意法半导体数字功放系列单片音频解决方案新增数字功率放大器.docx
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意法半导体数字功放系列单片音频解决方案新增数字功率放大器
意法半导体数字功放系列单片音频解决方案新增数字功率放大器
篇一：
音频功率放大器
湖南工业大学
本科毕业设计（论文）开题报告
（XX届）
学院（部）：
专业：
新浪微博：
班级：
指导教师姓名：
电气与信息工程学院测控技术与仪器冷竹紫潇君班学号：
职称：
讲师
XX年3月30日
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篇二：
D类音频功率放大器设计报告
D类功率放大器
摘要
衡量一套音响设备的主要性能一是它的频率特性指标，包括频率响应、谐波失真度和互调失真度；二是它的时间特性指标，包括瞬态响应、瞬态互调失真和阻尼系数；三是信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率（尤其第三方面的性能指标主要由功率放大器实现，传统的功率放大器主要有A类（甲类）、B类（乙类）和AB（甲乙类）。
A类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件，它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为50%，考虑到晶体管的饱和压降及穿透电流造成的损耗，A类功率放大器的最高效率仅为45%左右。
B类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为45%，它的优点是效率理想情况下可达%，但缺点会产生交越失真，增加噪声AB类（甲乙类）功率放大器是以上两种放大器的结合，使每个功率器件的导通时间在50%~100%（此类放大器目前最为流行，它兼顾了效率和失真两方面的性能指标，在设计该功率放大器时要设置功率晶体管的静态偏置电路，使其工作在甲乙类状态（随着半导体及微电子制造技术的不断发展，高速、大功率器件已越来越多，人们对音频功率放大器的要求更加趋向高效、节能和小型化，所以D类（丁类）音频功率放大器越来越受到人们的重视"此类放大器的功率器件受一高频脉宽调制（PWM）脉冲信号的控制，使其工作在开关状态，理论上其效率可达100%。
其不足之处会产生高频干扰及噪声，但若精心设计低通滤波器及合理选择元件参数，其音质效果完全能与AB类线性功率放大器相比拟。
D类开关音频功率放大器的工作基于PWM模式：
将音频信号与采样频率比较，经过自然采样，得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波，然后经过驱动电路，加到功率MOS的栅极，控制
功率器件的开关，实现放大，将放大的PWM信号送入滤波器，则还原为音频信号。
D类功率放大器的原理
D类功率放大器的工作过（转载于:
小龙文档网:
意法半导体数字功放系列单片音频解决方案新增数字功率放大器）程是：
当输入模拟音频信号时，模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频率PWM脉冲信号，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经过功率低通滤波器带动扬声器发声。
当输入PCM数字信号时，数字信号经PCM-PWM转换器，转变成为PWM脉冲信号，经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作，然后经低通功率滤波器带动扬声器工作。
音频PWM编码可以从两种途径获得，一是对模拟音频信号进行模数变换直接生成PWM数字音频；二是对其他编码的数字音频，如CD的PCM编码，通过数字信号处理技术变换成PWM音频编码。
CD和DVD碟片上输出的音频信号是数字化的，若采用普通的模拟功放机进行放大，则播放机进行解码后再经过数模变换，变成模拟音频后再送到功放电路中。
而采用数字功放（D类音频功放）后，就可把解码后的PCM数字音频信号直接进入数字信号处理电路处理成PWM码进行放大，省去了播放机中的数模变换和数字功放中的模数变换二个较贵重部分，这样不但音质受损少，成本也可降低。
D类功率放大器的电路工作方式为开关状态，其原理方块图如图1，波形图如图2所示。
输入
图1：
D类音频功率放大器原理方块图
图2：
将正弦波变为脉冲波的脉宽调制电路
从图1的结构可知，两个放大器反相连接，实际上构成推挽状态，起到开关的作用去控制与电源串联的负载回路（RL），低通滤波器LPF可以滤去脉冲波的高频部分，得到基波成分，所以实际上成为数/模（D/A）转换电路，重新将脉冲波还原成为弦波。
从电路结构看，当两支形状短路阻抗为0，开路阻抗无穷大时，电路的效率为100%。
因为扬声器是感性负载，对于高电感的扬声器如中频扬声器，D类功放可以不用接低通滤波器，直接与扬声器相联。
图2表示如何将正弦波转化为脉冲波，让脉冲波的宽度受正弦波幅度的调制，称为PWM信号，即“脉宽调制”信号。
这里没有应用一般概念的A/D变换电路，而是用一个幅度与放大的正弦信号近似的三角波，共同作为变换器输入，相当于反相比较器。
当三角波幅度大于正弦波幅度部分，变换电路输出“1”；而三角波幅小于正弦波幅时，变换电路均输出“0”；这样即将输入的正弦信号变为宽度随正弦信号波幅度变化的PWM波。
D类功率放大器使用的开关管采用功率型MOSFET，即大功率场效应管，并为保证足够的激励电压而设有驱动电路，使FET能充分的开启和关断，其电路结构如图3。
图4是PWM波的频谱，当放大单一的频率正弦波时，其频谱中除低频段存在与输入信号相同频率的基波成分外，还存在各次谐波的频谱。
因此用LPF低通滤波器就可以滤去高频谐波而得到正弦基波成分，因此，可使数模转换电路非常的简化。
图3：
功率输出级结构说明图4：
PWM波频谱
