数字功放的设计概要

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数字功放(D类)中的EMC设计

数字功放(D类)中的EMC设计

1 引 言
进入21世纪 以来 ,由于技术 的飞速发展 ,数字功放依靠着超高的效 率,应用越来越广泛,另外,近年来数字功放的音质也可和模拟功放相 媲美,首先 ,数字功放工作在开关状态 ,所 以它的过载能力与功率储备 远高于模拟功放;其次,数字功放不存在着交越失真 ,对功放管的配对 也没有模拟功放严格,所 以失配失直也小于模拟功放 ;最后 ,因为数字 功放没有任何放大反馈 电路 ,也可避免瞬态互调 失真 。
公式 l:E=263×10 ·A· ) 其 中 ,E为 电场 强 度 ,为伏 特/米 ,其 中伪 电流 的频 率MHz,A 为 电流 的环 路面 积 ,b为 电流 幅度mA。 由公 式可 知 ,对场 强 的影 响有 频率 、电流 等 ,而振 铃 ,导致 了 频 率 的上 十上 百倍 的增 加 ,而 信号 幅度 的增加 也 引起 电流 的增 加 , 所 以振 铃 的 出现 ,会使 电场强 度 急剧 的增 加 ,导致 电磁环 境 急剧 的 恶 化 ,造 成辐 射超标 、干扰 变大 ,所 以振 铃 是导致 数 字功 放EMC问 题 的主 要 因素 ,所 以我 们 必须 对此 加 以抑 制 。而加 入Snubber(缓 冲) 电路 ,可 以非 常有 效的抑 制 开关 电路 中 的振铃 。 如 图4所 示 ,L1/Cl/R1分 别是 放大 电路功率 管 中的等 效电感 、 电 容 与 电阻,Snubber电路 可直接加 功率管 的输 出端 ,Snubber电路 由一 个 小阻值 的电阻和 一个 电容 e 串联构 成 。其 中电阻 r用 来调节 LC谐 振 电路 的阻 尼系 数 。电容 e 在 振铃 频率 (即LC谐振 频 率 ) 处 呈现 很低 的容抗 ,近似 于短路 。在 PWM开 关频 率 又呈现 出较 高 的 容 抗 。如果没 有 电容e 的存在 ,PWM信 号一 直加在 电阻 两 端 ,电阻R 。 会消耗过 多的能量 。

