1、D類音頻功率放大器的設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)老師：王全州報(bào)告人：趙金龍制作者：趙金龍程進(jìn)功時(shí)間：2010年8月25日1、引言在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂修養(yǎng)、欣賞口味的不同，對(duì)相同電氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評(píng)價(jià)。所以，就高效率音頻功率放大器而言，應(yīng)當(dāng)達(dá)到電氣指標(biāo)與實(shí)際聽音指標(biāo)的平衡統(tǒng)一。音頻放大器已有快一個(gè)世紀(jì)的歷史了，從最早的電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音頻放大器，然而直至現(xiàn)在為止，他還在不斷地更新、發(fā)展、前進(jìn)。主要因?yàn)槿祟惖穆犛X是各種感覺中的相當(dāng)重要的一種，也是最基本的一種。為了滿足它的需要，有關(guān)的音頻放大器就要不斷地加以改進(jìn)。根據(jù)其工作狀態(tài)可分為5類。即A（甲）類、AB（甲乙）

2、類、B（乙）類、C（丙）類和D（丁）類。一般的小信號(hào)放大都是甲類功放，即A類，放大器件需要偏置,放大輸出的幅度不能超出偏置范圍,所以,能量轉(zhuǎn)換效率很低,理論效率最高才。乙類放大，也稱B類放大不需要偏置，靠信號(hào)本身來導(dǎo)通放大管,理想效率高達(dá)。但因?yàn)檫@樣的放大，小信號(hào)時(shí)失真嚴(yán)重，實(shí)際電路都要略加一點(diǎn)偏置，形成甲乙類功放，這么一來效率也就隨之下降。雖然高頻發(fā)射電路中還有一種丙類放大，即C類放大，效率可以更高，但電路復(fù)雜、音質(zhì)更差，音頻放大中一般都不采用。這幾種模擬放大電路的共同特點(diǎn)是晶體管都工作在線性放大區(qū)域中，它按照輸入音頻信號(hào)的大小控制輸出的大小，就像串在電源與輸出間的一只可變電阻，控制輸出，但

3、同時(shí)自身也在消耗電能。數(shù)字功放的功放管工作在開關(guān)狀態(tài)，理論狀態(tài)晶體管導(dǎo)通時(shí)內(nèi)阻為零，兩端沒有電壓，當(dāng)然沒有功率消耗而截止時(shí)，內(nèi)阻無窮大，電流又為零，也不消耗功率。所以作為控制元件的晶體管本身不消耗功率，電源的利用效率就特別高。在音頻功放領(lǐng)域中，C類功放是用于發(fā)射電路中，不能直接采用模擬信號(hào)輸入，其余4種均可直接采用模擬音頻信號(hào)輸入，放大后將此信號(hào)用以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種攜帶型的電子設(shè)備成為電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。從作為通訊工具的手機(jī)，到作為音樂設(shè)備的MP3播放機(jī)，已經(jīng)成為差不多人人具備的攜帶型電子設(shè)備。所有這些攜帶型電子設(shè)備的一個(gè)共同點(diǎn)就是都有音頻輸出也就是都需要有一個(gè)

4、音頻放大器；另外一個(gè)特點(diǎn)就是他們都是電池供電的，都希望能夠有較長的使用壽命，就是在這種需求的背景下，D類放大器被開發(fā)出來了，它的最大特點(diǎn)就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。高頻功率放大器是無線電發(fā)送設(shè)備的重要組成部分。它的主要任務(wù)是放大高頻信號(hào)使其達(dá)到足夠的功率，以滿足天線輻射的需要或技術(shù)指標(biāo)要求。高頻功率放大器不僅應(yīng)用于各種類型的發(fā)射機(jī)中，而且許多電子設(shè)備，如功率信號(hào)源、高頻大功率加熱設(shè)備和高頻換流器等，也到廣泛的應(yīng)用到。高頻功率放大器的主要指標(biāo)有輸出功率、效率、功率增益、帶寬和諧波抑制等。由于發(fā)射機(jī)的輸出功率和效率主要取決于高頻功率放大器，對(duì)同一發(fā)射機(jī)來說，效率的提高意味著輸出

