1、數(shù)字音頻功率放大器商業(yè)計(jì)劃書項(xiàng)目名稱： 數(shù)字音頻功率放大器 學(xué)校全稱： 西南科技大學(xué) 團(tuán)隊(duì)名稱： 西科核氣團(tuán) 團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人： 王均 聯(lián)系電話： 二零一九年五月目錄一、項(xiàng)目概述2（一）項(xiàng)目名稱2（二）項(xiàng)目背景2（三）項(xiàng)目簡(jiǎn)介2二、市場(chǎng)前景5三、產(chǎn)品概述6（一）硬件設(shè)計(jì)思路61、D類音頻功率放大器62、D類放大器的主要組成8（二）軟件設(shè)計(jì)思路111、設(shè)計(jì)指標(biāo)112、三角波發(fā)生電路113 、前置放大電路134、PWM比較電路135、 H-橋及低通濾波電路15四、財(cái)務(wù)分析15（一）資金來源15（二）基本財(cái)務(wù)假設(shè)15（三）財(cái)務(wù)報(bào)表16五、團(tuán)隊(duì)成員介紹17一、項(xiàng)目概述（一）項(xiàng)目名稱數(shù)字音頻功率放大器 （二）

2、項(xiàng)目背景音頻功放經(jīng)歷了許多年的發(fā)展，多帶人的努力，從開始的電子管，晶體管，到后來的集成電路，場(chǎng)效應(yīng)管階段。到現(xiàn)在，音頻功放越來越好了。如今的音頻市場(chǎng)也是隨著科技的進(jìn)步而不斷變化著，還有數(shù)字市場(chǎng)近些年也是如此，變化很多。出現(xiàn)了許多數(shù)字聲音源的新型電子產(chǎn)品。這些新型的產(chǎn)品使得數(shù)字音頻系統(tǒng)要有更多的需求。比如，在音質(zhì)，音量，均很等聲音性能上。我們就需要小型，使用，功能更好地?cái)?shù)字音頻功放了。到現(xiàn)在，我們也會(huì)將各類模擬放大器合理的用到產(chǎn)品中，比如AB類和D類模擬輸入放大器。以往的大型的音頻設(shè)備到現(xiàn)在都慢慢的被淘汰掉了，小型化的產(chǎn)品更是深得人們的喜愛，也方便于與人們地使用，譬如現(xiàn)在的mini音響。在使用設(shè)

3、備的時(shí)候，大家都需要使用的產(chǎn)品方便攜帶，使用便捷等等。如此一來，就需要將音頻功放的設(shè)計(jì)系統(tǒng)面積減小了，而且還不能使得其他的性能變差，還需要考慮設(shè)計(jì)的成本調(diào)度問題。科技是在飛速發(fā)展的，以后的產(chǎn)品會(huì)更加的輕巧與微小，數(shù)字音頻放大器需要很高質(zhì)量的音頻信號(hào)，體積小，效果好，能與其他器件相銜接，還需要考慮到各種因素。這種情況下，電池的壽命可得到延長，不需要散熱片，且電源也可以更小，總的來時(shí)總體的提及的到最小，重量最輕。（三）項(xiàng)目簡(jiǎn)介A類：A類功率放大器（也可稱為甲類放大器，Class A），它的輸出級(jí)中有兩個(gè)晶體管，這兩個(gè)晶體管的電流會(huì)在信號(hào)達(dá)到最大的時(shí)候流經(jīng)電阻等元件。這里要說的是，在有信號(hào)和沒信號(hào)的

4、時(shí)候，這組晶體管都有電流流通，晶體管是常開的。其中沒有信號(hào)的時(shí)候，兩個(gè)晶體管內(nèi)的電流時(shí)一樣大的。由此可見得，甲類放大器的功耗是一直有的，由熱量的形式消散掉。甲類放大器發(fā)生是因?yàn)樾盘?hào)的正反趨勢(shì)所引起上下方的流入的電流變化，打破了最初的電流平衡狀態(tài)，流入揚(yáng)聲器中的電流促使發(fā)生。A類功放是一種完全的線性放大現(xiàn)實(shí)的放大器，當(dāng)它工作在最佳的線性狀態(tài)，輸出級(jí)的兩個(gè)晶體管均會(huì)把整個(gè)信號(hào)全放，在這樣的情況下，就算不使用負(fù)反饋，甲類功放的失真率都是極低的。由上所訴，考慮到失真率的話，要做放大線路設(shè)計(jì)，最好的是用甲類放大器了。可是，這類放大器有一個(gè)很明顯的缺點(diǎn)，就是效率太低了，與現(xiàn)在的發(fā)展來看，效率太低，是滿足不

