高效音频功率放大器设计
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。
2001年全国设计大赛D题高效率音频功率放大器
2001年全国设计大赛D题：高效率音频功率放大器1.引言音频功率放大器是无线电、音响系统等领域中常见的设备,其功能是将音频信号放大到足够大的功率，以驱动扬声器产生所需的音频声音。
然而，传统的音频功率放大器存在效率低下的问题，造成了能源的浪费和不良的热量产生。
因此，本文将介绍一种2001年全国设计大赛D题中所要求的高效率音频功率放大器设计。
2.设计目标本设计的目标是开发一种高效率的音频功率放大器，具有以下特点：•高功率放大能力，以满足不同应用环境的需求；•高效能的设计，以减少能源浪费和热量产生；•保持良好的音频信号质量，以实现清晰、准确的音频输出。
3.设计原理本音频功率放大器的设计基于A类放大器的基本原理,通过合理的电路设计和选取高效率的元器件来实现高效能的目标。
3.1A类放大器原理A类放大器是一种线性放大器,通过将输入信号与能量源交叉驱动扬声器，实现信号放大。
在A类放大器中，当输入信号为零时，输出的功率也为零，因此功率效率非常低。
为了提高功率效率，本设计中采用了一种改进的A类放大器设计。
3.2改进的A类放大器设计改进的A类放大器设计使用了开关电源的技术，以提高功率效率。
设计中采用了一个高频开关电源作为电源输出，并通过负反馈控制电压幅值来实现音频信号的放大。
开关电源可以在开关时工作在饱和或截止状态，这样可以极大地提高功率效率。
3.3元器件选取为了实现高效率和良好的音频信号质量，本设计中选取了优质的电子元器件。
其中，功放芯片选取了高效率和低失真的集成功放芯片，以保持音频信号的清晰度和准确性。
止匕外，也选取了高效率的开关电源，并通过合理的电路布局和细致的连接来减少信号的噪声和干扰。
4.设计实施本设计的实施包括以下几个关键步骤：1.电路设计：根据设计要求，绘制出高效率音频功率放大器的电路图。
在设计中，需要考虑输入和输出接口、负反馈电路、功放芯片和开关电源的选取。
2.元器件选取：选择高质量的功放芯片和开关电源，以确保高功率放大和高效能的实现。
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]。
音频功率放大器设计报告
音频功率放大器设计报告1. 简介音频功率放大器是一种用于放大音频信号的电子设备，通常用于音响系统、电视和无线电等设备中。
本报告介绍了一个音频功率放大器的设计过程和实现。
2. 设计目标本次设计的目标是实现一个功率放大器，能够放大音频信号并输出高质量的声音。
以下是设计要求：- 输入电压范围：0.2 V - 2 V- 输出功率范围：10 W - 50 W- 频率响应范围：20 Hz - 20 kHz- 输出失真率低于1%3. 设计步骤3.1 选择放大器类型根据设计目标，我们选择了类AB功率放大器作为设计方案。
该放大器能够提供高质量的放大效果，并且具有较低的失真率。
3.2 电路设计经过电路设计和计算，我们决定使用以下主要元件：- BJT（双极型晶体管）：NPN型三极管- 电容和电感：用于构建频率响应滤波器- 可调电阻：用于调节放大器的增益和偏置- 电源电路：用于提供适当的电压3.3 PCB设计为了实现电路的稳定性和可靠性，我们进行了PCB（Printed Circuit Board）设计。
通过将元件布局在PCB上并进行连接，可以减少干扰和噪声。
3.4 元器件选择根据设计需求和可靠性要求，我们选择了适当的元器件进行组装。
在选择元器件时，我们重点考虑了其性能指标、价格和供应情况。
3.5 调试和测试完成电路装配后，我们进行了调试和测试。
通过连接音频信号源、功率负载和测试仪器，可以确保放大器能够正常工作，并且满足设计要求。
4. 结果和讨论经过测试，该音频功率放大器满足了设计要求，并且具有很好的音质和稳定性。
其输出功率范围为10 W至50 W，输入电压范围为0.2 V至2 V，频率响应范围为20 Hz至20 kHz。
失真率低于1%，音质清晰、饱满。
5. 总结在本次设计过程中，我们成功实现了一个高性能的音频功率放大器。
通过选择合适的放大器类型、进行电路设计和PCB设计、选择优质的元器件以及进行严格的调试和测试，我们达到了设计要求。
高效音频功率放大电路设计 精品
高效音频功率放大电路设计摘要当今家庭影院、音响系统、立体声唱机、MP3、MP4等已经深入了人们的生活，各类功率放大器在电子产品中更是得到了巨大发展，人们在追求高保真度音频功放的同时，也希望功放兼有大的输出功率和高效率。
因此，设计一种失真度小、输出功率大、效率高、低成本的音频功放具有很重要的现实意义。
