ABSTRACT
With the development of society,the improvement of people's living standard,the sound as an ordinary household electrical appliances have already walked into thousands of households.What is the sound?The sound of the definition of what motivates you?Is an audio fancier,maybe all of a sudden it is difficult to answer this question.In fact,the sound is\playback or to enjoy high-quality electronic electro acoustic device for the music\basic composition is the sound source,power amplifier and speakers.A set of sound to be accepted,the first of its high fidelity to,namely the sound through the processing,transmission and playback process can faithfully music original content.To achieve high fidelity,the following points must be done:1,the
audio
output
signal
distortion
is
small;2,audio
equipment
in
the
technology,performance,there is a high index;3,to high fidelity listen,make the playback environment to meet the acoustic requirements,pay attention to the positioning of the speakers.Hi Fi tradition are generally two channel design,listen on the specified position,even if the eyes closed can also feel the stage the various characters or the placement of instruments.Visible,the three part plays an important role.Now I want to explore in detail is the big three--one of the power amplifier.
Therefore,this course is designed for small problems audio power amplifier,has carried on the earnest analysis,find out the main factor affecting the sound.Based on LM356 amplifier circuit design were introduced in this paper,in audio applications it can provide a very low distortion and high sound quality,also has the high gain,low power consumption,less external components.In today's society,through the continuous efforts of several generations of scientists and try,its technology is increasingly mature,can make us further understand the audio power amplifier.
Key word：Power amplifier sound quality distortion
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目 录
第一章 绪 论 ......................................................................... 1
1.1 功率放大器概述 .................................................................. 1
1.1.1功率放大器概念 ............................................................ 1 1.1.2工作原理 .................................................................. 1 1.1.3基本组成 .................................................................. 1 1.1.4三种工作状态 .............................................................. 2 1.2 数字音频功率放大器 .............................................................. 2
1.2.1数字音频功率放大器的发展现状概述 ........................................... 2 1.2.2数字功放的发展历史 ........................................................ 3 1.2.3数字功放领域的新技术 ...................................................... 3 1.2.4数字功放是专业功放的主要发展方向 ........................................... 3 1.3 模拟音频功率放大器 .............................................................. 4
1.3.1模拟音频功率放大器分类 .................................................... 4 1.4 数字功放和模拟功放对比详解 ...................................................... 5 第二章 工作原理 ....................................................................... 7
2.1 系统概述、设计思路 .............................................................. 7 2.2 系统组成与工作原理 .............................................................. 7
2.2.1 LM386的工作原理 .......................................................... 7 2.2.2注意事项 .................................................................. 9 2.2.3 LM386功能框图 ........................................................... 11 2.2.4设计电路图 ............................................................... 12 2.2.5元器件明细表 ............................................................. 13 2.2.6调试所需的仪器设备 ....................................................... 13 2.2.7设计的难点和可能出现的问题 ............................................... 13 2.2.8 出现的问题及解决方案 ..................................................... 14 2.2.9 预期达到的性能指标 ....................................................... 14
第三章 数字音频功率放大器的改进设计 ................................................... 15
3.1 调制方式的改进设计 ............................................................. 15
3.1.1传统PWM调制方案 ......................................................... 15 3.1.2改进后的双路反宽调制方案 ................................................. 16 3.2 脉宽调制器的改进设计 ........................................................... 18
3.2.1 NBDD采样方式 ............................................................ 19
第四章 总结与展望 .................................................................... 21
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参考文献 .............................................................................. 23 附表 .................................................................................. 24
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第一章 绪 论
1.1 功率放大器概述
功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
功放，是各类音响器材中最大的一个家族，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同「1」。 1.1.1功率放大器概念
功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出「2」。 1.1.2工作原理
利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大「3」。 1.1.3基本组成
功率放大器通常由3部分组成：前置放大器、驱动放大器、末级功率放大器。 1)前置放大器起匹配作用：其输入阻抗高（不小于10kΩ），可以将前面的信号大部分吸收过去，输出阻抗低（几十Ω以下），可以将信号大部分传送出去。同时，它本身又是一种电流放大器，将输入的电压信号转化成电流信号，并给予适当的放大。
2)驱动放大器起桥梁作用：它将前置放大器送来的电流信号作进一步放大，将其放大成中等功率的信号驱动末级功率放大器正常工作。如果没有驱动放大器，末级功率放大器不可能送出大功率的声音信号。
3)末级功率放大器起关键作用：它将驱动放大器送来的电流信号形成大功率信号，带动扬声器发声，它的技术指标决定了整个功率放大器的技术指标「4」。
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1.1.4三种工作状态
功率放大器按工作状态的不同，可分为甲类、乙类和甲乙类三种。甲类放大器的特点是工作点选在输出特性曲线线性区的中间位置，信号电流在整个周期内都流通，失真小但效率低，输出功率也小。乙类放大器工作点选在基极电流等于零的那条输出特性曲线上，信号电流只在半周期内流通，效率高，输出功率大，但失真严重。第三类放大器的工作点既不象乙类放大选得那样低，也不象甲类那样高，电流截止的时间小于半周期，工作性能介于甲类和乙类之间「5」。
1.2 数字音频功率放大器
数字功放的基本电路是早已存在的D类放大器（国内称丁类放大器）。以前，由于价格和技术上的原因，这种放大电路只是在实验室或高价位的测试仪器中应用。这几年的技术发展使数字功放的元件集成到一两块芯片中，价格也在不断下降。理论证明，D类放大器的效率可达到100%。然而，迄今还没有找到理想的开关元件，难免会产生一部分功率损耗，如果使用的器件不良，损耗就会更大些。但是不管怎样，它的放大效率还是达到90%以上「6」。 1.2.1数字音频功率放大器的发展现状概述
随着现代电子技术的不断发展，集成电路被广泛应用于各类电子电路中。随着近十几年来半导体技术的进步，功率放大电路也得到了飞速的发展和应用。音频功率放大电路是原理上最为基本、应用上最为广泛的功率放大电路。目前大部分音响系统中的功放都是模拟类型，传统的模拟功放按放大器的工作状态可分为：A类、B类、AB类等形式。A类、AB类功放是音响系统中最为常用的功放。传统类音频放大器的一个共同缺点是效率很低，A类音频放大器的理论效率是25%，实际效率大约为15-20%;B类音频放大器的理论最大效率是78.5%;AB类音频放大器的理论效率75%，实际效率在50-70%之间。无论A类，B类还是AB类音频功率放大器，当它们的输出功率小于额定输出功率时，效率就会明显降低，播放动态的语言、音乐时平均工作效率只有30%左右。音频功率放大器的效率低就意味着工作时有相当多的电能转化成热能，也就是说，这些类型的音频功率放大器要有足够大的散热器。在半导体设计潮流走向轻薄短小之际，不仅半导体组件本身的封装要小，整个模块的尺寸也变成决定系统客户接受与否的关键规格。全球音视频领域的数字化浪潮以及人们对音视频设备节能环保的要求，迫使人们尽快研究开发高效、节能、易于与数字化设备接口的音频功率放大器。D类数字音频放大器就是在这样的背景下兴起的。D类数字音频功率放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM(Pulse Code Modulation,脉冲编码调制）数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。由于其开关管工作于开关状态，因此具有高效率、低功耗等优点。目前，D类音频功率放大器在移动电话、平面电视、LCD显示器以及各种以电池供电的便携式游戏设备等消费类电子产品中已获得广泛的应用。在手机、PDA、MP3Player等应用中，以D类取代AB类放大器的趋势便已相当明显。数字音频功放的概念早在20世纪
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