5、功率的增大，當(dāng)輸出功率一定時(shí)，效率的提高使消耗的電源功率減小，管子的耗散功率降低。這對(duì)于節(jié)省能源、使用較小的功率管輸出較大的功率、減小設(shè)備體積和重量都有頗大的實(shí)際意義。因此，提高功率放大器的效率一直是人們關(guān)注的重要話題，它推動(dòng)了功率放大技術(shù)的不斷發(fā)展。背景數(shù)字功放也稱D類功放,與模擬功放的主要差別在于功放管的工作狀態(tài)。它只有兩種狀態(tài)，即通、斷。如圖所示，D類功率放大器是用音頻信號(hào)的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度，得到所需要的音頻數(shù)字編碼格式，經(jīng)過小信號(hào)數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路送入開關(guān)功率放大電路進(jìn)行功率放大，最后將功率脈沖信號(hào)通過LC低通濾波器，提取模擬音頻信號(hào)。由于輸出管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，故具有極高的效

6、率，理論上可以達(dá)到100，實(shí)際電路可以達(dá)到75-95。廠三酉眾，托匡吋間-10iHT時(shí)間h反饋WL圖1.1D類音頻功放電路的組成框圖音頻編碼可以從兩種途徑獲得,一是對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換直接生成PWM數(shù)字音頻；二是對(duì)其它編碼的數(shù)字音頻，如CD的PCM編碼，通過數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)變換成PWM碼。獲得后用此信號(hào)去控制開關(guān)型晶體管。現(xiàn)在一般都用小信號(hào)就能控制大電流的開關(guān)型功率MOSFET,由功率管輸出一個(gè)大能量的PWM信號(hào)。輸出電壓的大小由電源電壓高低決定,輸出的電流由負(fù)載揚(yáng)聲器的阻抗和電路形式?jīng)Q定。功率管工作在開關(guān)狀態(tài),只要開關(guān)特性好,線性要求幾乎沒有,制造成本比音響對(duì)管低,工業(yè)控制上這類已用得

7、很普遍,取材方便。由于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的飽和壓降和截止時(shí)的漏電流也會(huì)損失一些電能,但總效率仍有百分之九十幾,為各類放大電路效率之冠。傳統(tǒng)D類的PWM調(diào)制，信號(hào)精度完全依賴于脈寬精度，大功率下的脈寬精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。因此必須研究真正意義的數(shù)字功放，即全（純）數(shù)字功率放大器。數(shù)字功放是新一代高保真的功放系統(tǒng)，它將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后，通過濾波器直接轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)，沒有任何模擬放大的功率轉(zhuǎn)換過程。在開關(guān)功率放大部分，采用了驅(qū)動(dòng)緩沖器和平衡電橋技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在不提高工作電壓的情況下能夠輸出較大的功率，并且設(shè)計(jì)了完善的防止開關(guān)管擊穿的保護(hù)電路。開關(guān)晶體管輸出的是脈寬調(diào)制波形,要成為可聽的模擬音頻信號(hào),還

8、需經(jīng)過一路帶寬為20kHz的低通濾波器,濾去脈沖波形中的高頻成分。一般說來功放的輸出電壓對(duì)選取電容的耐壓不成問題,只是電感最大允許電流要設(shè)計(jì)正確。低通濾波器若采用四階巴特沃斯低通濾波器，用于將大功率數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)。巴特沃斯低通濾波器的特點(diǎn)是帶內(nèi)平坦度高，從而使得輸出音頻信號(hào)幅頻特性較好。數(shù)字功放由于工作方式與傳統(tǒng)模擬功放完全不同，因此克服了模擬功放固有的一些缺點(diǎn)，并且具備了一些獨(dú)有的特點(diǎn)。過載能力與功率儲(chǔ)備數(shù)字功放電路的過載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬功放。模擬功放電路分為A類、B類或AB類功率放大電路，正常工作時(shí)功放管工作在線性區(qū)；當(dāng)過載后，功放管工作在飽和區(qū)，出現(xiàn)諧波失真，失真程度呈指