dpd功放电路硬件方案

dpd功放电路硬件方案

DPD功放电路硬件方案一、概述本方案是一份关于数字功率放大器(DPD,Digital Power Amplifier)电路的硬件设计方案。

该方案涵盖了从信号输入与处理、DPD芯片选择与连接,到功率放大器设计、滤波器与抗干扰措施、散热方案与外壳设计,以及保护电路与安全措施、性能测试与调试等关键环节。

二、方案内容1. 信号输入与处理信号输入部分应具备信号预处理功能,如信号放大、滤波等,以确保输入信号的质量和DPD芯片的正常工作。

输入信号的频率和幅度范围需根据具体应用需求确定。

2. DPD芯片选择与连接选择合适的DPD芯片是本方案的关键步骤。

在选择DPD芯片时,需考虑如下因素:输出功率、频率范围、效率、失真度等。

根据DPD芯片的规格和应用需求,设计合理的电路板布局和连接方式,以保证最佳的性能和可靠性。

3. 功率放大器设计功率放大器是DPD功放电路的核心部分,其设计需考虑如下因素:放大倍数、频率响应、线性度、电源抑制比等。

采用先进的功率放大器设计技术,以提高放大器的性能和效率。

4. 滤波器与抗干扰措施为了防止电磁干扰(EMI)和信号失真,需要设计适当的滤波器。

滤波器的类型和参数需要根据应用场景和DPD芯片的特性来确定。

同时,采取有效的抗干扰措施,如合理布线、接地处理等,以降低电磁干扰对性能的影响。

5. 散热方案与外壳设计考虑到DPD芯片的功耗和散热需求,设计有效的散热方案。

可以采用散热片、风扇或其他散热装置,确保DPD芯片在正常工作温度范围内运行。

同时,根据产品的应用环境和防护等级要求,设计适当的外壳,提高产品的可靠性和安全性。

6. 保护电路与安全措施为了确保电路和人身安全,需要设计保护电路。

例如过电压保护、过电流保护、欠压保护等。

这些保护电路可通过DPD芯片内置的功能实现,或通过额外的保护器件实现。

同时,采取适当的安全措施,如安全接地、防电击等,以确保产品的安全性能。

7. 性能测试与调试完成硬件设计后,需要进行性能测试与调试,以确保产品的性能符合预期。

基于YDA138e数字功放的设计

基于YDA138e数字功放的设计

基于YDA138e数字功放的设计1 引⾔⼏⼗年来在⾳频范畴中,连续占据“统领”地位的是A类、B类⾳频功率放⼤器和AB 类⾳频功率放⼤器,其发展已经经历了这么⼏个过程:从设备使⽤元件上来说有真空管,晶体管,集成电路的过程;从电路形式上来说有单管电路到推挽电路的过程;从电路构成上来说经历了变压器输出到OCL ,BTL,OTL模式的过程。

其根本都是模拟⾳频放⼤器,其最⼤的弊端是他的低效率。

在视频和⾳频范畴,⼈们对⾳频和视频设备需求量较⼤,迫使⼈们尽快研究出⾼效的数字化、节能的⾳频功率放⼤器,它具有另⼀个特性就是使⽤⽅便,⾼效连接其他数码设备。

YDA功率放⼤器是D类⾳频功率放⼤器中的⼀种,上述要求可以被满⾜。

近年来,D类⾳频功率放⼤器的研究和开发被国际社会公认,⽽且获得了长⾜的进展,⼀些知名的研究机构和单位评估模块和技术的市场都提供了D类⾳频功率放⼤器,通过实验,⽴即显⽰出这种技术的⾼效率,以及其他多项显著功能,以吸引⼈们特别的注意。

⽐如在科研,教学,电⼦⾏业,商业界等⽅⾯,现在这⼀前沿技术的飞速发展,前景⾃然也是是光明的。

数字功放板拥有体积⼩,功耗低,⾼性能和低成本,易于推⼴的的特点。

在许多基于数字功放板的应⽤中,系统也可以按照需要实现远程控制功能。

2 功放的基本知识2.1 功放的分类传统的功率放⼤器可以分为甲类功放(⼜称A类)、⼄类功放(⼜称B类)、甲⼄类功放(⼜称AB类)和在开关状态的丁类功放(⼜称D类)。

2.2 线性功放的⼯作原理及特点概述A类输⼊信号的连续电流在功率放⼤器流经放⼤元件,它总是在晶体管的线性区域操作,对输⼊信号的⼯作总是星期放⼤晶体管区,其优点是输出信号⽐较⼩,输出信号的动态范畴的低效率是其主要的弊端,理想的情况下,50%的效率,考虑到晶体管的饱和电压和电流的穿透消耗,功率放⼤器的最⼤效率仅仅是45%左右。

通过B类功率放⼤器输⼊信号的时间的功率器件由于在负半周期只有50%的正半周期输⼊信号的放⼤晶体管区域,输⼊信号被切断。

音频放大器的设计

音频放大器的设计

四川师范大学成都学院电路与电子技术课程设计数字音频放大器的设计学生姓名学号所在学院通信工程学院专业名称通信工程班级指导教师成绩四川师范大学成都学院二○一四年十二月课程设计任务书数字音频放大器的设计内容摘要:数字音频放大器是将输入音频模拟信号或PCM数字信息变换成PWM或PDM的脉冲信号用来控制大功率开关电路,经过低通滤波器整形实现数字信号的放大输出。