5、了要求的。把A 類功放用于播放音樂，我們可以體驗(yàn)到它的音質(zhì)是非常不錯(cuò)的，高音透徹，音色飽滿，人們對(duì)于A類功放的這一表現(xiàn)還是很滿意的。不足之處呢是A類功放發(fā)熱嚴(yán)重，處理這一問題有需要大型的散熱器件，占用位置，導(dǎo)致體積過大，重量也隨之加大，不滿足現(xiàn)在人們所需求的小巧之類的需求。除此之外，它的制作成本在這幾類功放中也算挺高的，也就導(dǎo)致了價(jià)格不會(huì)低。 A類放大器上圖為甲類功放的電路及波形圖。總結(jié)一下，甲類放大器失真極低，音質(zhì)不錯(cuò)，但是功率低，效率低，且非線性失真較大，設(shè)計(jì)不采用。B類：B 類功放（也稱為乙類放大器，Class B），它與甲類的工作方式就不同了。晶體管不會(huì)一直處理導(dǎo)電狀態(tài)。它的正負(fù)通道處

6、于關(guān)閉狀態(tài)，有正相的信號(hào)輸入時(shí)，負(fù)相的通道關(guān)閉，反之亦然。所以這兩個(gè)通道是不會(huì)同時(shí)工作的。沒有信號(hào)輸入，晶體管就不導(dǎo)電，也不消耗功率，就沒有耗損了。在晶體管正負(fù)通道開啟關(guān)閉的時(shí)候，會(huì)發(fā)生交越失真。特別是在低電平的時(shí)候，乙類功放聲音會(huì)變得很粗糙。在早期的時(shí)候，因?yàn)樗男蔬€算比較高的，所以還是有要用到一些汽車的音響中。B類放大器上圖為乙類放大器的電路級(jí)波形圖。總結(jié)一下：一類的效率還是比甲類的要高，不過它交越失真嚴(yán)重，而且開啟和關(guān)閉其他器件需要耗時(shí)。AB類：AB類（也稱為甲乙類，Class AB），它是兼容結(jié)合了甲、乙類兩者的優(yōu)勢(shì)。沒有信號(hào)或者信號(hào)很小的時(shí)候，晶體管打開，雖然這時(shí)候有損耗，但是比較

7、小，比甲類要低。正相信號(hào)時(shí)，負(fù)相通道關(guān)閉，負(fù)相信號(hào)時(shí)，正相通道相反，這一點(diǎn)的時(shí)間差異會(huì)使得甲乙類功放存在一點(diǎn)點(diǎn)的交越失真，但是它的效率和保真度都比前兩者要好。D類：D 類功放（Class D），它工作于開關(guān)晶體管，優(yōu)勢(shì)是能在極短的時(shí)間內(nèi)完全導(dǎo)通或者截止，這點(diǎn)會(huì)增輸出信號(hào)的失真。此類放大器效率非常高，能達(dá)到八、九十，在理想狀態(tài)下，更是能達(dá)到百分之百。D類放大器由三大部分組成：（1）輸入開關(guān)級(jí)，（2）功率放大級(jí)，（3）輸出濾波級(jí)。在功放電路中采用MOSFET替代了BJT，它們可以再極短的時(shí)間內(nèi)可以完成導(dǎo)通和截止，當(dāng)其中之一的管子導(dǎo)通時(shí)，管子的電壓降小，當(dāng)截止時(shí)，管子的電流為零。在此之下，效率就變得