9、數(shù)級(jí)增加，音質(zhì)迅速變壞。而數(shù)字功放在功率放大時(shí)一直處于飽和區(qū)和截止區(qū)，只要功放管不損壞，失真度不會(huì)迅速增加，如圖1所示。由于數(shù)字功放采用開關(guān)放大電路，效率極高，可達(dá)75%90%（模擬功放效率僅為30%50%），在工作時(shí)基本不發(fā)熱。因此它沒有模擬功放的靜態(tài)電流消耗，所有能量幾乎都是為音頻輸出而儲(chǔ)備，加之前后無模擬放大、無負(fù)反饋的牽制，故具有更好的“動(dòng)力”特性，瞬態(tài)響應(yīng)好，“爆棚感”極強(qiáng)。嚴(yán)重失真）。而數(shù)字功放只工作在開關(guān)狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生交越失真.模擬功放存在推挽對(duì)管特性不一致而造成輸出波形上下不對(duì)稱的失配失真，因此在設(shè)計(jì)推挽放大電路時(shí)，對(duì)功放管的要求非常嚴(yán)格。而數(shù)字功放對(duì)開關(guān)管的配對(duì)無特殊要求，基

10、本上不需要嚴(yán)格的挑選即可使用。功放和揚(yáng)聲器的匹配由于模擬功放中的功放管內(nèi)阻較大，所以在匹配不同阻值的揚(yáng)聲器時(shí)，模擬功放電路的工作狀態(tài)會(huì)受到負(fù)載（揚(yáng)聲器）大小的影響。而數(shù)字功放內(nèi)阻不超過0.2Q（開關(guān)管的內(nèi)阻加濾波器內(nèi)阻），相對(duì)于負(fù)載（揚(yáng)聲器）的阻值（48Q）完全可以忽略不計(jì)，因此不存在與揚(yáng)聲器的匹配問題。瞬態(tài)互調(diào)失真模擬功放幾乎全部采用負(fù)反饋電路，以保證其電聲指標(biāo)，在負(fù)反饋電路中，為了抑制寄生振蕩，采用相位補(bǔ)償電路，從而會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。數(shù)字功放在功率轉(zhuǎn)換上沒有采用任何模擬放大反饋電路，從而避免了瞬態(tài)互調(diào)失真。聲像定位對(duì)模擬功放來說，輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間一般都存在著相位差，而且在輸出功率不

11、同時(shí)，相位失真亦不同。而數(shù)字功放采用數(shù)字信號(hào)放大，使輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位完全一致，相移為零，因此聲像定位準(zhǔn)確。升級(jí)換代數(shù)字功放通過簡單地更換開關(guān)放大模塊即可獲得大功率。大功率開關(guān)放大模塊成本較低，在專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。生產(chǎn)調(diào)試模擬功放存在著各級(jí)工作點(diǎn)的調(diào)試問題，不利于大批量生產(chǎn)。而數(shù)字功放大部分為數(shù)字電路，一般不需調(diào)試即可正常工作，特別適合于大規(guī)模生產(chǎn)。1.2產(chǎn)品名稱利用MOSFET實(shí)現(xiàn)D類音頻功率放大器1.3參考資料【1】何希才編著.新型集成電路及其應(yīng)用實(shí)例.科學(xué)出版社.2002【2】陳永真等編著.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題精解選.電子工業(yè)出版社2007年6月【3】高吉祥編著.全國大學(xué)生

12、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程模擬電子線路設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社.2007年5月原理D類功放工作在開關(guān)狀態(tài)，須將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，并用這個(gè)信號(hào)控制輸出級(jí)開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。所獲得的脈沖信號(hào)還需還原成模擬信號(hào)，可以通過低通濾波器實(shí)現(xiàn)。其中講的調(diào)制是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；解調(diào)是將脈沖信號(hào)還原為模擬信號(hào)。總的來說D類音頻功率放大器可以用調(diào)制、脈沖放大、解調(diào)三大環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。一般的脈寬調(diào)制D類功放的原理方框圖如圖2.1所示。圖2.1D類音頻功率放大器原理框圖D類音頻放大器一般采用異步調(diào)制的方式，即在調(diào)制信號(hào)（音頻信號(hào)）周期發(fā)生變化時(shí)，高頻載波信號(hào)周期仍保持不變。這種調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)音頻信號(hào)頻率

