高效率音频功率放大器的设计
高效率音频功率放大器评述
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①
华 南 师 范 大 学 的 李 子 升 等 同学 的 控 制 电路 的 设 计 可 见 图
４、图 ５ 及 图 ６ 。该 作 品 所 采 用 的 改 进 的 Ｐ Ｍ 调 制 方 案 ，０信 Ｗ
信 号
号输 入 时 ，两 路 的 输 出 电 压 同 相 ，负 载 上 的 电 压 为 Ｏ ；无 信 号 输 入 时 ，输 出 负 载 为 扬 声 器 有 关 的 电 压 电 流 波 形 似 为 ０ ，此 时
间应 出示 能够证 明 参 赛者 学生 身份 的 有 效证 件 （ 学 生证 ）随 时现 场封 存 实物 和设 计 报 告 ，报 告 中必 须 写上 学校 名 称 和参 赛 队 员姓名 。 准 时 离开 现 场 ，在 门外 等候 ，由监 赛 人 员检 查
竞 赛装置后 ，方能 离开。
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一
一
维普资讯
北京市 ２ ０ ２年大 学 生 电子 设 计 竞 赛试 题 ０
学校名称 ： 队员 姓 名 ：
（）参 赛者 必须是 有 正式 学籍 的在校 本 、 专科 学生 ，竞 赛期 ３
参 赛 注意 事项
（ ）本 次竞 赛 于 １ １ ０月 １ ２日上 午 ８ ０准 时 开 始 ，下 午 ４ ０ ３ ＇ ． ＇ ３
维普资讯 设 计 竞 赛
ＥＬ ＥＣＴＲＯＮＩ ＣＳ
高效率音频功率放大器评述
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全 国大 学 生 电子 设 计 竞 赛 全 国 专 家 评 审 组 专 家 赵 振 纲 ・
《 高效 率 音 频 功 率 放 大 器 》 （ Ｄ题 ） 的任 务 是 设 计 一 个 在 ５ 电 源 电 压 工 作 的 音 频 功 率 放 大 器 ，要 求 最 大 正 弦 波 信 号 输 Ｖ 出 功 率 不 小 于 １ ， 在 中 、 低 功 率 输 出 （ ０ ｍ ，２ ｏ Ｗ ５０ Ｗ ０ｍｗ ） 时 ，有 尽 量 高 的效 率 ，并 要 求 在 尽 量 低 的 电源 电 压 下 可 以 工 作 。其 目的 是 设 计 一 个 适 于 电 池 供 电 的 节 电 的功 率 放 大 器 。 对 于 这 样 的 题 目要 求 ，本 题 限 制 使 用 Ｄ类 集 成 功 放 ， 因 而 必 须 自己 设 计 Ｄ类 功 放 。 由 于 高 性 能 功 率 场 效 应 管 的 应 用 已经 很 普 遍 了 ，因 此 本 设 计 任 务 的 关 键 部 分 是 开 关 控 制 电 路 的设 计 ，它 直 接 关 系 到 效 率 、低 电 压 工 作 特 性 指 标 。
音频功率放大器毕业论文
音频功率放大器毕业论文毕业论文：设计并实现一款高保真音频功率放大器摘要：本文设计并实现了一款高保真音频功率放大器，基于分立元器件构成，采用双极性晶体三极管作为功率输出器件，具有高传输速度、低失真、高带宽等特点。
本文首先对音频功率放大器的基本原理进行了介绍，然后对电路的设计方案进行了阐述。
通过仿真和实验验证了此音频功率放大器的性能表现。
结果表明，所设计的音频功率放大器具有良好的失真和信噪比，达到了高保真放大的要求。
关键词：音频功率放大器、高保真、双极性晶体三极管、失真、信噪比一、导言音频功率放大器是音频系统的核心组成部分之一。
其作用是为低电平信号提供必要的电流或功率增益，使信号能够在扬声器上正常发声。
因此，在音频系统中，音频功率放大器的好坏直接影响着音响的声音质量。
目前市场上流行的音频功率放大器多采用集成电路作为输出器，尽管其具有体积小、功耗低等优点，但是其音质表现却无法和分立元器件构成的功率放大器相媲美。
因此，本文采用分立元器件构成音频功率放大器，力图实现高保真的声音放大。
二、音频功率放大器的基本原理音频功率放大器负责将输入信号放大到足够的电平，以驱动扬声器发声。
音频功率放大器一般分为三级：前置放大器、驱动放大器和功率放大器。
其中，前置放大器将输入的低电平信号放大到足够的电平，驱动放大器将其转换为更大的电流信号，而功率放大器则将其进一步放大，使之达到足够的功率以驱动扬声器发声。