8、非常之高，而且熱量產(chǎn)生的很少，需要的散熱器就很小，占用的位置就越小。將這些類型的放大器進(jìn)行比較：（1） A類：聲音的保真度高，音質(zhì)清晰，缺點(diǎn)是效率太低，損耗很高。散熱大，需要大型的散熱器件。（2） B類：效率比A類的要高，但是高不了多少，也處于偏低的行列。損耗比A類要小，但是它的交越失真嚴(yán)重，影響音質(zhì)。（3） AB類：效率較高，比A類，B類都要高，但存在一點(diǎn)點(diǎn)的交越失真（4） D類：效率極高，散熱小，成本不高，體積小。但是存在失真，噪聲等不良因素。 隨著科技的發(fā)展，目前是D類放大器也是做得越來越好了，也演變出了一些新型的放大器，比如T類。D類的缺點(diǎn)也正在被一步步的改善，以后的D類音頻放大器會(huì)越

9、做越好，越來越輕巧。根據(jù)題目的要求，體積小，高效率，散熱小的放大器，本次選用D類放大器。二、市場(chǎng)前景數(shù)字音頻功率放大器與傳統(tǒng)模擬功相比，其輸出功率大，效率高，體積小，無需散熱，失未來發(fā)展的主流。如今許多的便攜式電子設(shè)備，都有音頻輸出，都需要一個(gè)音頻放大器。國外方面: 1995年，在美國加州，有一家研究數(shù)字功放技術(shù)相對(duì)其他公司來說比較早和很有實(shí)力的公司，叫做Tripath Technology lnc。就在1998年，此公司發(fā)明了一種它們稱作DDPtm數(shù)字功率處理技術(shù)，并把它叫做T類數(shù)字功放。基于這類數(shù)字功放技術(shù)研做的數(shù)字芯片，用于許多的音響和其它公司做放大器的生產(chǎn)。Apogee作為專業(yè)音頻領(lǐng)域

10、的標(biāo)桿型品牌，我們都知道Apogee為我們帶來的那些偉大的革命性的產(chǎn)品。公司推出了一項(xiàng)高效率的D類數(shù)字放大器技術(shù)，不需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，就能夠?qū)?shù)字音頻信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成為放大的功率信號(hào)輸出，此技術(shù)名為DDX技術(shù)。和模擬方案比較起來，此數(shù)字方案的優(yōu)點(diǎn)有：設(shè)計(jì)小巧；功率耗散很低和運(yùn)作效率很高。在擁有多項(xiàng)專利的全數(shù)字高效集成電路中，都能看到此項(xiàng)技術(shù)的身影。而且，它還運(yùn)用到了現(xiàn)在許多的不同類型的的消費(fèi)類音頻產(chǎn)品中。德州儀器( C5000(TM) 超低功耗數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 的音頻電容式觸摸 BoosterPack，可為微處理器應(yīng)用實(shí)現(xiàn)各種新功能，支持清晰音頻以及回放與錄制功能。日本夏普推出了1bi

11、t全數(shù)字功率放大器SM-SX100，此放大器失真和噪聲都非常的低，而轉(zhuǎn)換效率卻非常的高。它可直接放大一些電子設(shè)備的PCM數(shù)字音頻信號(hào)。國內(nèi)狀況: 在上個(gè)世紀(jì)末，天奧公司推出了一項(xiàng)自主研發(fā)的D類數(shù)字音頻功率放大器，該放大器的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了百分之九十以上。 且在國內(nèi)外，其多個(gè)系列的數(shù)字功放產(chǎn)品都得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過 30 年來的高速發(fā)展，中國音響行業(yè)取得了長足的發(fā)展，目前中國已經(jīng)發(fā)展成為世界音響設(shè)備的生產(chǎn)和出口大國。自 1999 年開始，我國電子音響產(chǎn)值以平均每年超過 30的速度增長，至 2006年，產(chǎn)值已達(dá) 2,069 億元。但是，受到用工成本增加、原材料價(jià)格上漲、人民幣匯率波動(dòng)等因素綜合影響