13、較低時(shí)PWM波的載波個(gè)數(shù)成數(shù)量級(jí)增多，這對(duì)抑制高頻諧波及減少失真非常有利，而且載波的邊頻帶遠(yuǎn)離音頻信號(hào)頻率，故不存在載波邊頻帶與基波之間的相互干擾問題。PWM波經(jīng)倒相后驅(qū)動(dòng)H橋式逆變器PWM脈沖方波使對(duì)角方位的兩個(gè)功率管輪流地且等間隔的導(dǎo)通與截止，在H橋的輸出端電壓是一組等幅不等寬的正負(fù)對(duì)稱脈沖波，脈沖的幅值等于電源電壓，為了得到不失真的音頻信號(hào)，在H橋的輸出端之間加入LC低通濾波器以濾除高頻，前置放大器是在功率放大器之前加入的一級(jí)放大電路。其目的是對(duì)輸入功率放大器的各種信號(hào)源加工處理，或放大、或衰減、或進(jìn)行阻抗變換使其和功率放大器的輸入靈敏度相匹配。對(duì)其要保證低噪聲、高信噪比、高轉(zhuǎn)換速率、輸

14、出電阻要小及頻帶要寬。圖2.2為工作波形示意圖，其中（a）為輸入信號(hào)；（b）為三角波與輸入信號(hào)進(jìn)行比較的波形;V3*圖2.廠匸館皮形圖（C）為調(diào)制J器輸出的脈沖（調(diào)寬脈沖）；（dl）為功率放大器放大后的調(diào)寬脈沖;本電路結(jié)構(gòu)如圖2.3所示（e）為低通濾波后的放夫電路。一調(diào)制環(huán)節(jié)由三角波發(fā)生電路和脈沖寬度調(diào)制電路構(gòu)成。o6vcc27kR415Kl=l$VCC15kV6VOFF=OvVAMPL=100mvFREQ=1k9l20kU1A3.-CN00=0vcc6h運(yùn)算放大器U1與R1、R2、R3及D3、D4組成電壓比較器；運(yùn)算放大器U1與R4、R5、C3組成反相積分器，比較器與1453R5積分器首尾相

15、連，形成閉環(huán)電路,構(gòu)成能自動(dòng)產(chǎn)生方波、三角波的發(fā)5生器。圖中，第一個(gè)運(yùn)放的輸出U01為方波，第二個(gè)運(yùn)放的輸出U02為三角波。若雙向穩(wěn)壓管Dz的穩(wěn)壓值二，則電路參數(shù)為：1方波的幅度：U=Uo1mz（1）2三角波的幅度：RU=-2Uo2mRz3（2）3方波、三角波的頻率：f-3（3）4-C253從式（2）和（3）可以看出，改變電阻R與R可改變?nèi)遣ǖ姆?，但?huì)影23響方波、三角波的頻率；改變電阻R與C可改變方波、三角波的頻率，但不會(huì)53影響方波、三角波的幅度。2.1.3電路元器件及參數(shù)的選擇圖2.2中：U為TL082集成運(yùn)算放大器，其引腳如圖2.5所示，取電源電壓VCC二+15V,VEE二-15V

16、,由于方波電壓的幅度由穩(wěn)壓管D、D的值決定。指標(biāo)34要求方波電壓的峰一峰值UW10V,o1p-p而穩(wěn)壓管的正向壓降為0.7V，因此選用穩(wěn)壓值分別為4.3V和-4.3V的穩(wěn)壓管。-Output1-Invertinginput1-Non-invertinginput1-vcc-Non-invertinginput2-Invertinginput2-Output2*-cc+圖2.5TL082引腳圖由（2）式可得：RU842=02m=RU1053Z取R215kQ，貝UR3=20kQ,平衡電阻R=R/R1222kQ=9k。R4r2=5代入（3）式可得:3f=16RC=R=10kQo553=150kHz時(shí)