音频功率放大器的输出电路通常采用直流耦合方式，即将输出电路直接耦合到扬声器，使之能够输出正弦波。
此外，为了防止QT失稳，输出电路通常采用反相式。
为了提升性能，一般会对输出电路进行并联、图桥、毛细管等方式的设计。
三、电路设计方案1、前置放大器前置放大器的作用是将输入的信号放大到足够的电平，为后续放大器提供足够的电流。
此处采用了双差分放大器作为前置放大器，其电路如下图所示：（图1）其中，Q1、Q2为输入级，Q3、Q4为相容器，R1、R2为电流源，C1、C2、C3为耦合电容，R3、R4、R5、R6、R7为偏置电阻。
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。
“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因。
（二）晶体管功放的发展和互调失真随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的OCL电路或OTL电路。
最初的大功率PNP管是锗管，而NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的对称性很差，人们更多采用的是图二所示的准互补电路，通过小功率硅管Q1与一只大功率的NPN硅管Q2复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了电路因对称性差而招至的失真。
音频放大器的设计和优化
音频放大器的设计和优化音频放大器的设计与优化随着电子技术的不断发展，音频放大器已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是家庭影音系统，还是音乐播放器，都需要音频放大器的支持。
音频放大器的作用是将音频信号转换为电信号并放大到足够的电压和电流，从而驱动扬声器播放出声音。
因此，优化和改进放大器的性能是重要的。
设计方案音频放大器的设计需要考虑多个因素，包括放大器的性能参数、拓扑、噪声和失真等。
在选择拓扑结构时，常见的有AB、A、B、C、D五个类别，其中AB和A类为较常用的两种。
在实际应用中，根据不同情况可采用不同的拓扑结构。
为了提高放大器的效率，降低功率损耗，还可以使用类D放大器。
除拓扑结构外，还要考虑放大器的工作电源。
正常工作的音频放大器需要直流电压和直流电流，这些电源需从交流电源中转换而来。
针对放大器的不同工作状态，需要选择适当的电容、电感和三极管等元器件。
在放大器的性能参数中，最重要的是增益、带宽、输出功率和失真度。
增益代表放大器的放大倍数；带宽表示放大器对信号频率的响应；输出功率决定了放大器能够驱动的扬声器的大小；失真度描述了放大器是否存在畸变。
失真度包括谐波失真和交叉失真。
谐波失真是由于放大器非线性引起的，会产生一定的谐波成分；而交叉失真则由两个以上频率信号重叠而引起，难以直接测量。
优化方案要优化音频放大器的性能，就需要针对以上问题进行优化。
首先，选择合适的拓扑结构和工作电源，如采用AB或A类拓扑结构、高质量大容量的电容和电感以及高质量的三极管等元器件。
同时，通过合理布局布线、优化选择元器件、加强集成电路的设计等可优化放大器的噪声和失真度、增强放大器稳定性。
其次，可通过反馈电路、增加滤波电路等方式，优化放大器的带宽，保证放大器对信号的响应频带宽度。
此外，通过Class-D技术的应用，可使放大器的效率大大提高，功率损耗降低，并减少热量散失。
总结音频放大器的设计和优化是电子工程师不可忽视的重点。
必须在考虑整机成本的同时，确保放大器的性能如增益、带宽和失真度等符合实际应用的需求。
音频功率放大器设计方案
音频功率放大器设计方案音频功率放大器是一种可以将低功率音频信号放大到较大功率的装置，用于驱动扬声器等音频设备。
设计一个音频功率放大器需要考虑众多因素，包括放大器的类型、放大电路的结构、电源的设计和保护电路等。
本文将详细介绍一个音频功率放大器的设计方案。
首先，我们需要选择适合的音频功率放大器类型。
常见的音频功率放大器类型有A类、B类、AB类、D类等。
A类功率放大器可以实现最好的音频质量，但是功率效率低，因此通常用于高要求音频品质的应用。
B类功率放大器功率效率高，但是存在较大的非线性失真。
AB类功率放大器在音频质量和功率效率之间取得了平衡。
D类功率放大器通过脉冲宽度调制技术实现高效率的功率放大，但是需要注意输出滤波电路的设计。
