与原理D类功放的电路组成可以分为三个部分：PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器。电路结构组成如图 3、22所示。图 3、22 D类功放的组成其中第一部分为PWM调制器。最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端，另外通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。当正端上的电位高于负端三角波电位时，比较器输出为高电平，反之则输出低电平。若音频输入信号为零时，因其直流偏置为三角波峰值的1/2，则比较器输出的高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为1：1的方波。当有音频信号输入时，正半周期间，比较器输出高电平的时间比低
数字功率放大器调试
数字功放的测试技术不同于模拟放大器,因为特别的拓扑结构,不可避免的输出谐波,较高的dv/dt是一般的仪器不能接受的,美国音频测试技术公司提供的测试方法值得交流. 目前在功率功放机业界正兴起一股应用高速开关技术的风潮,这种被称为”Class-D”、”Class-T”甚至被误称为”Digital Amplifier”的设计,可以显著提升功率放大效率及降低成本,可以在有限的空间内达成传统模拟设计线路无法达成的高功率或多声道输出的要求,特别适合用于个人及汽车音响产品上. 这种新的开关式设计对音频特性的测量技术构成了新的挑战,这类功放机的输出信号中除了一般音频信号外还包含了上升时间极短的高频开关脉冲信号,这些脉冲信号并不会对一般的扬声器负载造成问题,因为一般的扬声器负载对这些脉冲信号而言相当于一个低通滤波器,不过对音频分析仪而言却是一个问题,一般音频分析仪的前端模拟前置功放级电路无法处理上升时间极短的脉冲信号(即一般音频分析仪的仪表读到的数据受到了音频以外高频信号的影响,是不准确的),哪怕在最好的状态下仍然无法完整正确地测量出这类功放机的真正特性. 为了解决这个问题,必须在待测功放机的输出与音频分析仪的输入之间安装特殊设计的低通滤波器,该滤波器必须能有效地滤除高频段的开关(switching)能量,同时必须能够承受功放机输出的大讯号,最重要的是不能增加音频分析仪的失真及噪声. 开关式功放机输出的开关(switching)能量可以视为”out-of-band”噪声的一种,但请不要和倍频取样(over-sampling)转换器所产生的”out-of-band”噪声混为一谈,这类转换器虽然于取样频率的1/2以上的频带产生噪声,但这些噪声并不含有高速切换的上升及下降边缘及其伴随的能量,虽然倍频取样转换器所产生的”out-of-band”噪声会影响到”in-band”音频特性量测的结果,但并不一定会妨碍到音频分析仪输入电路的运作,开关模式功放机输出信号高速切换的上升及下降边缘会超过大多数音频分析仪输入电路的回转率(slew rate)限制,使得分析仪的输入电路进入非线性状态而产生无法预期的结果,自动增益电路也无法正确运作导致无法精确地量测音频特性,更惨的是任何位于输入电路后端的滤波器都无法弥补这种在输入端就已经造成的错误,因此有必要在待测功放机的输出信号输入音频分析仪之前就解决这个问题. Audio Precision的音频分析仪可以安装多种加权及带通滤波器,这些滤波器位于两级自动增益电路及THD+N量测滤波器之后,其设计的目的是为了调整量测的频宽或予以加权以符合测试规范的要求,System Two或Cascade/Plus也可以安装针对AES17规范所设计的特殊低通滤波器S-AES17,AES17是测量数字音频电路方法的规范,该规范要求在量测之前先以多极(multipole)低通滤波器滤除20kHz以外的噪声,S-AES17可以非常有效地滤除倍频取样转换器所产生的”out-of-band”噪声,但不论是S-AES17或是其它加权或带通滤波器皆无法有效滤除开关模式的能量;如之前所提,必须使用特殊设计的外部高功率低通滤波器来滤除开关模式的能量. 为了解决开关式功放机设计者在量测上的困扰,Audio Precision设计了可以和Audio Precision音频分析仪(甚至它牌音频分析仪)搭配使用的特殊低通滤波器AUX-0025,该滤波器安装于待测功放机的输出与音频分析仪的输入之间,它可以滤除音频范围以外的开关(switching)噪声,对250kHz 以上的信号可以衰减50dB以上,更重要的是该双信道(channel)滤波器的被动式设计不会增加与其搭配使用的音频分析仪的失真及噪声. AUX-0025是目前解决开关式功放机量测问题的唯一方案,目前市面上大部份的音频分析仪都无法量测开关式功放机的音频特性,尤其是失真及噪声值,即使少数可以量到读值的音频分析仪如Audio Precision,其读值也会因为分析仪本身所产生的失真及噪声而失去准确性
数字功率放大器的工作原理是什么
