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1、毕业设计论文 D类功率放大器摘 要本项目设计的是具有高效、节能、数字化、体积小、重量轻等特点的D类音频功率放大器，适应便携设备高效节能的客观需求，顺应了市场的需求，从而在音频模拟集成领域具有很大的优势。项目使用TDA8922BTH芯片，采用先进的调制技术，它改进了PWM方案，使功放效率提升至90%左右。其工作原理为：输入信号与三角波信号在通过比较器比较之后，产生一个脉冲信号，送至前置放大电路，再经过低通滤波器滤波，以保证输出信号在一定的带宽内。关键词：功率放大器 D类功率放大器 脉宽调制 应用AbstractThe project design is highly efficient, ene
2、rgy saving, digital, small size and light weight characteristics of Class D audio power amplifier to meet the objective of energy-efficient portable devices demand, in line with market demand, resulting in a large field of audio analog integrated advantage. Project uses TDA8922BTH chips using advanc
3、ed modulation technology, which improves the PWM scheme, the power amplifier efficiency to 90%. Its working principle is: the input signal and the triangular wave signal by comparing the device comparisons, to generate a pulse signal, sent to the preamplifier, and then through the low pass filter to
4、 ensure that the output signal in a certain bandwidth.Keywords: Power amplifier Class D Power Amplifier PWM ApplicationsIII目 录第一章 绪 论11.1 功率放大器的要求与组成11.1.1 对功率放大器的基本要求11.1.2 功率放大器的基本组成11.2几种常见类型的功率放大器21.3 功率放大器的性能指标41.3.1 过载音源电动势41.3.2 有效频率范围41.3.3 总谐波失真（THD）41.3.4 输出功率4第二章 D类功率放大器介绍62.1 D类功率放大器的定义6
5、2.2 D类功放的电路组成及工作原理62.3 D类功放的要求82.4 D类功率放大器的特点92.5 D类功放的应用102.5.1 便携类应用102.5.2 平板电视102.5.3 在手机中的应用112.5.4 车载音频系统11第三章 关于TBH8922BTH的介绍123.1 TDA8922BTH的内部结构123.2 TDA8922BTH的封装及各引脚功能143.2.1 TDA8922BTH的封装143.2.2 TDA8922BTH各引脚功能153.3TDA8922BTH的典型应用电路16第四章 直流稳压电源184.1 集成稳压电源184.2整流电路184.2.1 单相半波整流电路184.2.2
6、 单相全波整流电路194.2.3 单相桥式整流电路194.3 滤波电路204.4 常用集成稳压器214.5 三端固定式稳压器214.6 集成稳压电源23第五章 硬件制作与调试245.1 基于TDA8922BTH芯片D类功放的PCB板制作245.1.1 软件介绍245.1.2 D类功放PCB板的布线要求255.1.3 D类功放的PCB板散热设计255.2 D类功放的干扰265.3 调试过程及步骤285.3.1 测试仪器285.3.2 测试方法285.3.3 电源部分的调试过程285.3.4 D类功放的调试过程28总 结30致 谢31参考文献32附 录33附录A：稳压直流电源部分原理图33附录B：
7、稳压直流电源部分元器件清单34附录C：基于TDA8922BTH的D类功率放大器原理图35附录D：基于TDA8922BTH的D类功率放大器主要元器件清单36附录E：基于TDA8922BTH的D类功率放大器实物图38第一章 绪 论功率放大器（简称功放），是对音频信号功率进行放大的设备，是高保真音频信号放大处理的核心部分。随着电子应用技术的进步和各种相应元器件的变革，功放电路的结构形式得到不断的发展，目前常用的有A类、B类、AB类功放以及D类数字功放等。1.1 功率放大器的要求与组成1.1.1 对功率放大器的基本要求（1）输出功率要大。为了得到足够大的输出功率，功放管的工作电压和电流接近极限参数。功
8、放管集电极的最大允许耗散功率与功放管的散热条件有关，改善功放管的散热条件可以提高它的最大允许耗散功率。在实际使用中，功放管都要按规定安装散热片。（2）效率要高。扬声器获得的功率与电源提供的功率之比称为功率放大器的效率。功率放大器的输出功率是由直流电源提供的，由于功放管具有一定的内阻，所以它会有一定的功率损耗。功率放大器的效率越高越好。（3）非线性失真要小。由于功率放大器中信号的动态范围很大，功放管工作在接近截止和饱和状态，超出了特性曲线的线性范围，必须设法减小非线性失真。1.1.2 功率放大器的基本组成在高保真音响电路中，功放电路通常由两个或两个以上的音频声道所组成。每个声道分为两个主要的部分