选择了功率放大器类型后，我们需要设计放大电路。
放大电路包括输入级、驱动级和输出级。
输入级负责将音频信号放大到适合驱动级的电平，驱动级将信号放大到足够驱动扬声器的电平，输出级将电压信号转化为电流信号驱动扬声器。
放大电路中的关键参数包括增益、带宽和失真等。
增益应根据实际需求进行设计，带宽应满足音频信号的要求，而失真应尽量降低。
接下来，我们需要设计电源。
音频功率放大器的电源是其正常工作的基础，电源的设计需要考虑稳压、低噪声和足够的电流输出能力等因素。
为了提高音频质量，我们可以考虑使用分立元件电源，避免共模噪声。
同时，应添加保护电路，如过流保护、过热保护和短路保护等，保证放大器在工作过程中的安全性和可靠性。
此外，还需要注意输入和输出接口的设计。
输入接口应该能够适应不同的音频信号源，如电视、音乐播放器等，同时应该具备常见的保护电路，如静音电路和防辐射电路。
输出接口应能够与扬声器匹配，保证音频信号的传输质量，以及具备短路保护电路，防止短路损坏扬声器。
最后，在设计方案完成后，我们需要进行模拟仿真和实际测试。
通过模拟仿真可以评估设计的性能指标，包括频率响应、相位响应和失真等。
实际测试可以验证设计方案的可行性和准确性，如测量电流、电压和功率等参数，并进行电磁兼容性和温度稳定性测试。
高保真音频功率放大器设计
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。
音频功率放大器设计
1 绪论随着时代科技的高速发展，大量的电子设备应运而生。
在现实生活中，绝大部分电子设备都离不开音频信号的处理，高效率音频放大器直接影响到了许多电子产品的质量。
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。
低失真，大功率，高效率是对功率放大器提出的普遍要求。
高效率功率音频功率放大器设计的关键是功率放大器放大电路的研究，提高功放的效率的根本途径是减小功放管的功耗。
方法之一是减小功放管的导通角，增大其在一个信号周期内的截止时间，从而减小管子所消耗的平均功率，高频大功率放大电路中，功放工作处于丙类（C类）状态。
方法之二是使功放管工作处于开关状态（即D类状态），此时管子仅在饱和导通时消耗功率，而且由于管压降很小，故无论电流大小，管子的瞬时功率都不大，因此管子的平均功耗也就不大，电路的效率必然提高，但是应当指出，当功放中的功放管工作在C类或D类状态时，集电极电流将严重失真，因此必须采取措施消除失真，如采用谐振功率放大电路，从而使负载获得基本不失真的信号功率[1]。
1.1设计高效率功率音频功率放大器的目的和意义音频领域数字化的浪潮以及人们对音频节能环保的要求，要求我们尽快研究开发高效、节能、数字化的音频功率放大器。
传统的音频功率放大器工作于线性放大区，功率耗散较大，虽然采用推挽输出，仍然很难满足大功率输出；而且需要设计复杂的补偿电路和过流，过压，过热等保护电路。
这次音频功率放大器的设计为了达到高效率的设计，采用D类功率放大器，D 功放是基于脉冲宽度调制技术的开关放大器，包括脉冲宽度调制器，功率桥电路，低通滤波器。
这种类型的功放已经展示出了良好的性能，要想设计出并实现电源效率高于90%，THD低于0.01%，低电磁噪音的D类功率放大器，或者甚至包括能将高保真音质技术引入的D类的放大器[2]。
D类高效音频功率放大器设计与实现
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｌａｓｓ－Ｄ Ａｕｄｉｏ Ｐｏｗｅｒ Ａｍ ｐｌｉｆｉｅｒ
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想效率可达 ７８．５％［１］，广泛应用于音频功率放大 电路 场 的青 睐 。
中。但 ＡＢ功放功率耗散较大 ，需要配置散热器 。随着
本文对 Ｄ类功放的设计过程进行了详细讨论 ，并
科技的发展 ，人们要求便携式多媒体电子产 品具有更 进行了参数测试 ，在音频范围内，信号能够高保真 、高
小 的外 观和 更 长的使 用 时间 ，ＡＢ类 功放 固有 的特点 限 效 率 的放 大 。
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图 １ Ｄ类 音频 功率 放大器 系统框 图
２ Ｄ类功放 单元电路设计