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。
数字功放和模拟功放优缺点
数字功放和模拟功放优缺点 数字功放取代模拟功放是趋势，数字功放有模拟功放无法比拟的优点，从理论上讲，如果能找到一个理想的开关元件，数字功放的效率可以做到100%。然而，迄今为止没有一家公司有这种理想开关元件。难免产生一小部分损耗。会因MOS的RDS不同而损耗会不一样。但是不管怎样，它的效率可以达到90%以上，这是模拟功放无法达到的。 一、数字功放和模拟功放的效率 把音频信号调制一个较高的固定频率上，再解调音频信号的过程，这就是数字功放的基本原理。它的最大优点就是效率高，这样可以用很小功率的电子器件就可以制做出很大的功率。小功率，1W-3W的功放而言，在同样的测试条件下，AB类功放与D类功放的效率各为AB=15% D=75%。在输出1W的情况下，AB 类要消耗6.7W功率。但D类只消耗1.33W功耗。在输出10W的功放,AB类功放要消耗40W功率。而D类只消耗12.5W。而且D类功放所产生的2.5W热可由PCB设计时散热，省掉了散热器。在大功率输出的情况下100W-500W的D类功放可以使用很小的散热器。D类功放在大功率功放中的优势更为明显。 二、D类功放的成本 D类功放还体现在成本方面的优势。高效率可以大大节省电源成本。不管是线性电源还是开关电源都是以功率来计算单价的。如2X15W的功率来计算，D类放大器的总功率约为30/80%=37.5W. 模拟功放的功率为30W/45%=66.7W。数字功放电源的价格成本省近1半。 D类功放主要器件成本也很低。如100W功放来计算，用IR的方案，IRS2092不到7元钱，MOS管也不到7元。这2个主要器件加起来不超过20元。而
模拟功放的大散热器就超出这个价格。D类保护电路更全，D类功放内部一般设有保护触发电路，可以省掉继电器，省掉机械触点，节省成本，减少故障点。同时因数字功放发热少，在大功率功放中可以省掉机箱后面的风扇。 三、过载能力与功率储备 数字功放的过载能力远高于模拟功放，模拟功放三极管工作在线性区，当过载后，三极管会饱和，出现谐波失真。而数字功放MOS管是工作在饱和区，截止区，因些不会引起失真。MOS管是电压器件，瞬态响应好。四、交越失真和失配失真 模拟功放有过零失真，这是由于三极管在小电流时的非线性特性而引起的在输出波形正负交接处的失真（小信号时三极管会在截止区，无电流通过，导致输出严重失真）而D类功放，MOS工作在开关状态，不会产生交越失真。 模拟功放存在推挽管特性不一致而造成输出波形不一样引起失真。在制做大功率功放时往往要配对，这增加了生产的难度。而数字功放对2个MOS的特性一致性要求不严。 五、功放和喇叭的匹配 由于模拟功放中的功放管内阻较大，所以在匹配不同阻值的喇叭时，模拟功放的工作状态会因负载阻抗不同而受到很大影响。而数字功MOS管RDS内阻很小，几毫欧，几十毫欧，最大在200毫欧以下。相对负载喇叭阻抗（4R,8R,16R）完全可以忽略不计。因些不存在阻抗匹配问题。 六、数字功放有很好的开关机降噪电路。 数字功放内部PWM信号，电压控制更方便，可以很简单的做到开，关机降噪电路。关闭、延时开启PWM，小信号电压控制。而模拟功放要做到
实验五 集成功率放大器
实验五 集成功率放大器 一、实验目的 (1) 熟悉集成功率放大器的工作原理。 (2) 掌握集成功率放大器性能指标测试方法。 .二、实验仪器 .〈1〉双踪示波器1台 (2)数字毫伏表1台 (3)模拟实验台1台 (4)数字万用表1块 .三、预习要求 (1)复习集成功率放大器的工作原理,阅读实验内容,对照图1-1及图1-2分析工作原理。 (2)在图1-2电路中,若Vcc=12V , RL=10Ω, 计算电路的输出功率Pom, 电源供给功率Pc 、效率η。 四、实验原理 实验电路由集成电路LM386加外围元件组成, 该电路为美国国家半导体公司产品。采用8引线双列直插封装，电源电压VCC 使用范围（VCC=5-18V ）、静态功耗低（VCC= 12V 时为6mA 左右），由于该集成电路外接元件少，因而在便携式无线电设备、收音机、录音机、小型放大设备中得到广泛应用。 LM386是单电源互补对称功放集成电路,该电路内部包括由Vl 构成的射极输出器、V2、V3构成的差动放大电路、V5、V6构成的镜像电流源以及由V8、V9、V10组成互补对称电路构成的输出级。为使电路工作在甲乙类放大量状态,利用VD1、VD2提供偏置电压。该电路静态工作电流很小,约4mA-8mA 。输入电阻较高约5M Ω左右,故可以获得很高的电压增益,由于V1、V2采用截止频率较低的横向PNP 管,故几十赫以下的低频噪音很小。该电路内部原理如图1-1所示。 图1-2为外部接线原理图,图中Rw 为输入衰减电位器(音量控制),信号由③脚同相端输入,②脚反相端接地。C1、C2为接在直流电源Vcc 端(⑥脚)的退耦电容,C4为输出(⑤脚)耦合电容,C5为旁路电容(⑦脚),C3为跨接在①脚与⑧)脚之间的增益控制电容。当①脚和⑧脚之间开路时，电压增益为26dB ；若在①脚和⑧脚之间接阻容串联元件，则增益最高可达46dB ，改变阻容值则增益可在26dB-46dB 之间任意选取，电阻值越小增益越大。 (虚线框测数据时不接入)。 123 4 5678增益增益-输入+输入地输出 +V 旁路LM386引脚图 音箱 8欧 黑 红 LM386功率放大器原理图 om 图1-2
