音频功率集成电路及功率器件的现代研究
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。
专业： 姓名：学号： 日期： 地点： 桌号装订线点名册上的序号前置 放大级 音调控制 放大级 功率 放大级前置放大电路：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：231R 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。
双极功率晶体管在音频功放中的应用研究
双极功率晶体管在音频功放中的应用研究引言：音频功放是音响设备中重要的部分，其功能是将电信号转换为可以驱动扬声器的强大音频信号。
在音频功放的设计中，选择合适的功率晶体管是至关重要的。
双极功率晶体管是一种常用的功率放大器装置，具有许多优点，如高频响应、低噪声、可靠性强等。
本文将重点讨论双极功率晶体管在音频功放中的应用研究。
一、双极功率晶体管的基本原理及结构双极功率晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）由两个PN结构构成。
它具有三个电极，即发射极（Emitter），基极（Base）和集电极（Collector）。
在正常工作情况下，发射极的掺杂浓度较高，基极的掺杂浓度较低，而集电极则处于中间。
当正向电压加在发射极和基极之间时，基极的PN结会变窄，产生漏流，从而形成一个电流放大器。
双极器件具有放大器和开关功能，适用于广泛的应用领域。
二、双极功率晶体管在音频功放中的优点1. 高频响应：双极功率晶体管可以在高频下提供良好的放大能力，对于音频信号的高频分量能够得到清晰的放大，从而能够还原音频信号的细节和动态范围。
2. 低噪声：双极功率晶体管具有较低的噪声系数，能够最大限度地减少电路中的噪声干扰，提高音频信号的纯净度和可听性。
3. 可靠性强：双极功率晶体管具有良好的热稳定性和抗干扰能力，能够在高温和恶劣环境下正常工作，具有较长的使用寿命。
三、双极功率晶体管在音频功放中的应用案例1. 功率放大器电路设计：双极功率晶体管可用于设计各种类型的功率放大器电路，如AB类，A类和D类功率放大器。
其中，AB类功率放大器是最常用和广泛应用的一种。
它利用了双极晶体管的放大特性，能够在低功率消耗下提供较高的输出功率，并能够处理复杂的音频信号。
2. 音频信号放大：双极功率晶体管能够将微弱的音频信号放大到足够大的幅度，以驱动扬声器产生高质量的声音。
通过适当的电路设计和电阻匹配，可以实现低失真和高保真的音频放大效果。
集成电路的音响原理及应用
集成电路的音响原理及应用一、引言随着科技的不断进步和发展，音响技术也在不断地创新和改进。
而集成电路在音响领域中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨集成电路在音响领域的原理和应用。
二、集成电路的基本原理集成电路是由大量的电子元件和晶体管等器件以一定方式组成的电路。
它将电子元件集成在一个单一的芯片上，从而提高了电路的性能和可靠性。
在音响领域中，集成电路的应用涵盖了音频放大、音频处理和音频控制等方面。
三、集成电路在音响放大中的应用1.音频放大器：集成电路能够实现对音频信号的放大和增强，提供更高的音频输出功率。
通过使用集成电路的音频放大器，用户可以获得更高质量的音乐体验。
2.数字音频放大器：数字音频放大器利用集成电路中的数字信号处理技术，对音频信号进行数字处理和放大。
这种技术具有较高的效率和声音质量，并且减少了功耗和杂音。
3.高保真音频放大器：高保真音频放大器是集成电路在音响放大中的一种应用，它能够提供更高的信号精度和音质保真度，使音乐更加逼真。
四、集成电路在音频处理中的应用1.音频编码解码器：集成电路中的音频编码解码器可以将音频信号转换成数字信号进行处理，然后再转换为模拟音频信号。
这种处理方式可以提高音频的质量和保真度。
2.声场处理器：集成电路的声场处理器可以模拟出不同的音乐场景，如音乐厅、舞厅和录音棚等。
它通过调整声音的延迟时间、混响和相位等参数，实现对音频信号的处理和优化。
3.主动噪声控制器：主动噪声控制器利用集成电路中的信号处理技术，可以实时对音频信号进行噪声消除和降噪。
