全遙控?cái)?shù)字音量控制的d 類功率放大器

1、第1頁共35頁引言幾十年來在音頻領(lǐng)域中，A類、B類、AB類音頻功率放大器一直占據(jù)“統(tǒng)治”地位，其發(fā)展經(jīng)歷了這樣幾個(gè)過程：所用器件從電子管、晶體管到集成電路過程；電路組成從單管到推挽過程；電路形成從變壓器輸出到OTL、OCL、BTL形式過程。其基本類型是模擬音頻功率放大器，它的最大缺點(diǎn)是效率太低。全球音視頻領(lǐng)域數(shù)字化的浪潮以及人們對音視頻設(shè)備節(jié)能環(huán)保的要求，迫使人們盡快開發(fā)高效、節(jié)能、數(shù)字化的音頻功率放大器，它應(yīng)該具有工作效率高，便于與其

2、他數(shù)字化設(shè)備相連接的特點(diǎn)。D類音頻功率放大器是PWM型功率放大器，它符合上述要求。近幾年來，國際上加緊了對D類音頻功率放大器的研究與開發(fā)，并取得了一定的進(jìn)展，幾家著名的研究機(jī)構(gòu)及公司已經(jīng)試驗(yàn)性地向市場提供了D類音頻功率放大器評估模塊及技術(shù)。這一技術(shù)一經(jīng)問世立即顯示出其高效、節(jié)能、數(shù)字化的顯著特點(diǎn)，引起了科研、教學(xué)、電子工業(yè)、商業(yè)界的特別關(guān)注，現(xiàn)在這一前沿的技術(shù)正迅猛發(fā)展，前景一片光明。單片機(jī)有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、易于

3、推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化裝置、智能儀器儀表、過程控制、通信、家用電器等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)遙控功能，而紅外遙控則是被采用較多的一種方法。紅外遙控是通過紅外管發(fā)送紅外遙控編碼對其設(shè)備進(jìn)行控制的不同設(shè)備的遙控發(fā)送的紅外遙控編碼都是不同的。由于紅外無線解決了有線連接的許多不便，因而受到了家電設(shè)備廠商、電腦外圍設(shè)備商、以及通信設(shè)備廠商的高度重視。如果將遙控技術(shù)、單片機(jī)與D類音頻功率放大器結(jié)合

4、起來，那么得到的產(chǎn)品將是非常前沿的。本次設(shè)計(jì)就是全遙控?cái)?shù)字音量控制的D類功率放大器。1功放的基本知識(shí)1.1功放的分類傳統(tǒng)的功率放大器主要有A類(甲類)、B類(乙類)和AB(甲乙類)，除此之外，還有工作在開關(guān)狀態(tài)下的D類（丁類）功放。1.2功放的工作原理及特點(diǎn)概述A類功率放大器在整個(gè)輸入信號周期內(nèi)都有電流連續(xù)流過功率放大器件其晶體管總是工作在放大區(qū)，并且在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)晶體管始終工作在線性放大區(qū)域，它的優(yōu)點(diǎn)是輸出信號的失真比較小缺點(diǎn)

5、是輸出信號的動(dòng)態(tài)范圍小、效率低，理想情況下其效率為50%考慮到晶體管的飽和壓降及穿透電流造成的損耗A類功率放大器的最高效率僅為45%左右。B類功率放大器在整個(gè)輸入信號周期內(nèi)功率器件的導(dǎo)通時(shí)間為50%因?yàn)槠渚w管只在輸入信號的正半周工作在放大區(qū)，在輸入信號的負(fù)半周是截止的。它的優(yōu)點(diǎn)是效率理想情況下可達(dá)78.5%比A類的提高了很多，其缺點(diǎn)是非線性失真卻比甲類功放第3頁共35頁輸出功率（W）D類音頻功率放大器模擬音頻功率放大器表11D類功放與

6、AB類功放的比較2電路系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)構(gòu)思本設(shè)計(jì)是利用Ti公司全D類音頻功放芯片TPA3004D2和MCS51系列微處理器設(shè)計(jì)紅外線遙控的數(shù)字音量控制立體聲音頻功率放大器。TPA3004D2是D類立體聲音頻功率放大芯片，具有每通道12W的功率輸出，本方案將使立體聲音量由直流電壓實(shí)現(xiàn)–40dB到36dB增益范圍調(diào)節(jié)。我們知道要很好地設(shè)計(jì)一個(gè)電路，必須在設(shè)計(jì)之前對此電路中所用到的器件的功能特性能夠有一個(gè)全面的了解。在下面的介紹中將會(huì)先