功率的装置，要求具有位数字显示，精度优于。还增加了短路保护功能。二方案论证根据设计任务与要求，类放大的系统组成方框图如下图所示，它有三角波发生器电路比较器电路驱动电路开关功率输出电路和低通滤波器组成。图信号变换原理框图图系统的组成方框图三各部分电路分析与计算脉宽调制电路电路以音频信号为调制波，频率为的三角波为载波，两路信号均加上的电流偏置电压，通过比较器进行比较，得到幅值相同占空比随音频幅度变化的脉冲信号。比较电路采用高速精密的比较器芯片，由于比较器芯片的输出级是集电极开路结构，输出端须加上拉电阻，上拉电阻的阻值采用芯片资料上的推荐阻值。常规调制电路如下图所示三角波产生电路三角波的作用是用来调制音频信号，对此有两方面的要求其,调制后的信号可以被完整地恢复。根据奈奎斯特采样定理，三角波的频率至少是音频信号最高频率的两倍，人类听到的声频范围是，说明三角波的频率应在以上，为确保音频信号的采样，可取三角波的频率图调制电路为其二，三角波要有稳定的频率和幅度，否则调制后的脉宽会产生变形，从而降低音频输出的信噪比，音质变差，噪声增大。采用芯片构成三角波产生电路。对组成多谐振荡器的电容充放电特性加以改进，实现对电容的线性充放电获得三角波。利用和构成恒流源对实现线性充电，利用和构成的恒流源实现对的放电。电容上的三角波经同相跟随器输出。电路中电容选用漏电流很低的聚苯乙烯电容。电路工作原理如下接通电源瞬间，芯片的脚输出高电平，二极管截止，导通，从而也截止，导通，电源通过，对电容恒流充电，当上的电压达到时，芯片的输出发生翻转，即脚输出低电平，导通，截止，从而也截止，导通，电容通过恒流放电，直到电压等于，电容又开始充电，如此循环，则上可以得到线性度良好的三角波，输出加级电压跟随器，以提高带负载能力。输出三角波频率的计算电阻上电压等于的，故流过的电流约为,忽略的基极电流，则流过的电流即为的射级电流，也约等于的集电极电流，故的充电电流约为，由电路理论知识，设充电时间为，放电时间为，则有可得三角波的周期故三角波频率为该电路的特点是采用恒流源对电容线性充放电产生三角波，波形比方波经阻容电路或者积分电路得到的三角波效果好。由方波直接经阻容电路得到的三角波波形是指数函数，方波经积分电路得到的波形虽然是线性，但是积分电路存在积分漂移，得到的三角波中含有定的直流分量，而且该直流分量与积分电路中积分电容的初始条件有关，是个随机的量，常规的做法是在积分电容上并联个开关，当积分电路开始工作时，先把开关按下给电容放电，让积分电路的初始电荷为零，如此来控制积分电路的直流分量为零。三角波产生电路如下图所示图三角波产生电路三角波波形图如下图所示载波频率的选定既要考虑抽样定理，又要考虑电路的实现，选择的载波，使用四阶滤波器，输出端对载频的衰减大于，满足设计的要求，所以我们选用载波频率为。电路参数的计算在单电源供电下，我要求不高，所以可选用较简单的单运放组成的差动式减法电路来实现。功率测量及显示电路功率测量及显示电路由有效值转换电路和单片机系统组成。有效值转换器选用高精度的，单片机系统主要有单片机∕转换器和键盘显示接口电路等组成。四部分电路的仿真电路前置放大器的仿真电路图前置放大器仿真电路比较器的仿真电路五系统仿真数据最大不失真输出功率仿真数据如下表所示效率的测量仿真数据如下表所示图比较器仿真电路表功率测量六结论本设计的难点主要是在脉宽调制模块和桥互补对称输出模块，在脉宽调制模块需要首先熟悉和芯片的使用方法，以防在使用时电路接错。通过本次设计是自己在各个方面得到了提高，通过本次设计对自己的提高有对各类放大器的工作原理更加熟悉。对类放大器的实现方式有了更高层次的掌握。提高了自己的动手能力，使自己更加明白了个道理，细节决定成败，锻炼了自己做事的态度。