它可以通过分析噪声信号的频谱特征，产生相反相位的噪声信号，从而实现噪声的消除。
五、集成电路在音频控制中的应用1.音量控制器：集成电路中的音量控制器可以对音频信号进行音量调节和控制。
用户可以通过调节音量控制器来控制音响输出的音量大小。
2.均衡器：均衡器是集成电路中的一种音频控制器，它可以调节音频信号中不同频段的音量大小，从而实现音频信号的均衡调整。
数字音频功率放大器的技术与现状
数字音频功率放大器的技术与现状——————（转帖）好不容易找到一篇有关数字放大器的文章，虽然不是很全，但喜欢的也可以来探究探究~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~数字音频功率放大器的技术与现状一、前言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、DA B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、音质这三者之间的矛盾。
国内市场开始出现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。
二、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。
功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望
功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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数字音频功率放大电路的设计与研究的开题报告
数字音频功率放大电路的设计与研究的开题报告一、选题背景数字音频处理技术已经得到了广泛应用，根据数字信号的特性，数字音频功率放大器作为其中的一个重要应用领域，具有高效、稳定、可靠、可控等特点，受到越来越多关注，其应用范围覆盖了音响、汽车音响、多媒体、通信等领域。
同时，在目前市场上，数字音频功率放大电路仍有很多问题需要解决，例如功耗问题、输出功率等问题。
因此，开展数字音频功率放大电路的设计和研究，对于推动数字音频技术的发展和提高数字音频功率放大电路的性能具有积极的促进作用。
二、研究目的本文的研究目的为：1.分析数字音频功率放大电路的特点和存在的问题，探讨数字音频功率放大器的设计理念和技术方案；2.研究数字音频功率放大器的关键技术，如数字信号处理、功率放大电路等，以提高数字音频功率放大器的性能；3.设计并测试数字音频功率放大器的性能，对比分析常见的功率放大电路，分析其性能差异，进一步提高数字音频功率放大电路的性能指标；4.探索数字音频功率放大电路的实际应用场景和发展方向，为数字音频技术的发展和应用提供参考。
三、研究内容本文的研究内容包括以下方面：1.数字音频功率放大器的基本原理，包括数字信号处理和功率放大电路的相关知识和技术；2.数字音频功率放大电路的设计方案，采用数字信号处理技术与功率放大电路设计技术相结合，设计一种高效、稳定、可靠的数字音频功率放大电路；3.电路实现，调试和测试，验证设计方案的可行性，分析实验结果，总结经验，提高数字音频功率放大电路的性能；4.应用场景及发展方向，通过对数字音频功率放大电路的应用场景的分析和对和发展的预测，探讨数字音频功率放大电路的未来发展方向和趋势。
四、可行性分析数字音频功率放大电路的研究领域比较广泛，其关键技术也比较成熟，通过充分的文献调研和实验研究，能够实现方案的设计和电路的调试和测试。
因此，本研究方案具有非常好的可行性。
五、预期成果预期的研究成果包括：一种高效、稳定、可靠的数字音频功率放大电路的设计方案和实现；对常见功率放大电路进行对比分析，探讨数字音频功率放大电路的性能指标差异；对数字音频功率放大电路的应用场景及发展方向进行探讨和研究。
音频功率放大电路实验报告
电路与模拟电子技术实验 音频功率放大电路 一、实验目的和要求、理解音频功率放大电路的工作原理。
、学习手工焊接和电路布局组装方法。
、提高电子电路的综合调试能力。