17、，取C=0.2nF,則R=10kQ，52.2前置放大器電路如圖2.6所示，設(shè)置前置放大電路，可是整個(gè)功放的增益連續(xù)可調(diào)，而且也保證了比較器的比較精度。取Vcc=5V,R1=R2=51K,反饋電阻采用電位器R6,取R6=24k，反相端電阻R3取2.4k，則前置放大器的最大增益Au為：R24A=1+4=1+=11UR2.43vccOC1音頻輸入111uMR1?51k4iR251k圖2.6300rOVCC卜?OVEEU1ATL0821前置放大電路R6Il考慮到前置放大器的最大不失真輸出電壓的幅值最大幅度Uim(U八o:V丿y4.7u231電路原理圖為了獲得對(duì)稱的反相信號(hào)，調(diào)制電路采用雙比較器方式。P

18、WM調(diào)制的電路結(jié)構(gòu)如圖2.7所示：-OVCCVEER710kS901475C_M393J3B1N4148J5A124HC04圖2.7PWM調(diào)制的電路結(jié)構(gòu)10k232電路結(jié)構(gòu)原理分析ve0PWM比較器可采用最常見即可采用單電源供電，范圍為土IV-18V。為了提高LS9014KQ2393，弓|腳如圖2.8所示，其供電范圍較寬，-36V；又可采用奴電源供電，供電電壓的輸出電壓上升沿的速率，采用了跟隨器上VCC供電拉電路，其中電阻可以1OUT1U8Vcc1IN-212OUT1IN+362IN-GND452IN+圖2.8LM393引腳圖選擇10K,二極管可以選擇1N4148,晶體管可以選擇S9014。為

19、了改善驅(qū)動(dòng)能力,在每一輸出端接有緩沖器，可以選用高速CMOS的反相器MC74HC04A,并采用3個(gè)單元并聯(lián)的方式增加驅(qū)動(dòng)能力。2.4輸出級(jí)與輸出濾波器的電路結(jié)構(gòu)考慮電源電壓僅有5V,并且輸出功率很低，僅1W，可以選用導(dǎo)通閥值電壓為3.5V的通用MOSFET,由于高的導(dǎo)通閥值電壓可以避免共同導(dǎo)通的問題，為了簡化驅(qū)動(dòng)電路，可以采用P溝道MOSFET與N溝道MOSFET組合，采用這些措施后,使得輸出級(jí)的電路大大簡化。電路原理圖輸出級(jí)的開關(guān)管選用P溝道的IRF9540(、(-2V)(-4V)和N溝道的GS(th丿IRF540(V():2V4V)。其引腳參數(shù)如圖所示，輸出級(jí)與輸出輸出濾波器的電GS(th

20、)路結(jié)構(gòu)如圖2.9所示：腳及參數(shù)Vqss=-100VRds伽)=117mQId=-23AD2PakIRF9540NSPbFTYPEIRF540DgdD3GateDrainSourceTO-2G2IRF9540NLPbFVdssRDS(on)Id100V0.077122AIRF540引C7IRF954Ik*3.1uF3.1uF.1uFout1110uF圖2.9輸出級(jí)與輸出濾波器的電路結(jié)構(gòu)2.4.2電路結(jié)構(gòu)原理分析L2如果MOSFET得導(dǎo)通閥值電壓低于電官源電壓的1/2時(shí)動(dòng)電壓從地C6電位向高點(diǎn)位轉(zhuǎn)換或由高電位向低電位轉(zhuǎn)換的過程中，肯定會(huì)出現(xiàn)柵極電壓經(jīng)過是，橋臂的兩個(gè)MOSFET將均勻進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)