论文首先对音频功放电路进行了研究，比较了各种功放电路的优缺点，根据设计要求，确定了符合要求的功放电路形式.ABSTRACTAudio Power Amplifier is widely used in high performance audio systems，stereophotographs，servo amplifiers,MP3 and MP4.Nowadays,people emphasize highpower andhigh efficiency as well as high fidelity feature of audio power amplifier.So it’s worth to designan Audio Power Amplifier with the features of high power and high efficiency.Firstly,I conducts the research and concrete analysis to the audio frequency poweramplifier that contains dependence sources,including concrete program flow and Definitionform of circuit.2音频功率放大器的分类及特点音频功率放大器，从电路结构上来分有:OTL、OCL、BTL;从电路的工作点来分:A 类、B类C类和D类。
A类、AB类、B类和C类是线性功率放大器又称经典功率放大器，它们的差别在于偏置情况不同。
高效率音频功率放大器设计
高效音频功率放大器摘要：本电路主要由开关电源、功率放大电路、信号变换电路、输出功率显示电路和保护电路。
为确保高效率，功率放大部分采用D类功率放大电路。
利用开关电源转换，在单5V供电的情况下输出功率大于1W，输出波形无明显失真，平均效率在65%左右。
在借助由单片机控制的数显电路显示输出幅度，电路简单合理。
关键字：D类功放；PWM调制电路；高效率方案论证：PWM调制电路方案一：利用高速比较器将高频三角基波与外接输入正弦波信号进行比较产生与输入模拟信号幅度想对应脉宽的高频PWM脉冲信号。
电路包含三角波发生器和比较电路两个部分。
缺点：器件太多，电路复杂。
方案二：利用NE555定时器的PWM调制电路直接输入模拟信号并在电路内部产生PWM调制信号。
优点：所含器件少，电路简单。
综合考虑，选择方案二。
滤波电路方案一：二阶巴特沃式无源低通滤波器。
巴特沃式滤波器结构简单，消耗功率较小，且在通频带内波动很小。
方案二：二阶切比雪夫无源低通滤波器。
切比雪夫边沿很陡峭，对20K以上信号抑制较好，通频带内有波动。
综合考虑，选取结构更简单，通频带更平坦的方案一。
检波电路方案一：由二极管和电压跟随器组成二极管峰值检波电路。
当输入电压正半周时，检波管导通，对电容充放电，适当的选择电容值，使电容的充电速度大于放电的速度，这样电容两端的电压可以保持在最大电压处，从而实现峰值检波。
方案二：采用AD637真有效值检波电路。
AD637不需很多外围电路。
值需要的是一个电容器来规定平均时间值，这个电容决定有效值检波的低频精度，纹波水平和解决时间。
该AD637是一个完整的高精度单片均方根到直流转换器，计算真效值价值的任何复杂的波形，不到1 ％额外的错误带宽600KHz的200mv信号和8MHz的高于1V的信号。
0 V至第2 V输入有效值综合考虑采用精度更高，电路更简单的方案二。
总体方案设计：本电路总体设计方案为：前级输入缓冲放大；PWM调制信号产生电路；脉冲推动驱动电路；MOSFET开关放大电路；滤波电路;真有效值转换电路；电压前置缓冲放大：采用OP07先放大33倍再接衰减电路，实现电压放大1—20连续可调。
高效音频功率放大器
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 真有效值转换器选用高精度的AD637芯片，其外围元件少，频带宽，
精度高于0.5%。 单片机系统用于对有效值转换后的模拟信号进行A/D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。 真有效值转换电路如下：
短路保护电路
三、在导入PCB图时应特别注意检查原理图绘制是否有误，比如说两条交叉 导线的绘制在交叉处是否会产生结点，如果产生了错误的结点应将线条重新 删除再连线，而不能简单地将结点删掉保存即可，那样错误依然存在。
四、在画PCB时特别是连接电源和地网络时要注意整个网络连通，以免在以 后的测试中由于一些不应该的小错误造成你的器件不能工作。
五、制板尽量采用单面板，这样爆光、洗板较双面板来说都容易一些，可以 避免洗板不干净造成电路工作不正常或者芯片发热的情况。
谢辞
❖ 最后非常感谢王老师在设计过程对我们的耐 心指导。同时也非常谢谢各位同学给予我们 的帮助。
我们使用双运放LM324构成三角波电路,U6A与R89组成为施 密特触发器,U6B与电容组成一个积分电路.施密特触发器产生一 个方波,其高电平电压为VCC,低电平为0,积分电路的输入为方波 时,输出是一上升沿速率与下降沿速率相等的三角波,如路如下图 所示:
LM324
R126
R127
RPot1
2.2K
R104
Res2 RPot1 2.4K 20K C41
Cap Pol1 4.7uF
-12V
R95 Res2 5K
R102 Res2 R103 10k
Res2 5K
U6C 9 LM324
8 10
+12V R99