由上可知D类功率放大器效率高，发热损耗小，可以降低电源容量，减小体积和自身散热器的体积。
D类放大器的设计
当前的电子器件倾向于便携和小的尺寸，音频功率放大器采用了D类技术，D类功率放大器由于它的高效率，理论上可以达到100%，而受到关注。
D类放大器的输出级是CMOS的功率晶体管组成，提供扬声器负载需要的大量的电流，这些晶体管工作在或者是截止状态，或者是线形区，而不是饱和区，由于晶体管只是工作在周期间的一小部分是激活的，减小了开关的导通损耗。
高的效率也因此成为可能，效率受D类输出级的晶体管的导通电阻（Ron）影响。
1.前置放大电路
前置功率放大器的目的在于对输入功率放大器的各种信号进行加工处理，使其能和功率放大器的输入灵敏度相匹配。
简单的前置放大器它由外接输入耦合电容Cin确定放大器增益的输入电阻Rin级反馈电阻Rf及内部提供的共模电压VCM组成。
这部分与一般的单电源前置放大器不同之处在于其共模电压不是1/2Vcc。
由Cin及Rin决定了高通滤波器-3dB截止频率f-3dB，f-3dB与Rin，Cin的关系为：
f-3dB=1/2πCin*Rin；放大器增益AVD与Rin及Rf的关系为：
AVD=-Rf/Rin。
图5为采用差分输入方式的前置放大器的结构，音频信号U1由左端输入，经过阻直电容输入结形场效应管的栅极。
结形场效应管采用3DJ4F，运算放大器采用低噪声，高速器件NE5532，电阻，电容选用高精度，高稳定度及高质量的元件。
经实际测试其技术指标为：
输出
噪声电压小于25μV；频带宽度50-50000Hz；谐波失真小于%；转换速率大于10μs/V。
图5：
前置放大器电路
2.三角波产生电路
本电路设计所采用的三角波发生器如图6，通过使用一种定时器电路（ICM7555）来实现。
ICM7555在最高达的可变频率范围上产生一个12Vp-p方波，然后通过集成电路变换成为三角波输出。
该电路由运算放大器（HA5221）和电阻器电容网络组成。
C1
uF3.脉冲调制电路
篇三：
小功率音频集成电路功率放大电路
课程设计（大作业）报告
课程名称：
模拟电子技术
设计题目：
小功率音频集成电路功率放大电路
院系：
信息技术学院班级：
XX级计算机科学与技术2班
设计者：
学号：
指导教师：
设计时间：
~
昆明学院
昆明学院课程设计（大作业）任务书
一、设计任务与要求
查阅TDA2822集成电路资料，根据资料进行设计，确定输出功率、电源电压、外围电路元器件的参数等。
理论设计完成后，使用面包板搭建实物电路进行验证。
要求：
1．选择芯片，耦合电容，耦合电阻等组成音频放大器；
2．运用所学理论知识完成课程设计；
3.熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用原则。
4.查阅手册和上网查看文献资料，提高独立分析和解决实际问题的能力；
一、方案设计
1.设计要求的总体分析
ＴＤＡ２８２２是一款采用ＤＩＰ８封装形式的单片集成电路，主要应用于便携式录音机和收音机作双声道音频功率放大器。
它分别由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成稳压电源，由ＴDA２８２２，耦合电容，电阻组成功放电路。
基本逻辑框图如下：
ＡC220v→→
→→
↓
↓
←←←←6V
功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；驱动扬声器，使之发声；或驱动自动控
制系统中的执行机构等。
也就是把输入的模拟信号经被放大后,去推动一个实际的负载工作，所以要求放大电路有足够大的输出功率，这样的放大电路统称为功率放大电路。
而音频功率放大器的作用就是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。
当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能地小，效率尽可能的高。
随着半导体工艺,技术的不断发展,输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。
功率VMOS管的出现,也给功率放大器的发展带来了新的生机。
总之，功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率,故功率放大器应具有以下几个主要特点：
1.输出功率要足够大，◇工作在大信号状态下，输出电压和输出电流都很大.要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率。
2.效率要高功率放大器实质上是一个能量转换器，它是将电源供给的直流◇
能量转换成交流信号的能量输送给负载，因此，要求转换效率高。
在直流电源提供相同直流功率的条件下，输出信号功率愈大，电路的效率愈高。
3.非线性失真要小功率放大器是在大信号状态下工作，电压，电流摆动幅◇
度很大，而且由于三极管是非线性器件，在大信号工作状态下，器件本身的非线性问题十分突出。
因此，输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真，在实际应用中，要采取措施减少失真，使之满足负载要求。
2.设计系统方案
（1）、收集TDA2822集成电路资料
TDA2822是小功率集成功放，其特点是：
工作电压低，低于2V时仍能正常工作，集成度高，外围元件少，音质好。
TDA2822广泛应用于收音机、随身听、耳机放大器等小功率功放电路中。
（2）、TDA2882M基本信息
工作温度范围:
-40°Cto+150°C针脚数:
8封装类型:
DIP功率,有效值:
2W器件标号:
2822器件标记:
TDA2822M
工作温度最低:
-40°C工作温度最高:
150°C带宽:
放大器数目:
2放大器类型:
功率电源电压最大:
15V
电源电压最小:
芯片标号:
2822输出功率:
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