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：231R 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。
音频功率放大器集成电路(芯片概括)
音频功率放大集成电路(芯片概括)1．音频功率放大集成电路音响系统中使用的音频功率放大集成电路除上述介绍的厚膜功率放大集成电路外，还有半导体运算功率放大集成电路（具有高放大倍数并有深度负反馈的直接耦合放大器）。
常用的音频功率放大集成电路有TA7227、TA7270、TA7273、TA7240P、TDA1512、TDA1520、TDA1521、TDA1910、TDA2003、TDA2004、TDA2005、TDA2008、TDA1009、TDA7250、TDA7260、μPC1270H、μPC1185、μPC1242、HA1397、HA1377、AN7168、AN7170、LA4120、LA4180、LA4190、LA4420、LA4445、LA4460、LA4500、LM12、LM1875、LM2879、LM3886等型号。
2．数码延时集成电路数码延时集成电路主要用于卡接OK系统中，其内部通常由滤波器、A/D转换器、D/A转换器、存储器、主逻辑控制电路、自动复位电路等组成。
常用的数码延时集成电路有YX8955、TC9415、IN706、ES56033、CXA1644、CU9561、BU9252、BA5096、PT2398、PT2395、GY9403、GY9308、YSS216、M65850P、M65840、M65835、M65831、M50199、M50195、M50194等型号。
3．二声道三维环绕声处理集成电路音响系统中使用的二声道三维（3D）环绕声系统有SRS、Spatializer、Q Surround、YMERSION TM和虚拟杜比环绕声系统。
常用的SRS处理集成电路有SRSS5250S、NJM2178等型号。
Spatializer处理集成电路有EMR4.0、PSZ740等型号。
Q Surround处理集成电路有QS7777等型号。
YMERSION TM处理集成电路有YSS247等型号。
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音频功率集成电路及功率器件的现代研究
摘要在科技水平不断提升的情况下，功率集成电路出现了高速的发展态势。
在功率集成电路中，音频功率放大器属于重要的构成部分，在消费类电子产品领域中具有广泛的应用。
作为全球最大的消费类电子商品市场以及生产的基地，对于音频功率放大器的需求在不断的增多，而且要求标准越来越多。
本文对于音频功率集成电路和功率器件展开研究，为实践工作提供有价值的参考。
关键词音频功率集成电路；功率器件；消费类电子
功率集成电路为高压功率器件与信号处理系统和接口电路、外围驱动电路以及检测电路、保护电路等等在相同的芯片上面进行集聚的集成电路。
音频功率放大器在功率集成电路中占据着重要的地位，属于不可或缺的构成。
当前，研究音频功率放大器、分析音频功率集成电路和功率器件已经是重点探索的方面。
1 音频功率集成电路概况
功率半导体器件在发展期间经历了很多的阶段，在二十一世纪前后，功率半导体器件的发展到了密切的结合集成电路的阶段。
在功率半导体器件和集成电路充分联系结合期间，使得功率和微电子器件在芯片制造工艺慢慢趋同，MOS型器件的封装技术靠近着集成电路，而且在器件结构方面将功率MOS型器件以及集成电路在相同芯片或者包装进行设置已经是趋势。
音频功率放大芯片的对象就是指各种形式的音箱以及喇叭，采取功率这一途径让微弱的声音信号进行放大，进而获得到足够的驱动负载功能。
音频放大器的主要参数很多，包括电源纹波抑制比、总谐波失真加噪声、信噪比、增益、最大输出功率、关断电流以及输出偏移电压。
TDA7294為DMOS大功率音频功放集成电路，特点和性能包括作电压高达±40伏、出功率大，音乐功率可达IOOW、失真和低噪音、音和STAND-BY 待机功能等[1]。
2 LS7294电路的分析和仿真
TDA7294的内部等效电路主要包含有四个部分，即分别是双极晶体管组成的输入级、运放和大功率MOS管组成的电流输出级、MOS管构成的第二级放大及电平移位电路、短路保护及过热保护电路。