数字音頻放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器。

放大器由由三角波振荡器、前置放大电路、PWM比较器、驱动电路、功率放大电路和低通滤波器电路组成。

输入信号形成电路分PWM处理器和PDM处理两种,将输入信号的振幅变化变换成脉冲宽度的变化或脉冲密度的变化。

低通滤波器的作用是将脉冲波形整形成漂亮的模拟波形,即滤除PWM或PDM 信号的载波成分。

常采用功率损耗小的LC型滤波器。

本设计介绍了数字音频放大器的组成及原理,然后用QuartusⅡ软件进行仿真和模拟,用以验证实验。

关键词:PWM调制低通滤波数字音频The design of digital audio amplifier Abstract:Digital audio amplifier is an analog input audio signal or the PCM digital information into a PWM or PDM pulse signal for controlling the power switching circuit, low-pass digital filter shaping to achieve an amplified output signal.Also appears as a digital audio amplifier is a one bit digital to analog converter power. Amplifier by the triangular wave oscillator, preamplifier circuit, PWM comparator, the driving circuit, power amplifier and a low pass filter circuit.Input signal forming circuit of two PWM processor and sub-processor PDM, the amplitude of the input signal is converted into a variation or change in the pulse density of the pulse width changes.Low-pass filter is shaped to the pulse waveform beautiful analog waveform, i.e. the carrier component was filtered PWM or PDM signal. Often with a small power loss LC filter.This design introduces the constitution and the principles of digital audio amplifie r, and then use QuartusⅡ software simulation and modeling to verify the experiment.Keywords:PWM modulation Low-pass filtering Digital audio目录前言 (1)1 数字音频放大器的特点 (2)1.1 过载能力与功率储备 (2)1.2 功放的失真度比较 (2)2 数字音频放大器的原理 (3)2.1 数字音频放大器工作原理图 (3)2.2 数字音频放大器的组成 (4)2.2.1三角波振荡器 (4)2.2.2前置放大电路 (5)2.2.3PWM比较器 (6)2.2.4驱动电路 (8)2.2.5功率放大电路 (8)2.2.6低通滤波器电路 (9)2.2.7 电源模块 (10)3 系统仿真及问题分析 (10)4 结束语 (11)附录 (13)附录1:芯片参考资料 (13)附录2:芯片管脚图 (14)附录3:电路原理图 (15)参考文献 (16)数字音频放大器的设计前言音频放大器发展至今也有近一个世纪的历史了,时至今日音频放大器仍在不断的发展更新。

D类功放的设计原理

D类功放的设计原理

D类功放的设计原理D类功放,全称为“数字功率放大器”,是一种电子功率放大器的类型,它的设计原理基于数字信号的处理和模拟功率放大电路的协同工作。

相比于传统的A类、B类、AB类功放,D类功放具有更高的功率效率,更小的尺寸和重量,更好的线性度,以及更低的功率损耗。

下面将详细介绍D类功放的设计原理。

1.PWM调制原理D类功放的核心设计原理是采用脉宽调制(PWM)技术。

PWM是一种通过调整信号的脉冲宽度来控制平均输出功率的方法。

D类功放通过将原始的模拟音频信号转换为数字信号,并通过比较器产生一个与模拟信号频率相同的矩形波,然后根据输入音频信号的幅值调整矩形波的脉宽,最后通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。

2.数字信号处理D类功放的设计中需要进行数字信号处理。

首先,输入的模拟音频信号需要经过模数转换器(ADC)转换为数字信号,然后通过数字信号处理器(DSP)进行数字信号的滤波、均衡、增益控制等处理,最后再经过数字模数转换器(DAC)转换回模拟信号。

