高效音频功率放大电路设计论文-本科论文.doc

高效音频功率放大电路设计摘要当今家庭影院、音响系统、立体声唱机、MP3、MP4等已经深入了人们的生活，各类功率放大器在电子产品中更是得到了巨大发展，人们在追求高保真度音频功放的同时，也希望功放兼有大的输出功率和高效率。因此，设计一种失真度小、输出功率大、效率高、低成本的音频功放具有很重要的现实意义。论文首先对音频功放电路进行了研究，比较了各种功放电路的优缺点，根据设计要求，确定了符合要求的功放电路形式.ABSTRACTAudioPowerAmplifieriswidelyusedinhighperformanceaudiosystems，stereophotographs，servoamplifiers,MP3andMP4.Nowadays,peopleemphasizehighpowerandhighefficiencyaswellashighfidelityfeatureofaudiopoweramplifier.Soit’sworthtodesignanAudioPowerAmplifierwiththefeaturesofhighpowerandhighefficiency.Firstly,Iconductstheresearchandconcreteanalysistotheaudiofrequencypoweramplifierthatcontainsdependencesources,includingconcreteprogramflowandDefinitionformofcircuit.2音频功率放大器的分类及特点音频功率放大器，从电路结构上来分有:OTL、OCL、BTL;从电路的工作点来分:A类、B类C类和D类。A类、AB类、B类和C类是线性功率放大器又称经典功率放大器，它们的差别在于偏置情况不同。2.1A类功率放大器A类功率放大器在功率放大电路中，输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件，也称甲类放大。工作在A类放大状态的功率放大器，电源始终不断地输送功率，在没有信号输入时，这些能量全部消耗在放大器件上，并将转换为热量的形式耗散出去；当有信号输入时，其中一部分转换为有用的输出功率，信号越大，输送给负载的功率越多。在理想情况下，A类功率放大电路的效率较低，最高也只能达到50%？计算一下。尤其是当功率放大的输出管的发热量很大，其中有用的音频信号仅为20%左右，其余80%的无用功率都将通过巨型散热器以热能形式散发出去。故甲类功放不仅非常耗电，效率特低。甲类功放缺点虽多，但多年来一直以失真最小（无开关失真和交越失真）、保真度高而著称。仅从失真的角度来看，它是一种优质的线性放大电路，其声音表现是相当不错的。由于较小的非线性失真，使得A类功率放大器一般都用在较高档次的音响系统中。A类功率放大器的典型电路如图所示。下图不对要重画图2.1A类功率放大A类功率放大器的典型工作状态：图2.2A类功率放大器输入波图纵轴坐标不对图2.3A类功率放大器输出波形图2.2B类功率放大器B类功率放大在输入信号的半个周期内，晶体管导通；在另外半个周期内，晶体管截止。即晶体管的导通时间正好等于输入信号的半个周期，B类放大也被称为乙类放大。B类功率放大器的典型工作状态如图所示。图2.4B类功率放大器输入波形图纵轴坐标不对图2.5B类功率放大器输出波形图一般地，B类功率放大器的静态工作电流选在接近零点处，当有激励信号输入时，其功率管仅有半周导通，使得输出与输入有着半周相近的信号波形。可见，与A类功率放大器相比，B类在无信号输入时无能量消耗，功率转换效率也比较高，最高能达到78.5%。写出计算过程但这种状态失真度就很大了。为了减少B类功率放大器的失真，一般B类放大器都用双管做成推挽式互补对称结构。B类互补推挽式功率放大器如图所示。图26B类互补推挽式功率放大器该电路Vi为零时，Vo也为零，此时两管都截止。随着Vi的正向增大，Q1基极和发射极间电压Vbe也增大，直到大于Vbe(on)时Q1中才会有电流流过。这时Vo约等于零，呈现射极跟随器的特点，故随着Vi的增加Vo线性增加。当Vi>0时，Q2基极和发射极之间的电压为反向偏置而使得Q2截止。Vi的继续增大最终会使Q1达到饱和状态。如果Vi负向变化也会有类似的结果，Ql由于反向偏置而截止，Q2呈现射极跟随器的特点。该电路在静态时无工作电流，而在有信号时，Q1和Q2轮流导通，两个管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称电路。由于采用双电源，不需要耦合电容，故称它为OCL（outputcapacitorless），即无输出电容互补对称放大电路，简称OCL电路。接下来对B类放大器做性能分析：图2.7输入波形图图2.8输出波形图不难发现，当输入电压小于b—e间开启电压时，Q1管与Q2管