高效音频功率放大器的设计
高效音频功率放大器的设计 摘要 在音频功率放大器的市场上，AB类一直处于统治地位。近年来，随着MP3、DVD 和移动电话等便携式消费电子产品的普及，D类音频功率放大器以高效率、低功耗、小体积的优点日益成为音响领域的主流，在未来便携式和大功率音频视频领域中将具有广阔的发展前景，因此对高效音频功率放大器的设计具有十分重要的意义。 本设计根据D类功放的工作原理设计的D类音频功率放大器，能对音频信号进行放大，放大器的通频带达到300~3400HZ，输出功率1W，输出信号无明显失真。根据D类功放的原理分别设计了前置放大模块、三角波产生模块、比较器模块、驱动模块、H 桥互补对称输出及低通滤波模块等。其中三角波产生器及比较器共同组成脉宽调制（PWM）模块，H 桥互补对称输出电路采用驱动电流小、低导通电阻及良好开关特性的VMOSFET 管，滤波器采用两个相同的四阶B utterworth 低通滤波器。经过仿真和测试都达到了设计的要求。 关键词：高效，音频， D类功放，放大器
Design of High-Efficient Audio Power Amplifier ABSTRACT In the audio power amplifier market, AB has been the dominant class. In recent years, along with MP3, DVD and mobile phones, the popularity of portable consumer electronic products, D audio power amplifier with high efficiency, low power, small size advantage of the field is increasingly becoming the mainstream audio, portable and high-power audio in the future Video area will have a bright future,Therefore, efficient audio power amplifier design is of great significance. According to the working principle of class D amplifier, this product is designed and the audio signal can be amplified to the amplifier's pass band to 300 ~ 3400HZ, the output power 1W, the output signal without significant distortion. Class D amplifier according to the principle of preamp modules were designed, triangular wave generator module, comparison module, driver module, H bridge output and the complementary symmetric low-pass filter module. One triangular wave generator and pulse width modulation comparator common form (PWM) module, H bridge output circuit using complementary symmetry drive current, low resistance and good switching characteristics of VMOSFET tube, filter uses two identical fourth-order Butterworth low-pass filter. KEY WORDS：High-Efficient, Audio, Class D amplifier,Amplifier
数字功率放大器
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
TDA2030集成音频功率放大器
