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D类音频功率放大器的研究与设计

作 者: 徐景
导 师: 周健军;方乐章
学 校: 上海交通大学
专 业: 软件工程
关键词: D类放大器 脉宽调制 行为级模型 增益控制 非交叠 咔嗒声和砰然声
分类号: TN722.75
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 78次
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内容摘要


与传统音频放大器比较,D类放大器具有低功耗、高效率的特点,使其被应用到音频领域。随着D类放大器技术的不断进步,现在的D类音频功率放大器可以使失真做得很低,保证了输出的音质,从而将逐渐成为音频功放的主流。本文中,首先分析了脉宽调制(PWM)技术及D类放大器的相关原理。阐述了占空比与输出级电源电压直接关系到最终的输出功率,同时对负反馈环路和桥接负载结构进行了研究。为了能更好的理解D类放大器,通过行为级模型对其工作原理进行了初步的分析。然后从系统角度出发,对D类放大器的各种性能指标作了分析和确定,包括效率、输出功率、温度、功放的增益及高通/低通滤波器。由于D类音频功率放大器中最主要的模块为PWM调制器,因此将用VerilogA行为级描述语言对该系统进行功能性仿真。在设计调制器的电路中,主要关注高性能运算放大器(可应用于前级放大器和积分器)、增益控制电路、比较器、非交叠逻辑电路等。对这些电路进行了详细的设计,并进行相应的仿真。最后针对音频功率放大器中的Click-and-Pop问题进行了深入的探究,从分析其产生的原因入手,进而提出相应的解决方案,并对各种主要工作模式变化时的控制信号次序进行合理的安排,然后进行了相应的仿真。本设计采用15V工艺,250KHz的开关频率,去实现输出功率为10W的D类音频功率放大器。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-10
  1.1 D 类音频功率放大器的由来  8-9
  1.2 D 类放大器的应用及国内外现状  9
  1.3 本人工作重点及创新点  9-10
2 D 类放大器的基本工作原理  10-17
  2.1 D 类放大器的基本概念  10-15
  2.2 D 类放大器工作原理的实际分析  15-17
3 系统分析与设计  17-28
  3.1 效率的确定  17-18
  3.2 输出功率的确定  18
  3.3 温度的考虑  18-19
  3.4 增益的确定  19-20
  3.5 高通/低通滤波器的考虑  20-23
  3.6 PWM 调制器的系统设计  23-28
4 电路设计与仿真  28-62
  4.1 高性能运算放大器的设计  28-36
  4.2 增益控制模块设计  36-41
  4.3 滤波器的设计及仿真  41-43
  4.4 比较器的设计  43-48
  4.5 非交叠逻辑电路的设计  48-49
  4.6 Click-and-Pop 问题的研究及解决方案  49-62
5 总结  62-63
附录1  63-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
攻读学位期间发表的学术论文目录  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 放大技术、放大器 > 放大器 > 放大器:按作用分 > 功率放大器
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