12、，我國主要電子音響產(chǎn)品產(chǎn)值增速從 2006 年開始放緩。2010 年以來，除 2011 年和 2014 年增速較快外，行業(yè)總體處于低速調(diào)整期，呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。2014 年，由于國際市場(chǎng)的復(fù)蘇和我國居民收入增長較快、網(wǎng)絡(luò)零售持續(xù)增長，國內(nèi)國際市場(chǎng)均取得了良好的發(fā)展。過去數(shù)年來D類功率放大器的市場(chǎng)以曲線成長，其將逐漸取代AB類功率放大器并在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)取得優(yōu)勢(shì)。據(jù)第三方數(shù)據(jù)顯示，全球D類放器的營收將從2006年的4千萬美元上升到2008年的12億美元。 D類功率放大器急于攻占的市場(chǎng)以低功率而言在手機(jī)相關(guān)產(chǎn)品;對(duì)中功率而言則在于LCD TV。全球手機(jī)及LCD TV的出貨量仍在快速成長中，D類功率放大

13、器將隨著此兩大類產(chǎn)品而成長。 低功率D類數(shù)字功率放大器由于高效率或低耗電的特性其在各種可攜式產(chǎn)品的應(yīng)用逐漸普及，此外中功率D類數(shù)字功率放大器由于免用散熱片及考慮電源供應(yīng)器的成本，其在LCDTV等薄型電視市場(chǎng)必將逐漸增加。 高功率，即100W 200W的D類數(shù)字功率放大器在汽車音響亦將占有一-席之地，在此高功率之下D類功率放大器仍免不了使用散熱片，但散熱面積與散熱量比AB類功率放大器所需的要小，由于高效率的原因，D類功率放大器可以在不啟動(dòng)汽車引擎的狀況下有較長的使用時(shí)間而不消耗太多電瓶(Battery)的電量。三、產(chǎn)品概述（一）硬件設(shè)計(jì)思路1、D類音頻功率放大器1 .1 D類音頻功率放大器的結(jié)構(gòu)

14、 D類功放是由三角波振蕩器，PWM比較電路，脈沖功率放大器 以及低通濾波器構(gòu)成。D 類功率放大器就是把音頻信號(hào)轉(zhuǎn)為脈寬變化的形式，由脈沖放大器放大輸出，最后通過低通濾波電路濾除其中載波部分，還原音頻信號(hào)，如2-1圖：D類音頻功率放大器的結(jié)構(gòu)組成圖1.2 D類放大器的原理D類放大器，就是將模擬的正弦信號(hào)去和高頻的三角波信號(hào)進(jìn)行比較，是電壓的比較。在這種情況下，模擬信號(hào)會(huì)變成了一種脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是等幅的。在電路中對(duì)這個(gè)的脈沖信號(hào)放大，無異于對(duì)這種信號(hào)放大。原模擬信號(hào)只是包含在脈沖信號(hào)的寬度之中，與它的幅度沒有關(guān)系。脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)過放大，最后經(jīng)過低通濾波電路，濾除，就能得到低頻信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是正

15、弦信號(hào)，而且是被放大的。當(dāng)正弦信號(hào)的幅值大于三角波信號(hào)的幅值的時(shí)候，脈沖信號(hào)為正，反之，則為負(fù)。由此，沒有信號(hào)，輸出的方波占空比就為百分之五十。在失真上，放大后信號(hào)的幅度失真，不會(huì)影響到原信號(hào)失真。對(duì)正弦信號(hào)進(jìn)行比較的三角波信號(hào)，要有兩個(gè)要求。人耳能聽到的頻率最高是20KHz，根據(jù)定理，三角波頻率應(yīng)該大于20KHz的兩倍，但是為了避免失真，最好還是采用較高的頻率。三角波的頻率和幅度都應(yīng)該要很穩(wěn)定，不得出現(xiàn)波動(dòng)較大，穩(wěn)定度很低的情況，那樣對(duì)后面的影響會(huì)很大。1.3 D類放大器的性能指標(biāo)1.3.1效率在對(duì)輸出的功率要求不高的情況下，D類放大器的效率是最高的。而其它像A啊,B啊AB之類的放大器，效率