表效率测量参考文献王群实用音频功放制作福建福建科技出版社,鲁四惠类音频功率放大器实用影音技术康华光电子技术基础模拟部分北京高等教育出版社,钟清华,钟国新,李子升,吴锦铭类音频功率放大器的全桥改进方案与实现电声技术程佩青数字信号处理教程北京清华大学出版社,毛大平浅谈功率放大器的基本技术指标现代电影技术应用技术研究洪志良模拟集成电路分析与设计北京科学出版社,李金平电子系统设计北京电子工业出版社,黄令华,王新安,刘伟前置运算放大器的噪声分析与设计中国集成电路牟小令高效率音频功率放大器西南大学学报,年月日致谢本设计在彭会萍老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着彭老师的心血和汗水，在四年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向彭会萍老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向兰州商学院信息工程学院的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培。将运放脚和比较器脚的电位用调整为，同时设定输出的对称三角波幅度为。若选定为，并忽略比较器高电平时上的压降，则的求解过程如下所以取为。选定工作频率为，并设定，则电容的计算过程如下对电容的恒流充电或放电电流为则电容两端的最大电压值为图三角波形图其中为半周期，。的最大值为，则取，取，取为的可变电位器。使电路的震荡频率在左右可调。通过和使产生的三角波，在以上下震荡。比较器电路选用精密高速比较器，电路如图所示，因供电为单电源，为给提供的静态电位，取个电阻均取。由于三角波，所以要求音频信号的不能大于否则会使功放产生失真。前置放大电路设置前置放大器，可使整个功放的增益从连续可调，而且也保证了比较器的比较精度。当功放输出的最大不失真功率为时，其上图比较器电路的电压，此时送给比较器音频信号的值应为，则功放的最大增益约为实际上，功放的最大不失真功率要略大于，其电压增益要略大于，因此必须对输入的音频信号进行前置放大，其增益应大于。前放仍采用宽频带低漂移满幅运放，组成增益可调的同相宽带放大器。选择同相放大器的目的是容易实现输入电阻的要求，同时采用满幅运放可在降低电源电压时仍能正常放大。取，要求输入电阻大于，故取，则，反馈电阻采用电位器，取，反相端电阻取，则前置放大器的最大增益为调整使其增益约为，则整个功放的电压增益从可调。考虑到前置放大器的最大不失真输出电压的幅值,取，则要求输入的音频信号最大幅度。如果超过，则输出会产生波削失真。电路图如下图所示图前置放大电路短路保护电路过流采样电阻取与负载进行串联，该电路中前级放大电路的增益为经放大后的信号在经过由构成的峰值检测电路，输出直流电平，送给由和比较器构成的迟滞比较器进行比较，旦过载就立即锁定。由构成开机延迟电路，防止开机瞬间比较器进入自锁状态。电路图如下图所示驱动电路经前面脉宽调制得到的信号不能直接驱动功率开关器件，需加强信号的驱动能力，首先，让信号通过施密特触发器芯片进行波形整形，然后把两路脉冲信号分别输入到由晶体三极管组成的互补对称式射级跟随器，增强信号的驱动电流，使之能够有效快速地驱动功率开关管。图短路保护电路型互补对称输出电路对的要求是导通电阻小，开关速度快，开启电压小。因输出功率稍大于，属小功率输出，可选用功率相对较小输入电容较小容易快速驱动的对管，和对管的参数能够满足上述要求，故采用之。互补开关驱动信号交替开启和或和，分别经两个阶滤波器滤波后推动喇叭工作。信号变换电路由于功放输出具有很强的带负载能力，故对变换电路输入阻抗双极型晶体管取代了真空管，此时研制低频高效类放大器的条件已经成熟，然而由于类放大器需要在高频条件下工作，其工作频率至少为音频频率的倍，因此在这样的高频下，使用双极型晶体管会产生连续的开关损耗，这限制了类放大器效率的提高。直到年金属氧化物半导体场效应管出现后，满足了类放大器对高开关速度和低导通损耗的要求，实现了高性能的开关器件，这才开发出宽频带类音频功率放大器，类音频功率放大器从经问世立即显示出其