一、TDA2030简介： TDA2030是许多音频功放产品所采用的Hi-Fi 功放集成块。它接法简单，价格实惠，使用方便，在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5个引脚，外型如同塑封大功率管，给使用带来不少方便。 TDA2030 在电源电压±14V ，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压 ±16V ，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。电源电压为±6～±18V 。输出电流大，谐波失真和交越失真小（ ±14V/4欧姆，THD=0.5%）。具有优良的短路和过热保护电路。其接法分单电源和双电源两种，如图3－3－2所示。 TDA2030集成音频功率放大器组装与维修
二、集成音频功率放大器组装 （一）电路组成与工作原理 电路原理如图3-3-3，该电路由左右两个声道组成，其中W101为音量调节电位器，W102低音调节电位器，W103为高音调节电位器。输入的音频信号经音量和音调调节后由C106、C206送到TDA2030集成音频功率放大器进行功率放大。该电路工作于双电源（OCL ）状态，音频信号由TDA2030的1脚（同向输入端）输入，经功率放大后的信号从4脚输出，其中R108、C107、R109组成负反馈电路，它可以让电路工作稳定，R108和R109的比值决定了TDA2030的交流放大倍数，R110、C108和R210、C208组成高频移相消振电路，以抑制可能出现的高频自激振荡。图3-3-4为电源电路，为功放电路提供15-18V 的正负对称电源。 图3－3－2 TDA2030应用电路图
图3－3－3TDA2030集成音频功放电路原理图 (二)电路元器件选择（套件：https://www.360docs.net/doc/4d13875053.html,/item.htm?id=5641928561） TDA2030为功率元件，使用过程中将会产生大量热量，要求安装到足够大的散热片上。信号输入插座采用双孔莲花插座，功放输出插座和电源连接采用便于接线的接线端子。其余元件的选择可以参见表3-3-2。 表3-3-2 集成音频功放电路元件清单
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 ①3dB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
对数字功率放大器的讨论
对数字功率放大器的讨论.txt31岩石下的小草教我们坚强，峭壁上的野百合教我们执著，山顶上的松树教我们拼搏风雨，严寒中的腊梅教我们笑迎冰雪。对数字功率放大器的讨论 1 数字功放的发展前景 随着人民生活水平的提高，许多人特别是音响发烧友们对音频功率放大器能否完美不失真的还原声音的要求近乎于苛刻。模拟的功率放大器经过了几十年发展，在这方面的技术已经相当成熟，可以说是达到了登峰造极的地步。环保与能量的利用率已渐渐成为人们所关注的问题，正因为这样，广大消费者对功放的效率要求越来越高。但是模拟功率放大器在这方面几乎达到了极限。另外模拟磁带播放机如录音机逐步被淘汰，数字光碟播放机如CD、VCD、DVD 等已占据主流。针对这一现实数字功放应运而生。音响中用的功率放大器，常用的是A类或者AB类功放，近年来，利用脉宽调制原理设计的D类功放也进入音响领域。 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。人们把此种具有"开关"方式的放大，称为"数字放大器"。 国外在数字音频功率放大器领域进行了二、三十年的研究，六十年代中期，日本研制出8bit 数字音频功率放大器。1983年，M.B.Sandler等学者提出D类（数字）PCM功率放大器的基本结构。主要是围绕如何将PCM信号转化为PWM信号。把信号的幅度信号用不同的脉冲宽度来表示。此后，研究的焦点是降低其时钟频率，提高音质。随着数字信号处理（DSP）技术和新型功率器件及应用的发展，开发实用化的16位数字音频功放成为可能。一个音响系统必须具备音源、功放和音箱三大部分。音源部分目前已数字化了，如CD、VCD、DVD、DAB和数字电视等。但的功放和音箱仍然是模拟统治的天下。在人们进入数字化、信息化的开发过程中自然想到了功放的数字化这一问题。 模拟功放始终无法解决效率、成本、音质这三者。 国外这几家公司研制的数字功放价格均在一万美元以上，远远超过了普通大众的承受能力，因此，从世界水平来看，现有功放仍停留在模拟放大的水平上，而数字功放技术尚未大规模商业应用。 国内市场也开始出现AV数码功放，但所谓的数字功放实质上仅仅是指音频处理部分采用了数字处理，其功率放大器则仍然采用模拟放大，这与真正意义的数字功放相差甚远。 音响产品的数字化是必然趋势。由于数字功放有很多优点，如体积小、功率大、高、与数字音源的无缝结合、能有效降低信号间传递干扰、实现高保真等。在数字音源已经大量普及的时代，数字功放将会取代现有的模拟功放。 >>>数字功放的特点 数字功放在功能模块上可分为：信号输入、信号处理、功率放大、输出部分。 若从信号输入到整个功率转换均是在数字方式下进行，没有模拟音频信号出现，则称为全数字功放（或纯数字功放）。