【摘 要】
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随着物联网时代的到来,各种小型化电子设备的出现,声音作为人类与机器信息传递交流的重要平台越来越得到重视。大至家庭影院,小到蓝牙耳机,音频功率放大器都在其中扮演着不可或缺的角色。其中D类音频功率放大器凭借其优秀的工作效率在众多架构的音频功放中脱颖而出,而随着技术水平的不断上升,其输出的音频质量也获得了不小的提升,与数字电路的兼容性更是让其逐渐占领了音频功放市场的主流地位。但是D类功放在提高音质、工作
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随着物联网时代的到来,各种小型化电子设备的出现,声音作为人类与机器信息传递交流的重要平台越来越得到重视。大至家庭影院,小到蓝牙耳机,音频功率放大器都在其中扮演着不可或缺的角色。其中D类音频功率放大器凭借其优秀的工作效率在众多架构的音频功放中脱颖而出,而随着技术水平的不断上升,其输出的音频质量也获得了不小的提升,与数字电路的兼容性更是让其逐渐占领了音频功放市场的主流地位。但是D类功放在提高音质、工作效率和降低成本等方向上仍然存在较大的进步空间。本文设计了一种大功率无须滤波的D类音频功率放大器,在实际应用和工程上具有较大的参考价值。本文所设计的D类音频功放采用了二阶积分器作为补偿器的设计,提高了系统的增益和抑制噪声的能力,从而提升了输出音频的质量。BD模式的PWM调制方式可以大大减小扬声器负载上的电流,节省功耗的同时还可以使此设计拥有无须滤波器的特性。本文设计的D类功放还可以提供四种不同的增益和五种不同的采样频率,都能以最大100W的功率输出,适应了不同工作环境下的多种需求。输入保护电路的设计有效地保护了芯片不会被过大的输入损坏。本文首先介绍了D类功放的背景和预期,其次对不同种类的音频功放进行简介并着重对不同种类D类功放进行了阐述,并分析对比了其各项参数和特点。然后对芯片的整体环路进行了设计,并使用SIMULINK仿真验证了本设计的可行性,证明了本设计优势所在。最后对芯片内部部分子电路进行了设计和仿真,以及对芯片的整体仿真,满足了不同工艺角下的设计需求。本文所设计的D类音频功率放大器的仿真结果显示其最高可输出功率为100.9W,在此输出功率下的系统效率为94.8%;在21V供电、输出功率为50W的情况下的THD+N为0.1%,其信噪比为126dB。
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