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 AmplifierABSTRACTIn 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目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 音频功率放大器概述 (1)1.2 D类音频功率放大器的发展 (2)1.3 本论文的主要工作及主要内容 (3)2 音频功率放大器 (4)2.1 音频功率放大器的指标 (4)2.1.1 THD+N指标 (4)2.1.2 功率放大器的效率η (4)2.1.3 最大输出功率（POCM） (4)2.1.4 脉冲宽度调制（PWM） (5)2.1.6 转换速率 (6)2.2 功率放大器的分类 (6)2.2.1 A类放大器 (6)2.2.2 B类放大器 (7)2.2.3 AB类放大器 (8)2.2.3 D类放大器 (8)2.2.4 T类放大器 (9)3 D类功率放大器 (10)3.1 D类放大器原理 (10)3.2 D类放大器的系统分析 (11)3.3 综合比较 (12)4 D类音频功率放大器的设计 (13)4.1设计任务与要求 (13)4.1.1 设计任务 (13)4.1.2 设计要求 (13)4．2方案论证与比较 (13)4.2.1 脉宽调制器（PWM） (13)4.2.2 高速开关电路 (14)4.3 各部分电路分析与计算 (15)IV4.3.1 脉宽调制器 (15)4.3.2前置放大器电路 (17)4.3.3 驱动电路 (17)4.3.4 H桥互补对称输出电路 (18)4.3.5 低通滤波器 (19)4.3.6 系统整体分析 (19)4.4模块仿真 (19)4.4.1 前置放大电路 (20)4.4.2 比较器电路 (21)4.4.3 H桥互补对称输出及低通滤波电路 (22)4.5 系统测试 (24)4.5.1 测试步骤 (24)4.5.2 测试工具 (24)4.5.3 三角波产生电路测试 (24)4.5.4 PWM脉宽调制模块的测试 (25)4.5.5 调制与解调测试 (25)4.5.6 系统测试 (26)4.5.7 系统数据分析 (27)4.5.7 系统分析 (28)5 总结 (29)5.1 收获 (29)5.2 总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录Ⅰ系统原理图 (33)附录Ⅱ系统PCB图 (34)1 绪论1.1 音频功率放大器概述音频功率放大器是MP3播放器、笔记本电脑、手机以及便携式DVD等消费类电子产品中应用最广泛的组件之一，有很大的市场。
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论文题目高效音频功率放大器设计学校：长春理工大学指导教师姓名：白端元高效音频功率放大器第一章设计任务与要求第一节：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。
第二节：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。
第三节说明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。
第二章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。
第一节高效率功率放大器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a. 输出方式方案一：选用推挽单端输出方式(电路如图4所示)。
电路输出载波峰-峰值不可能超过5V电源电压，最大输出功率远达不到题目的基本要求。
图4 高速开关电路方案二：选用H桥型输出方式(电路如图5所示)。
此方式可充分利用电源电压，浮动输出载波的峰-峰值可达10 V，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。
图5 高速开关电路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：采用两个相同的二阶Butterworth低通滤波器。
缺点是负载上的高频载波电压得不到充分衰减。
方案二：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。
第二节信号变换电路由于采用浮动输出，要求信号变换电路具有双端变单端的功能，且增益为1。
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。
第三节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，原理框图如图6所示，但算法复杂，软件工作量大。
图 6 功率测量电路方案二：由于功放输出信号不是单一频率，而是20 k Hz 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，先得到音频信号电压的真有效值。
再用A/D转换器采样该有效值，直接用单片机计算平均功率(原理框图如图7所示)，软件工作量小，精度高，速度快。
图7 功率测量电路第三章主要电路工作原理分析与计算第一节 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8 所示。
图9 为工作波形示意，其中(a)为输入信号；(b)为锯齿波与输入信号进行比较的波形；(c)为调制器输出的脉冲(调宽脉冲)；(d)为功率放大器放大后的调宽脉冲；(e)为低通滤波后的放大信号。