21、，造成共同導(dǎo)通現(xiàn)象，是電源短路，盡管這個(gè)過程極其短暫對(duì)MOSFET造成不可逆的損毀，不僅如此毀還會(huì)降低放大器的效率。電源電壓的1/2,這，但是這個(gè)極其短促的短路電流會(huì)這個(gè)極其短促的短路電流所造成的損采用全MOSFET的輸出級(jí)是為了防止共同導(dǎo)通，需要在各MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)中設(shè)置死去時(shí)間，死去時(shí)間設(shè)置的太大將會(huì)導(dǎo)致模擬電壓輸出的電眼幅度不足和可能產(chǎn)生因死區(qū)時(shí)間而造成的附加失真，死區(qū)時(shí)間設(shè)置過小則還會(huì)出現(xiàn)共同導(dǎo)通現(xiàn)象。D類音頻功率放大器的輸出實(shí)際上是經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制的脈沖串，并不是真正意義上的模擬信號(hào)，如果用這個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器機(jī)械運(yùn)動(dòng)的慣性可以起到濾波器的作用，因此在聽覺上與模擬信號(hào)

22、差別不大，但是如果這個(gè)信號(hào)接上電阻用示波器觀察，則不能看到模擬信號(hào)，而是脈沖串，在實(shí)際的應(yīng)用中，通常要在輸出端加輸出濾波器，將脈沖串平滑成模擬信號(hào)。輸出濾波器的選擇：輸出濾波器是將D類功率放大器輸出的脈沖寬度調(diào)制的功率脈沖轉(zhuǎn)換為模擬電壓，作為D類功率放大器的最終輸出，輸出濾波器也可以認(rèn)為是一種低通濾波器，與小信號(hào)電壓的低通濾波器是不同的，D類功率放大器的輸出濾波器不僅要“濾除”不需要的高頻分量，而且還要將可以通過的頻帶傳輸?shù)墓β仕a(chǎn)生的損耗盡可能的低，因此需要采用幾乎沒有損耗的LC低通濾波TO器?？紤]到開關(guān)功率級(jí)輸出的高頻PWM信號(hào)中包含有音頻信號(hào)，PWM頻率為幾百KHz,比音頻信號(hào)帶寬20-

23、20KHz大的多，故選擇輸出濾波器的截止頻率為30kHz,濾波器可采用雙極點(diǎn)濾波器，負(fù)載電阻為8Q。輸出濾波電容器的電容量為：Qf）-=9.4x10-7（F）u12x8x2兀x30 x103輸出濾波電感的電感量為：Lf2-鼻=4-x-=6x10-5(h)q60Qh)22kx30 x1030在電路中，輸出濾波電感由兩個(gè)電感L1、L2組成，為了盡可能降低輸出電感的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電磁干擾，電感應(yīng)選用磁路基本上是封閉形式的。輸出濾波器的電容應(yīng)選擇頻率特性良好、等效串聯(lián)電阻低、寄生電感低的電容器，如陶瓷貼片電容器。3、電路仿真方波、三角波發(fā)生器電路的仿真測(cè)試方波、三角波發(fā)生器性能指標(biāo)的測(cè)試有：1輸出波形：

24、方波、三角波的波形如圖3.1所示2輸出頻率：如圖3.1所示：T=2x4us=8us11f=125KHzT8us3輸出電壓：一般指輸出波形的峰一峰值Uop-pop-p方波：U=8x1V=8V01p-p三角波：U=4.7x2V=9.4V02p-p4.波形特性：表征方波特性的參數(shù)是上升時(shí)間tr，一般要求tr100ns（1kHz，最大輸出時(shí)）；表征三角波特性的參數(shù)是非線性失真系數(shù)仏,YA=2%。圖3.1輸出方波、三角波波形圖PWM調(diào)制的電路仿真測(cè)試如圖為PWM調(diào)制電路的輸出波形，在H橋的輸出端電壓是一組等幅不等寬的正負(fù)對(duì)稱脈沖波，脈沖的幅值等于電源電壓，為0V和5v的高低電平，每個(gè)上下1輸入信號(hào)幅度：