16、就不太理想了。在效率這一塊，D類放大器在各類型的放大器中，優(yōu)勢(shì)是很明顯的，而其他放大器，則是需要某些指定的狀態(tài)下才行。D類放大器，它的輸出級(jí)處于開關(guān)狀態(tài)下的時(shí)候，它是能達(dá)到很高的效率的。在理想狀態(tài)下，打通時(shí)，電阻為零，關(guān)斷時(shí)，電阻無窮大，此時(shí)，D類功放的效率最高，達(dá)到頂值。但也畢竟是在理想狀態(tài)下，這里由于揚(yáng)聲器的負(fù)載；還有控制電路功耗；驅(qū)動(dòng)耗損；開關(guān)耗損；電感鐵損和銅損等等。這些都是影響效率的一部分因素，但是影響都是很小的。在這類情況下，在晶體管導(dǎo)通時(shí)，兩端的電壓降和揚(yáng)聲器兩端的電壓降，影響了D類放大器的實(shí)際效率，也就是說，效率與晶體管的導(dǎo)通電阻息息相關(guān)。除此之外，還有偏置電流，開關(guān)頻率也會(huì)影

17、響效率。在有正弦信號(hào)通過的時(shí)候，可以在負(fù)載兩側(cè)得到一個(gè)信號(hào)周期的電壓電流，計(jì)算它們的均方根Vm和Im，由此計(jì)算可以得出輸出的功率。 系統(tǒng)的效率用消耗功率除以電壓提供的功率。 1.3.2諧波失真THDTHD諧波失真指音頻信號(hào)源通過功率放大器時(shí)，由于非線性元件所引起的輸出信號(hào)比輸入信號(hào)多出的額外諧波成分，它是音頻功率放大器的輸出功率的一個(gè)條件，也是音頻功放的一個(gè)不可缺少的指標(biāo)。在理想的狀態(tài)下，輸入了什么樣的正弦波信號(hào)，輸出的信號(hào)也是什么樣的信號(hào)，其沒有失真和噪聲。但是一般來說，音頻功率放大器輸出的音頻信號(hào)總是會(huì)有失真和噪聲的。這種失真需要失真儀才能測(cè)出，因?yàn)檫@種失真很小，在仿真波形中不容易看出來。

18、波形失真是因?yàn)樵谡也ǖ纳厦婕恿?次、5次等更高次的諧波造成的。由失真和器件內(nèi)部或者外部造成的噪聲，我們用THD+N來表示，這個(gè)值較小，大概都不會(huì)超過百分之十，而且這個(gè)值當(dāng)然是越小越好的。THD+N在不同的條件下也是有很大的變動(dòng)的，這與工作電壓，負(fù)載電阻，輸入的頻率有關(guān)。理想的THD的值為零。H1為基波分量，H2Hn為諧波分量，n為噪聲。13.3信噪比信號(hào)經(jīng)過電路設(shè)備之后，得出來的信號(hào)中，往往會(huì)夾雜著其他的信號(hào)，而且這種信號(hào)源源信號(hào)毫不相關(guān)，沒有規(guī)則可言，我們稱之為噪聲。產(chǎn)生噪聲的形式多種多樣，再者根據(jù)產(chǎn)生源頭的不同，可以把噪聲分為兩種：內(nèi)部噪聲和外部噪聲。外部噪聲：外部噪聲既有電路和外界之間

19、，也有電路本身各個(gè)環(huán)節(jié)作用在一起而產(chǎn)生。噪聲的來源包括：電場(chǎng)輻射，電路中的電導(dǎo)體在這樣的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)是不可避免的。信號(hào)在這些感應(yīng)電流中作用就會(huì)產(chǎn)生噪聲。 信號(hào)與噪聲的比例，稱為信噪比。信噪比數(shù)值是衡量一個(gè)音頻功放質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)，信噪比越高的音頻功放，噪聲越小，品質(zhì)越好。當(dāng)信噪比低，且有小信號(hào)輸入時(shí)，噪音就特別地嚴(yán)重，完全不知道聽到是什么音，嚴(yán)重影響到聲音品質(zhì)了。2、D類放大器的主要組成2.1前置放大器在D類音頻功率放大器中，由于前端的輸入信號(hào)的關(guān)系，需要對(duì)所輸入的各種信號(hào)進(jìn)行加工處理，此結(jié)構(gòu)位于整個(gè)結(jié)構(gòu)的前面，主要目的是使得與功放的靈敏度相匹配。在設(shè)計(jì)中，更多的使用MOS晶體管，因