图8 D类放大器的工作原理图9 D类放大器的工作波形示意图第二节 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。
该电路我们采用满幅运放TLC4502及高速精密电压比较器LM311来实现(电路如图10所示)。
TLC4502不仅具有较宽的频带，而且可以在较低的电压下满幅输出，既保证能产生线性良好的三角波，而且可达到发挥部分对功放在低电压下正常工作的要求。
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，使用四阶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。
电路参数的计算：在5V单电源供电下，我们将运放5脚和比较器3脚的电位用R8调整为2.5 V，同时设定输出的对称三角波幅度为1 V(Vp-p ＝2V)。
若选定R10为100 kΩ，并忽略比较器高电平时R11上的压降，则R9的求解过程如下：取R9为39 kΩ。
图10 三角波产生电路选定工作频率为f=150 kHz，并设定R7+R6=20kΩ，则电容C3的计算过程如下:取C4=220 pF，R7=10kΩ，R6采用20 kΩ可调电位器。
使振荡频率 f 在150 kHz左右有较大的调整范围。
图11 比较器电路②比较器。
选用LM311精密、高速比较器，电路如图11所示，因供电为5V单电源，为给V+=V-提供2.5V的静态电位，取R12=R15，R13=R14，4个电阻均取10 kΩ。
由于三角波Vp-p=2V，所以要求音频信号的Vp-p不能大于2V，否则会使功放产生失真。
⑵前置放大器电路如图12所示。
设置前置放大器，可使整个功放的增益从1～20连续可调，而且也保证了比较器的比较精度。
当功放输出的最大不失真功率为1W时，其8Ω上的电压Vp-p=8V，此时送给比较器音频信号的Vp-p值应为2V，则功放的最大增益约为4（实际上，功放的最大不失真功率要略大于1W，其电压增益要略大于4）。
因此必须对输入的音频信号进行前置放大，其增益应大于5。
前放仍采用宽频带、低漂移、满幅运放TLC4502，组成增益可调的同相宽带放大器。
选择同相放大器的目的是容易实现输入电阻Ri≥10kΩ的要求。
同时，采用满幅运放可在降低电源电压时仍能正常放大，取V+=Vcc/2=2.5V，要求输入电阻Ri大于10kΩ，故取R 1=R 2=51k Ω，则R i =51/2=25.5k Ω，反馈电阻采用电位器R 4，取R 4=20k Ω，反相端电阻R 3取2.4k Ω，则前 置放大器的最大增益Av 为图12 前置放大器电路调整R 4使其 4 .220 1 1 34 + = + = RR Av 增益约为 8，则整个功放的电压增益从 0～32 可调。
考虑到前置放大器的最大不失真输出电压的幅值V om <2.5V ，取V om=2.0V ，则要求输入 的音频最大幅度V im <(V om /A v )=2/8=250mV 。
超过此幅度则输出会产生削波失真。
⑶驱动电路如图13所示。
将PWM 信号整形变换成互补对称的输出驱动信号，用CD40106 施密特触发器并联运用以获得较大的电流输出，送给由晶体三极管组成的互补对称式射极跟随器驱动的输出管，保证了快速驱动。
驱动电路晶体三极管选用2SC8050和2SA8550对管。
⑷H桥互补对称输出电路对VMOSFET的要求是导通电阻小，开关速度快，开启电压图13 驱动电路图14 H 桥互补对称输出及低通滤波电路小。
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，IRFD120和IRFD9120 VMOS对管的参数能够满足上述要求，故采用之。
实际电路如图14所示。
互补PWM开关驱动信号交替开启Q 5和Q8或Q6和Q7，分别经两个4阶Butterworth滤波器滤波后推动喇叭工作。
⑸低通滤波器本电路采用4阶Butterworth低通滤波器(如图14)。
对滤波器的要求是上限频率≥20 kHz，在通频带内特性基本平坦。
采用了电子工作台(EWB)软件进行仿真，从而得到了一组较佳的参数：L1=22μH，L2 ＝47μH，C1=l.68μH，C2=1μH。
19.95 kHz处下降2.464 dB，可保证20 kHz的上限频率，且通带内曲线基本平坦；100 kHz、150 kHz处分别下降48 dB、62 dB，完全达到要求。
第三节信号变换电路电路要求增益为1，将双端变为单端输出，运放选用宽带运放NE5532，电路如图15 所示。
由于对这部分电路的电源电压不加限制，可不必采用价格较贵的满幅运放。
由于功放的带负载能力很强，故对变换电路的输入阻抗要求不高，选Rl=R2=R3=R4=20k Ω。
其增益为Av=R3/R1=20/20=1，其上限频率远超过20 kHz的指标要求。
图15 信号变换电路第四节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。
⑴真有效值转换器选用高精度的AD637 芯片(图16)，其外围元件少、频带宽，精度高于0.5％。
图16 真有效值转换电路⑵单片机系统本系统主要由89C5l 单片机、可编程逻辑器件EPM7128、A/D 转换器AD574 和键盘显示接口电路等组成。