25、200mv2輸出信號(hào)幅度：7.7x1V二7.7V3放大倍數(shù)：7.7VA-38.5V200mV4系統(tǒng)調(diào)試及問題分析4.1系統(tǒng)調(diào)試在電路焊接完并檢查無誤后接通電源，先按模塊對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，然后整體調(diào)試。三角波發(fā)生電路：為了調(diào)試方便，在焊接時(shí)將電阻R、R、R用變阻器代替。235在調(diào)試時(shí)，三角波頻率要求為音頻信號(hào)頻率的10倍左右，至少150k以上，通過調(diào)節(jié)電阻的阻值以達(dá)到要求，經(jīng)調(diào)節(jié)電阻的最終阻值為：R=1400、R二42KQ23R二13KQ。測(cè)得頻率、幅值為：5三角波V二5x1v二5vp-p前置放大電路：輸入一個(gè)正弦信號(hào)調(diào)節(jié)R勺值觀察輸出信號(hào)的變化，當(dāng)增加4到12倍左右時(shí)，開始出現(xiàn)失真，故增益

26、變化范圍為：112輸輸出信號(hào)：V=3.6x1v=3.6vpp故3.6A=12V0.3PWM調(diào)制電路：在三角波發(fā)生電路與前置放大電路能正常工作的前提下，將兩路信號(hào)接入調(diào)制電路，輸出幅值為4.5v左右的方波脈沖串。N溝道IRF540V二1.98VGS二3.12VGS二2.51VGS開關(guān)管輸出波形：首先測(cè)量確保場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，波形都有失真，輸出幅值為5v左右。管子的V為：GSP溝道IRF9540V二2.37VGS數(shù)據(jù)測(cè)量最大不失真輸出功率放大器的輸入端輸入1KHZ的正弦信號(hào)，在輸出端接上兩個(gè)假負(fù)載電阻RL(8Q),用示波器觀察RL兩端的輸出電壓V0的波形，增大輸入信號(hào)，直至輸出電壓剛出現(xiàn)失真(

27、大約為10%左右)，此時(shí)用晶體毫伏表測(cè)量電阻RL兩端的最大不失真輸出電壓V與V，并測(cè)出此時(shí)的電源的電流0102最大不失真輸出電壓為：V=2.13V01V=2.55V02土15V電源電流為：I=0.02AI=0.03AC1C2+5V電源電流為：I=0.23AC3輸出功率：P二V01+V02二2.13-+2.55-=0.567+0.812二1.380（W）omRR88LL輸入功率：P二V-1二15VX0.02A+15X0.03A+5x0.23A二0.30W+0.45W+1.15W二1.90（W）VCC效率為：P1.38n=fx100%=x100%=72.6%P1.90V電壓放大倍數(shù)：輸入幅度為Vp

28、)=0.3V，頻率f=1KHz的正弦信號(hào)，用示波器觀察輸出信號(hào)的幅度。輸出信號(hào)幅度為：V(3x2V=6VV(3.5x2V=7Vo9-p丿o(p-p丿電壓放大倍數(shù)為：A二(p-p)=6二20(倍)VV0.3Ao(p-e!二Z二23.3(咅)VV、0.3I(p-p)通頻帶：保持輸入信號(hào)Vi的頻率不變，稍微減小輸入信號(hào)的幅度，是輸出信號(hào)在示波器上的高度正好為5格，是輸入信號(hào)的頻率由1KHZ逐漸升高是輸出幅度下降為原來的0.707倍，此時(shí)的頻率即為放大器的上線截止頻率f，用H同樣的方法下限截止頻率f。f=15KHZ4.3問題分析fL=57HZ在調(diào)試時(shí)，為了能使電源統(tǒng)一，試圖將15V電源調(diào)成5v，波形輸出幅度會(huì)變大，但當(dāng)調(diào)到5v是，其中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管會(huì)發(fā)燙。喇叭接在場(chǎng)效應(yīng)管輸出也能放出聲音。這主要是喇叭本身就是一個(gè)小電感(大