于输出级和第二级电压放大级的密勒电容增添进交流负反馈，可以良好的减轻TDA7294输出级失真问题。
同时能够实现分开供电电压放大级和电流放大级的形式，做到将通过电流相互影响降低，属于理想的保真举措。
因实施参考输入端的静音功能，所以予以LS7294两个差分PNP对管输入的方式。
而且参考输入端涵盖阻尼回路，将静音控制进行优化。
关键的环节包括输入级及控制开关、基准源和待机/静音窗口比较器、静音控制单元和待机控制单元、输出功率管下管保护电路、输出功率管上管保护电路及自举电路以及中间MOS增益级及功率输出级电路。
仿真时外围电路闭环增益经反馈，可以控制在30dB，在静态的工作期间电流大概是在16.5mA。
对于电路的设计进行优化以及调整的方面为：对于输出VDMOS的单元数量进行合理的调节，同时适当的提升电流输出能力；电阻尽可能的采取285Ω/口的SP电阻以及PW电阻；将短路保护的温度启动点进行抬高，对于常规过流保护的启动进行延缓。
为实施顺利的电路测试，可以调整短路保护的温度在200℃。
静态电流以及待机电流遵循Datasheet适当的调节在稍微低于典型值，但依然具有输出点电位偏正的情况。
而且自举端的最高电平处在21V+Vs，静音以及待机电平依照TTL标准，即高电平和低电平分别是2.7V及以上、1.4V及以下[2]。
3 工艺的分析以及器件的仿真
音频功放芯片TDA7294为应用BCD工艺获得到的集成电路，功率输出管就是VDMOS管。
下面进行对比TDA7294应用的工艺以及先进的BCD工艺，经工艺分析和器件模拟仿真举措提供给LS7294的工艺更好的准备。
芯片中的器件结构包括NPN管和PNP管、电阻和电容的设置、CMOS、齐纳二极管。
因芯片最大工作电压是±50V，所以芯片器件耐压具有更高的要求标准，集成工艺内能够采取将外延层的电阻率进行提升以及提升外延层厚度等举措，把工艺耐压性能进行有效提升。
而且经研究工艺对于器件结构进行改变，进而获得改善部分器件耐压特性的效果。
对于各器件的结构进行分析，经Synopsys公司的器件模拟软件Medici，模拟VDMOS、LDMOS以及NPN管的击穿电压、CMOS工艺的延伸漏极NMOS管，对于部分同器件击穿电压具有关联性的原因进行分析，测试上华0.6?m CMOS工艺下流片的样管，最终对模拟的结果进行了验证[3]。
4 音频功率放大芯片版图设计
在BCD工艺中，主要是包括半导体工艺、流片工艺、设计规则提取几种。
半导体工艺涵盖了CMOS工艺（仅具有P沟道和N沟道，无双极型和其他器件）、双极型工艺（有源元件包括NPN型和PNP型双极型晶体管）和DMOS工艺（对于大电流以及高电压进行优化设计）。
通过逻辑组合各种基本的工艺，最终形成适合应用的特定应用领域，例如BC工艺、CD工艺、BCD工艺。
流片工艺是实施飞利浦上海先进半导体的LOF392工艺，属于对电路和开关进行模拟的高压工艺，建立在低压双极工艺基础上，纳入进横向功率NMOS以及PMOS、DMOS、JFET、CMOS。
在实施版图设计规则细化期间，因芯片具有较高的工作电压，所以重点要解决的问题就是耐压，通过连接隔离岛、加入Channel-stopper、设计高压PN结等，实现版图绘制合理性的提升。
集成电路的PAD脚将ESD保护增加，ESD保护进行保护电路实现，保护电路的有源器件可以为一个或者多个，保护电路在压焊孔以及内部电路之间进行连接。
设计版图的总举措为：依照ASMC标准单元处理，并且实施ST原版图的其他耐压策略，全部有源器件均加深磷，于基区的表面构建起P+_P-_N-结防止基区集电区交界处表面击穿等等。
5 结束语
通过研究音频功率集成电路及功率器件，对于模拟集成电路设计的过程进行一定的掌握，提升理解电路知识的能力。
通过对于BCD工艺中的各种特殊器件进行科学的模拟，也更加深刻的理解高压工艺以及高压器件认知，提供给集成电路设计重要的经验。
参考文献
[1] 陈富豪，葛运旺，芦逸云.超音频感应加热电源功率调节方法[J].金属热处理，2017，42（11）：183-186.
[2] 饶光洋.新型音频功率放大器信号检测控制电路的设计[J].电子技术与软件工程，2017，（12）：95.
[3] 郭治元.利用Multisim10.0对OTL音频功率放大器进行仿真实验[J].电子技术与软件工程，2017，（03）：85，98.。