3.比较器比较器是D类功放中的一个关键组件,用于将模拟音频信号与产生的PWM矩形波进行比较。

比较器的作用是根据输入信号的幅值调整PWM信号的脉宽,从而控制输出功率。

比较器通常由操作放大器和参考电压产生器组成。

4.滤波器在PWM调制之后,需要通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。

滤波器的作用是去除PWM信号中的高频分量,保留音频信号的低频成分。

常见的滤波器类型包括低通滤波器和带通滤波器。

5.输出级D类功放的输出级通常采用开关管(如MOSFET)构成。

开关管的特点是具有较低的开通电阻和较高的关断电阻,从而实现更小的功率损耗和更高的功率效率。

输出级通常由多个开关管组成,根据功率需求可以并联或串联排列。

输出级的设计需要考虑电压和电流的控制,包括过电压和过电流的保护。

6.反馈控制为了提高D类功放的线性度和稳定性,通常需要采用反馈控制。

通过对输出信号与输入信号进行比较,调整PWM信号的脉宽和幅值,以使输出信号尽可能接近输入信号。

LM1036音频功率放大器的设计

LM1036音频功率放大器的设计

LM1036音频功率放大器的设计
LM1036音频功率放大器是一种集成电路,适用于汽车音响、家用音
响等音频放大器设计。

它具有调音功能,可以通过调节音量、低音、高音
等参数来实现音频效果的调节。

在设计音频功率放大器时,需要考虑电路
的稳定性、音质、功率输出等因素。

下面我将介绍LM1036音频功率放大
器的设计步骤。

首先,确定设计要求。

在设计音频功率放大器时,需要确定输入电压、输出功率、失真度等参数。

根据设计要求选择LM1036作为音频放大器的
芯片。

其次,设计电路图。

根据LM1036的数据手册,设计音频放大器的电
路图。

电路图主要包括LM1036芯片、输入输出接口、电源接口、音量控
制接口等部分。

在设计电路图时,需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力。

接着,制作PCB板。

根据电路图设计PCB板,布线和焊接电路元件。

在制作PCB板时,要留意布线的合理性和元件的连接正确性。

确保电路的
连接正确,没有短路或断路。

然后,调试电路。

制作好PCB板后,进行电路的调试。

连接电源并测
试音频输入输出接口,调节音量、低音、高音等参数。

在调试电路时,可
以通过示波器等仪器来监测输出波形,调节参数,使输出波形符合设计要求。

最后,测试音频效果。

经过电路调试后,进行音频效果的测试。

播放
不同音频文件,测试音频效果的清晰度、音质等参数。

根据测试结果调整
参数,达到最佳音频效果。

数字功放原理

数字功放原理

数字功放原理数字功放(Digital Power Amplifier)是一种基于数字信号处理技术的功放系统,它将模拟音频信号转换为数字信号,并在数字域内进行精确的处理和放大。