9、，即前置放大器和功率放大器。两部分电路可分设在两个机箱内，也可组装在同一个机箱内，后者称为综合放大器。由于左、右声道完全相同，所以在双声道电路中只介绍其中一路，电路组成框图如图1.1所示。图中左侧为前置放大器，右侧为功率放大器。 图1.1 功率放大器电路组成框图（1）前置放大器的组成。前置放大器具有双重功能：它要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；还要进行各种音质控制，以美化声音。这些功能由均衡放大、音源选择、输入放大和音质控制等电路来完成。音源选择。音源选择电路的功能是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其35他音源通道。各种音源的输出是各不相同的，通常分为高电平与低电平两类。调谐器、录
10、音座、CD唱机、VCD/DVD影碟机等音源的输出信号电平达50500mV，称为高电平音源，可直接送入音源选择电路；而动圈式和动磁式电唱机的输出电平仅为0.55mV，称为低电平音源，须经均衡放大后才能送入音源选择电路。线路输入端又称为辅助输入端，可增加前置放大器的用途和灵活性，供连接电视信号和其他高电平音源之用。输入放大。输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是1V左右。输入放大器可设计为独立的放大器，也可在音质控制电路中完成所需要的放大。音质控制。音质控制的目的是使音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音。有时还可以插入独立的均衡器，以进一
11、步美化声音。音质控制包括音量控制、响度控制、音调控制、左、右声道平衡控制、低频噪声和高频噪声抑制等。（2）功率放大器的组成。虽然功率放大器的电路类型很多，但基本上都由激励级、输出级和保护电路所组成。激励级。激励级又可分为输入激励级和推动激励级，前者主要提供足够的电压增益，后者还需提供足够的功率增益，以便能激励功放输出级。输出级。输出级的作用是产生足够的不失真输出功率。为了获得满意的频率特性、谐波失真和信噪比等性能指标，可在输出级与激励级之间引入负反馈。保护电路。保护电路用来保护输出级功率管和扬声器，以防过载损坏。此外，一个完备的高保真功率放大器，还必须设置直流稳压电源及电平显示电路等。1.2几
12、种常见类型的功率放大器（1）A类放大器(Class A Amplifier) A类放大器晶体管总是处于导通状态，也就是说没有信号输入时，晶体管也有输出功率，因此晶体管会变得很热，大部分功率都浪费在了产生热量上。尽管其效率很低(25%，根据负载方式而定)，但精度非常高。 图1.2 A类放大器（2）B类放大器(Class B Amplifier) B类放大器采用两只晶体管，每只晶体管工作半个周期，一只晶体管工作于输入信号的正半周，另一只晶体管则工作于输入信号的负半周。因此在理论上两只晶体管不会在同一时间内导通。在没有输入的情况下，两只晶体管均处于截止状态且无输出功率，故而其效率高于A类放大器。不过
13、由于晶体管都需要一定的开通时间，因此在两只管子交替过程中输出端存在一个短暂的无输出功率状态。这个无功率区域称为交越区(crossover region)，如图1.2所示，这就造成了相对较大的信号失真。所以B类放大器虽然具有很好的效率，但同时精度也不高。 图1.3 B类放大器的交越区（3）AB类放大器(Class AB Amplifier)AB类放大器与B类放大器非常相似，但由于AB类放大器增加了两个消除交越区的二极管，可使两只晶体管在同一时刻导通，因而其性能有所改善。AB类放大器的效率(70%80%)不如B类放大器高，因为其两只晶体管可在同一时刻导通，但精度得到了提高，因此常作为音频放大器使用
14、。图1.4 AB类放大器（4）D类放大器D类放大器与上述放大器不同，其工作原理基于开关晶体管，可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通，因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右)，在理想情况下可达100%，而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%。不过另一方面，开关工作模式也增加了输出信号的失真。D类放大器的高效率使之非常适用于掌上电脑和MP3播放器等便携设备。D类放大器并非刚刚出现，但近来半导体器件技术的进展引起了人们开发D类放大器的热情。1.3 功率放大器的性能指标功率放大器要进行不失真的放大，重现原有声源的特性，使聆听者在主观上无畸变的感觉，必须达
15、到一定的性能指标。为此，国际电工委员会制订了一个IEC5816标准，即高保真家用音频放大器的最低电声技术指标，根据此标准我国制订了相应的国标GBT1420093，即高保真声频放大器最低性能要求，规定了与重放质量直接有关的17项性能指标的最低要求。最主要的有下面几项性能指标。1.3.1 过载音源电动势国标规定，在音源频率为1000Hz时，要求高电平输入端的过载音源电动势2V，低电平输入端的过载音源电动势35mV。通常厂家还给出输入灵敏度/阻抗指标，其典型值为高电平输入端150mV/47 kW，低电平输入端2.5 mV/47 kW。1.3.2 有效频率范围有效频率范围又称为频率特性、频率响应，它是