20、為它有利于降低噪聲。我們需要此放大器低噪聲，頻帶寬，信噪比高等等要求。2.2三角波發(fā)生器三角波或者鋸齒波是用來與音頻信號(hào)相比較的，是設(shè)計(jì)電路中不可缺少的一部分。對(duì)于三角波或者鋸齒波，我們需要通知后的信號(hào)要被完全恢復(fù)，這種情況下，三角波的頻率我選的比較高，大概在200KHz以上。除此之外，三角波也要有穩(wěn)定的幅度和頻率，這是為了避免調(diào)制后的脈寬波形不好，使得一些性能變差。2.3調(diào)制方式2.3.1 - 調(diào)制- 調(diào)制能以簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)和較低的成本來獲得高的頻率分辨率。- 調(diào)制技術(shù)或者說 - ADC ，是過采樣ADC的特殊一種。它結(jié)合了過采樣技術(shù)和噪聲整形技術(shù)。一階 - 調(diào)制器簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)它是由一個(gè)積分器，

21、一個(gè) ADC、一個(gè)DAC 構(gòu)成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。- 調(diào)制技術(shù)本身就含有負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)不僅影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。2.3.2 PWM調(diào)制脈沖寬度調(diào)制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構(gòu)成，其占空比與信號(hào)的瞬時(shí)采樣值成比例。通過PWM 信號(hào)去控制輸出功率管的開關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器負(fù)載。PWM與-相比，PWM電路復(fù)雜性簡(jiǎn)單，功耗小，面積小，適合做設(shè)計(jì)。PWM調(diào)制，當(dāng)電壓 比較器同相端輸 入三角波電壓信號(hào)，反相端正弦電壓信號(hào)，電壓比較器的輸出就是脈沖寬度隨正弦信號(hào)電壓幅度變化而改變的脈沖調(diào)制信號(hào)。PWM波形圖2.4輸出級(jí) 輸出結(jié)構(gòu)有半橋和H橋兩種結(jié)構(gòu)。CMOS互補(bǔ)結(jié)構(gòu)CMOS互補(bǔ)

22、結(jié)構(gòu)對(duì)稱性能好，只需要單極性的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。H橋輸出結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的方式不同又分為 BTL 橋和三電平橋。BTL全橋開關(guān)管以對(duì)角線方式導(dǎo)通，M1、M4導(dǎo)通時(shí) M2、M3截止；反之，M2、M3導(dǎo)通時(shí) M1、M4截止。三電平全橋以差分寬度方式驅(qū)動(dòng)對(duì)角線上的開關(guān)，輸出脈沖具有負(fù)電源軌、零電平、正電源軌三個(gè)電平，而 BTL 只有正、負(fù)電源軌兩個(gè)。將H橋與半橋結(jié)構(gòu)行比較。半橋柵驅(qū)動(dòng)數(shù)為1，功率管數(shù)為2，有直流失調(diào)，偶次諧波。2.5低通濾波器系統(tǒng)中最后一級(jí)信號(hào)處理是低通濾波器，主要用來還原調(diào)制信號(hào)。對(duì)于一個(gè)低通濾波器，截止頻率是這樣定義的，低于截止頻率時(shí)低通濾波器增益為 1，而高于截止頻率時(shí)增益為 0。濾波器的特性

23、包括幅頻特性和相頻特性。對(duì)于大多數(shù)的濾波器應(yīng)用，更注重濾波器的幅頻特性，相頻特性次之。巴特沃斯低通濾波器公式：RL是負(fù)載電阻，fc是濾波器的截止頻率，LKn和CKn分別是對(duì)應(yīng)編號(hào)原件的歸一化原減值。可以根據(jù)公式，求出元件的值。（二）軟件設(shè)計(jì)思路1、設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）功放的效率不得少于80%。（2）設(shè)計(jì)三角波震蕩器，其頻率在200kHz以上。（3）能驅(qū)動(dòng)H橋或者半橋式開關(guān)放大器。（4）設(shè)計(jì)LC低通濾波器，使其還原音頻信號(hào)。2、三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路，用于產(chǎn)生能對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的高頻三角波，要讓此三角波實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，需要兩點(diǎn)：（1） 經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)，也就是脈沖矩形信號(hào)，需要被恢復(fù)過來。根據(jù)