与传统模拟功放相比,数字功放具有功率效率高、体积小、重量轻、功率密度高、失真低等优势。

数字功放的工作原理主要包括两个关键环节:数字信号处理和功率放大。

在数字信号处理方面,模拟音频信号首先经过A/D转换器(模数转换器),将其转换为二进制数字信号。

然后,数字信号经过数学算法和滤波器等处理器件,进一步削弱或放大、滤波和修正等,以实现各种音频特性的调整和优化。

例如,可以调整频率响应、相位特性、失真、降噪等,以及实现均衡、混响、环绕声等音效处理。

在功率放大方面,数字信号经过数字的放大器模块(Digital Power Amplifier Module),实现对信号的放大和驱动。

数字功放采用数字信号直接驱动功放器件(如MOSFET等)的方式,通过PWM(脉宽调制)技术,将数字信号转换为相应的高速开关脉冲信号。

这些高速开关脉冲信号通过功放器件,经过放大和滤波处理后,再次转换为模拟信号,通过输出端口输出。

数字功放的核心技术包括高效的PWM技术、高速的功放器件、数字信号处理算法等。

高效的PWM技术可以实现高效的能量转换和功率放大,提高功率放大的效率和性能。

高速的功放器件能够实现更精确和快速的信号放大和响应,减少失真和噪声。

而数字信号处理算法的优化则可以实现更精确、准确和高保真度的音频处理和放大。

总结起来,数字功放通过数字信号处理和功率放大的两个主要环节,将模拟音频信号转换为数字信号,并在数字域内进行精确的处理和放大,从而实现高效、高保真度的音频放大。

该技术在音响设备、汽车音响等领域得到广泛应用,并逐渐取代传统的模拟功放。

音频功率放大器的设计

音频功率放大器的设计

音频功率放大器的设计
一、音频功率放大器
1、定义
音频功率放大器(PA)是一种用于提高音频设备输出功率的设备,以增加音频系统的响度。

它可以将低功率信号变成足够大的信号,能够推动音箱或拓展环境的响度。

通过调整音频功率放大器的参数,可以改变音频系统的响度和声学特性。

2、类型
音频功率放大器可以分为两类:模拟功率放大器和数字功率放大器。

模拟功率放大器是一种传统的音频放大器,它主要用于推动音箱。

数字功率放大器是一种现代化的音频放大器,它使用数字信号处理技术,能够提供更高的响度和更低的热损耗。

3、设计
(1)模拟功率放大器
模拟功率放大器的设计原理基于晶体管效应放大器(CEA)。

CEA可以将低功率的输入信号放大,使其达到足够大的功率,从而推动音箱。

CEA的典型设计利用晶体管的互补对称原理,使用NPN型和PNP型晶体管组合,来提高其响应时间和低频性能,并能够有效抑制回音和失真。

(2)数字功率放大器
数字功率放大器的设计利用数字信号处理(DSP)技术,以获得更高的响度和更低的热损耗。

它采用噪声抑制技术,可以减少噪声干扰,从而提高声音质量。

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本科生毕业论文(设计)题目: 数字功放的设计姓名: 江丹学院:专业:班级:学号:指导教师:2014 年5月 25 日目录引言 (2)1功放简介与发展现状 (3)1.1 功放的种类 (3)1.1.1 A类功率放大器 (3)1.1.2 B类功率放大器 (3)1.1.3 AB 类功率放大器 (3)1.1.4 D类功率放大器 (4)1.2数字功放的发展现状 (4)2 数字功放的基本原理及电路组成 (5)2.1 数字功放的工作原理 (5)2.2 数字功放的电路组成 (6)3 各模块电路设计 (7)3.1 前置放大电路 (7)3.2 三角波产生电路 (8)3.3 比较器电路 (9)3.4 驱动电路 (10)3.5 功放与低通滤波电路 (11)3.6 直流稳压电源 (13)4 功能仿真与数据分析 (12)4.1各电路仿真结果 (12)4.1.1前置放大信号 (12)4.1.2 三角波信号 (13)4.1.3 PWM码 (13)4.1.4 经过功放管的PWM码 (13)4.4.5还原出的音频信号 (14)4.2 数据计算与分析 (14)4.2.1 电压放大倍数 (14)4.2.2 效率 (14)4.2.3 通频带宽度 (15)5数字功放干扰抑制 (15)6 D类功放的发展与技术展望 (16)6.1 D类功放的不足 (16)6.2 D类功放的最新发展——T类功率放大器 (16)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (18)附录 (19)数字功放的设计电子信息工程专业学生摘要:在日常生活中,我们已经感受到了电子技术给我们带来的便捷。

在我们使用的各类电子设备中,数字功放正发挥着其不可替代的作用。

所以设计出功能优异的数字功放已经是各大电子器件制造商的迫切任务。

本文从数字功放的基本原理出发,着重介绍了它的各个电路组成部分。

利用Multisim软件对所设计的电路进行功能仿真,并且达到了预期的效果。

在实际电路中,针对其产生的电磁干扰提出了一些抑制方法。

最后数字功放的发展趋势进行了简要描述。

关键词:PWM码门驱动电路滤波电路电磁干扰引言随着科学技术的不断发展,各种各样的电子产品层出不穷,例如笔记本电脑、移动通信终端、音箱等。

这些事物的出现极大的丰富了我的日常生活,给我们的工作带来了很多便捷。

然而,要使这些产品正常工作,数字功放是不可或缺的。

数字功放其功放管的工作在导通和截止状态,如果输入信号使功放管处在导通状态,此时在理想状态下晶体管的内阻近似为零,所以管子两端没有压降,自然就不会产生功率消耗;如果输入信号使晶体管处在截止状态,那么晶体管的内阻就为无穷大,流经管子的电流就为零,也没有功率消耗。

所以,晶体管在控制电路工作时是不会消耗功率的,这正是功放管能够达到比较高的效率的原因之一。

正是由于数字功放的优越性能,所以它被广泛应用于电子设备中。

因此,设计出符合要求的数字功放就显得格外重要。

1功放简介与发展现状1.1 功放的种类1.1.1 A类功率放大器A类功放又称为甲类功放,如图1.1(a),对于此放大器的功率输出管,必须将其Q值设置在直流负载线的中点部分,因为这部分的线性最佳。

