1、2011年大學生電子競賽培訓功率電子電路設(shè)計主講：蔣 守 光電子實驗中心9/8/20221只因準備不足，才導致失敗第 九 部 份 數(shù)字功放設(shè)計專題2011年大學生電子競賽培訓9/8/20222只因準備不足，才導致失敗一、數(shù)字功放原理2011年全國大學生電子競賽培訓9/8/20223只因準備不足，才導致失敗 1、簡介D類放大器是用音頻信號的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度，功率輸出管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。由于輸出管工作在開關(guān)狀態(tài)，故具有極高的效率。理論上為100%，實際電路也可達到80%95%。高效D類功放實現(xiàn)電路主要由PWM調(diào)制器、高速開關(guān)電路組成。2011年全國大學生電子競賽培訓9/8/20224

2、只因準備不足，才導致失敗2、原理框圖（1）9/8/20225只因準備不足，才導致失敗原理框圖（2）9/8/20226只因準備不足，才導致失敗二、單元電路設(shè)計1、脈寬調(diào)制電路設(shè)計 （1）PWM調(diào)制9/8/20227只因準備不足，才導致失?。?）SPWM調(diào)制9/8/20228只因準備不足，才導致失?。?）SSPWM調(diào)制電路 SSPWM指調(diào)制信號正負半周分別進行獨立的正弦脈沖調(diào)制+-+-三角波1正弦波三角波2參數(shù)正弦波電位三角波1電位三角波2電位正弦波幅值三角波幅值調(diào)整原則固定5V5V以下粗調(diào)5V以上連續(xù)調(diào)整調(diào)整固定實現(xiàn)負極性（低電平脈沖寬度）調(diào)制的電平關(guān)系和電路結(jié)構(gòu)9/8/20229只因準備不足，

3、才導致失敗SSPWM調(diào)制電路9/8/202210只因準備不足，才導致失敗設(shè)計要點1、音頻信號的電壓幅度不能大于載波，否則會使功放產(chǎn)生失真。2、產(chǎn)生單極性PWM信號比雙極性的好，在濾波后產(chǎn)生的紋波小。3、通過分壓電路，分別給同相輸入端和反相輸入端提供2.5V的靜態(tài)電位，為精確調(diào)整在2.5V電位，應選用精密可調(diào)電位器。 9/8/202211只因準備不足，才導致失敗2、載波發(fā)生器采用寬帶運放 9/8/202212只因準備不足，才導致失敗設(shè)計要點三角波的幅值為 三角波頻率為 9/8/202213只因準備不足，才導致失敗9/8/202214只因準備不足，才導致失敗3、前置放大電路設(shè)計 9/8/20221

4、5只因準備不足，才導致失敗設(shè)計要點1、選用寬頻帶、低漂移的運放。對于uA741和OP07在相同輸入條件下，當電壓增益為100時，對應的帶寬為10KHz；對于NE5532，當電壓增益為100倍時，帶寬為130KHz；對于TLC4502，當電壓增益為100倍時，帶寬為1.3MHz。 2、整個功放的電壓增益程控，在這部分進行音量調(diào)節(jié)。9/8/202216只因準備不足，才導致失敗4、整形、延時、驅(qū)動及功放輸出電路設(shè)計 特點：單邊驅(qū)動參考電路一：H橋9/8/202217只因準備不足，才導致失敗適合SSPWM波的脈沖功率電路參考電路二：為了采用比較簡單的激勵電路，SSPWM波的脈沖功率電路選用下圖所示結(jié)構(gòu)

5、。電路工作的特點是對角聯(lián)合激勵。9/8/202218只因準備不足，才導致失敗驅(qū)動電路（IR2130）特點：對角驅(qū)動參考電路三：全橋9/8/202219只因準備不足，才導致失敗全橋電路9/8/202220只因準備不足，才導致失敗5. 低通濾波器設(shè)計1）歸一化LPF設(shè)計方法歸一化低通濾波器設(shè)計數(shù)據(jù)，指的是特征阻抗為且截止頻率為的基準低通濾波器的數(shù)據(jù)。 在設(shè)計巴特沃思型的歸一化LPF的情況下，以巴特沃思的歸一化LPF設(shè)計數(shù)據(jù)為基準濾波器，將它的截止頻率和特征阻抗變換為待設(shè)計濾波器的相應值。9/8/202221只因準備不足，才導致失敗對濾波器截止角頻率的變換是通過先求出待設(shè)計濾波器截止角頻率與基準角頻

6、率的比值M，再用這個M去除濾波器中的所有元件值來計算所需參數(shù)，其計算公式如下：9/8/202222只因準備不足，才導致失敗對濾波器的特征阻抗的變換時通過先求出待設(shè)計濾波器特征阻抗與基準濾波器特征阻抗的比值中K，再用這個K去乘基準濾波器中的所有電感元件值和用這個K去除基準濾波器中所有電容元件值來計算所需參數(shù)。其計算公式如下 ：9/8/202223只因準備不足，才導致失敗對于待設(shè)計的LPF濾波器而言，其計算公式為：基準電感、電容如下表所示：9/8/202224只因準備不足，才導致失敗9/8/202225只因準備不足，才導致失敗歸一化LPF設(shè)計濾波器的步驟 9/8/202226只因準備不足，才導致失

7、敗2） 參數(shù)計算 由設(shè)計要求，通頻帶為300Hz20KHz，濾波器截止頻率應為40KHz 。低通濾波器的負載為4，故按最大功率傳輸原則，四階巴特沃思低通濾波器的特征阻抗選為4。截止頻率變換特征阻抗變換四階Butterworth低通濾波器的電感電容參數(shù)9/8/202227只因準備不足，才導致失敗四階Butterworth低通濾波器的歸一化LPF基準濾波器的參數(shù)，設(shè)得：待設(shè)計LPF的電容參數(shù)為 ：、 9/8/202228只因準備不足，才導致失敗電感采用無損磁芯及細包漆線繞制而成，其電感值可用數(shù)字電橋測量儀器測量得到。， 9/8/202229只因準備不足，才導致失敗6、信號變換電路電路采用寬帶放大器

8、NE5532，增益為1，將功率放大器雙端輸出的信號轉(zhuǎn)換為單端輸出，經(jīng)RC濾波供外接功率測試用。電路圖如下：（雙入單出）9/8/202230只因準備不足，才導致失敗7、功率測量及顯示電路功率測量及顯示電路由真有效值轉(zhuǎn)換電路和單片機系統(tǒng)組成真有效值轉(zhuǎn)換器選用高精度的AD637芯片，其外圍元件少，頻帶寬，精度高于0.5%。9/8/202231只因準備不足，才導致失敗8、短路保護電路峰值檢波電路取樣放大比較自鎖9/8/202232只因準備不足，才導致失敗三、整機電路欣賞9/8/202233只因準備不足，才導致失敗1、采用SSPWM調(diào)制9/8/202234只因準備不足，才導致失敗2、三極管、場管混合驅(qū)動9/8/202235