24、所學(xué)的采樣定理，三角波的頻率是大于等于被采樣信號(hào)的兩倍的，而我們所能聽到的聲音頻率的上線范圍是20KHz，所以三角波的頻率是大于多40KHz的。這里為了為了使得信號(hào)不失真，盡量選用的三角波頻率高一些，為200多KHz。（2）為了避免被調(diào)制后的脈寬信號(hào)產(chǎn)生變形，還有提高音頻輸出的信噪比，這里的三角波需要有很穩(wěn)定的頻率和幅度。如此做，還能使得音質(zhì)變好，噪聲減小。而產(chǎn)生高頻，穩(wěn)定幅度的三角波，對(duì)于一般的電路都是有些困難的。三角波發(fā)生電路這里，我采用74HC14N芯片，該芯片為施密特觸發(fā)器，其輸入電壓為26V。電路由比較器和積分器構(gòu)成。比較器輸出方波，方波積分輸出三角波。通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R5，就可以

25、改變輸出波形的頻率，還有幅值。再對(duì)此電路進(jìn)行調(diào)試，可以獲得頻率和幅值。波形仿真如圖：三角波波形仿真圖通過移動(dòng)兩個(gè)指標(biāo)，可以得到相應(yīng)的參數(shù)。從圖中可見三角波的頻率通過公式 得出f為250KHz以上，觀測(cè)幅值為1伏多。3 、前置放大電路前置放大電路圖在接入音頻信號(hào)之前，音頻信號(hào)的幅度一把都是較小的，這時(shí)就需要對(duì)此信號(hào)進(jìn)行放大。這里設(shè)定音頻信號(hào)幅度為幾百毫伏，為了達(dá)到所需要的指標(biāo)，這里前面采用NE5532A芯片，此芯片的工作頻率高，可以達(dá)到10MHZ；工作電壓范圍也不錯(cuò)，3V到20V之間均可。在放大的前端及后端都加上濾波電容，可以使得電路的失真度降低。前置放大電路波形圖從仿真調(diào)試來看，此放大電路的放

26、大倍數(shù)為2到10倍。4、PWM比較電路音頻信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后，與三角波相比較，輸出PWM方波。PWM比較電路比較器電路選用的芯片是LM393芯片，此芯片有諸多優(yōu)點(diǎn)：它的工作電壓的范圍廣；無論是單電源還是雙電源都可以；消耗的電流小。該芯片還是雙電壓比較器集成電路，它的輸出與許多晶體管都是兼容的，和其他芯片比較起來，優(yōu)勢(shì)很大，最后輸出波形也是很不錯(cuò)的。這里三角波的幅值未超過5V，為了避免后續(xù)功放產(chǎn)生失真，這里采用的電源幅度為5V。下圖為比較波形。5、 H-橋及低通濾波電路H橋和低通濾波這次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)是H橋互補(bǔ)對(duì)稱電路，此電路具有關(guān)閉的速度很快，開啟的電壓范圍大，對(duì)管子的要求是導(dǎo)通電阻很小。本次設(shè)計(jì)的要求輸出功率20W，并不是很大，這里可以選擇小電容，小功率并且容易快速驅(qū)動(dòng)的管子。在經(jīng)過對(duì)管子的測(cè)試和參數(shù)參考，這里選用IRF9540和3205的，基本能達(dá)到要求。四、 財(cái)務(wù)分析（一） 資金來源資金來源金額學(xué)校資助萬校友會(huì)資助5萬團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)貸款5萬團(tuán)隊(duì)成員籌備5萬基本財(cái)務(wù)假設(shè)會(huì)計(jì)期間：一年，即2019年7月至2020年7月會(huì)