这样输人信号在正负两个半周期内都能够使放大管在线性放大状态下工作,这时其导通角为360°。

随之带来的问题就是能量转换效率很低,电路的最高效率也只有25%,并且需要两种晶体管交替互补才能使整个周期都处在放大状态,也不可避免地产生交越失真。

在没有输入信号时,对于A类功放电路任然需要消耗能量,所以此时能量转换效率为零。

正是因为一个A类放大器的能量转换效率低,因此它主要用于电压放大,在功率放大器电路中少用。

1.1.2 B类功率放大器B类功率放大器又叫乙类功放如图1.1(b)。

将其静态工作点Q设置在电压最大和电流为零的截止点上,这样它的导通角就为180°。

工作的方式为,当输人信号时,输入信号的正半周处在管子的导通区从而被放大,而负半周就被截止了。

也就是说,B类功放只能将的输入信号的正半周期进行功率放大,由于此电路的导通角只有一个输入信号周期的一半,只有用两只管子组成互补推挽级电路才能完成放大,只用一只管子是很难对音频信号进行放大的。

在工作时,其中一只管子将正半周信号进行放大输出,另一只管子则将负半周信号放大输出,这样组成一个完整的信号输出。

但是问题出现了,两个半周信号在正负周期的临界点处由于衔接得不是太好就易出现信号失真。

由于这种失真发生在一个信号的零电平处,它被称为过零失真。

在放大音频信号时,播放器就会产生开关噪声。

静止时工作电流为零,并且必须采用推挽工作方式是B类放大器的重要特征。

值得注意的是,它的效率可以达到70%-80%,这在功放电路中是很高的,B类功放的设计思路可以运用于其它功放的改进电路当中。

1.1.3 AB 类功率放大器此类功放在设计时将工作点Q设置在A类和B类之间并且相对靠近B类处,如图1.1(c),这样其导通角就为200°左右,像B类功放一样,由于单管不能完整地对输入信号进行放大,所以也就必须采用互补推挽工作模式。

正是由于互补的两只管子它们的导通角均大于180°,从而把输出信号合并在一起就会产生一个重叠区。

两只管子工作的切换点正好就处在这个重叠区中,所以就不担心因衔接不好而产生的开关噪声。

导通角大于180°,采用互补推挽工作是该类功放的显著特征。

需要提及的是,在输人信号很小,以至于小到在多余的20°内放大都不失真时,管子的工作状态就与A类相同了。

此时AB类功放就成为A类放大器了。

所以AB类放大器非常适合对小信号进行放大。

它的工作条件是必须将两只管子配对使用,来抑制过零失真。

1.1.4 D 类功率放大器D 类功率放大器是基于离散时间放大器设计思想的,人们对它研究近一个半世纪的时间,直到1970个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS )后,实现了开关器件的高性能,开发了一个D 类功率放大器频带宽,这才研发出宽频带的D 类功率放大器。

PWM 调制方式非常直观,信号幅度越高时,脉冲宽度就越宽。

同时低通滤波器对信号具有积分作用,正脉冲幅度宽,积分的时间长,输出的电压就相应增高。

这样,采用一个LC 积分电路,就能将放大的PWM 信号转化成模拟信号,实现音频信号的数模转换。

因为这些数字信号变换于集成电路中进行,无需外部设备的帮助,且它不需要一个统一的格式,所以各厂家可以用最好的方法来开发,使用者只需将模拟信号输入然后在开关管恢复输出信号。

(a )A 类 (b )B 类 (c )AB 类 图1.1 功放输入输出特性1.2数字功放的发展现状功放的研制已经具有一个世纪的历史,伴随着大规模集成电路的不断发展,各大集成电路制造商正研制出一些性能优越的数字功放。

它还为消费电器、音响和通讯厂家提供OEM 技术,这些产商在其官方网站上提供全面而详细的技术说明文件、产品说明、图片等。

索尼、夏普、东芝、苹果、爱立信等都在自己的高级产品中运用数字功放,如苹果电脑的哈曼·卡顿音箱的放大器就采用了T 类放大芯片。

第一代D 类功放的出现证实了功放的概念与优越性能,但距离市场化却经历了很长的时间。

1999年底,丹麦和美国合资的TaeTAudio 公司推出的高保真数字功率放大器的创新,这是D 类功率放大器市场化的象征。

第二代D 类功放由于经过体积改造,功耗特别低,价格也十分合理而受到广大消费者的青睐。

第二代D 类功放制造商生产出了一系列产品,并在第一代D 类功放的基础上将相对简单的PWM 和外置滤波器以及集成的输出级组合在一起。

输出信号 输出信号 输出信号 输入信号 输入信号 输入信号第三代D类功放其特点是更小和更简单,这是OEM生产者与D类芯片设计者之间共识。

OEM生产商对市场的深入了解,反馈的芯片制造商,解决在过去设计的重要缺陷,这也使得新一代的产品与市场需求一致,更容易被消费者所接受。

2 数字功放的基本原理及电路组成2.1 数字功放的工作原理D类功率放大器的工作方式主要是根据输入信号幅度的变化在时间轴上进行量化,从而将输入信号变换为数字信号,这种模数变换通常可以采用脉冲宽度调制和△Σ调制等方式,其优点是能改善嗓声特性和实现宽带化。

首先要将输入的模拟信号通过变换转化成脉冲宽度调制码PWM或脉冲密度调制码PDM。

要得到PWM码只需要将原输入信号与用一个高频三角波进行电压比较即可。

当输入的模拟信号大于三角波的幅度时,比较器输出高电平,当三角波电压上升到大于输入的模拟信号时,比较器就会输出低电平。

可见输入信号电平越高那么对应输出的脉冲宽度就宽,输入信号电平越低那么对应输出的脉冲宽度就窄,这种根据输入电平高低而决定的输出脉冲宽度的码制就是所谓的PWM码。

如果采用三角波的频率更高,那么可以将PWM码转化成脉冲密度调制PDM码,很明显输入电平高那么脉冲密度就大,输入电平低则对应的脉冲密度就小。

这种PDM码与数字音频中常用的1 bit调制很相似,所以在集成数字功放芯片中,更多的是采用PDM码。

然后将PWM码或PDM码通过门驱动电路,而门驱动电路可以控制开关功放管的导通和截止,在开关功放管输出端就得到与PWM或PDM相类似的脉冲信号,并且输出脉冲幅度可以达到电源电压,电流驱动能力非常强这样就降低了后续电路的功耗。

最后,将脉冲信号转换成模拟信号,我们可以设计一个LC低通滤波器,它可以把一个脉冲宽度和密度转换为相应的电压的大小。

当脉冲宽度大,电容器的充电时间较长,对应高的积累电压,反之电压就低,从而把加载脉冲中的模拟信号还原出来。

如果将数字音频信号进行放大,则与三角波信号比较就可以被消除,采用数字信号处理技术将数字音频转换不同格式为PWM或PDM编码,其它的步骤与放大模拟信号是类似的。

由于缺乏快速的大功率开关管,并且在大功率时LC 低通滤波器的要求很高加之受到高频辐射等问题的影响,故在设计出此种电路的相当长的时间后,却没有很快面向广大市场。

近年来随着电子器件行业的飞速发展,快速低电压控制大电流的MOSFET管已经相当普遍,开关特性、截止时的漏电流和导通时的饱和压降都大为提高,器件的问题得到解决。

图2.1 数字功放基本框图2.2 数字功放的电路组成如果输入的信号是模拟信号,这时需要将其通过一个前置放大电路,提高其电压增益,然后将其输入到电压比较器中与三角波信号进行比较,从而产生PWM 信号。

再经过门驱动器件的驱动后控制开关元件的开启和关闭。

这时得到放大了的PWM 信号。

要想将其恢复成模拟信号,就必须这个信号输入到相应的LC 低通滤波器中。

当输入的是数字信号,那么将其输入到比较器中与三角波信号进行比较就可以省略了。

其后续的原理与模拟信号输入的原理是相同的。

如图2.2所示的就是数字功放的电路组成。

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