數(shù)字功放制作報(bào)告(D類(lèi)功放)

1、D類(lèi)功率放大器設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)老師：王全州制作者：張滿歸制作時(shí)間：2010-8-161引言一般認(rèn)為，功率放大器根據(jù)其工作狀態(tài)可分為5類(lèi)。即A類(lèi)、AB類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)和D類(lèi)。在音頻功放領(lǐng)域中，C類(lèi)功放是用于發(fā)射電路中，不能直接采用模擬信號(hào)輸入，其余4種均可直接采用模擬音頻信號(hào)輸入，放大后將此信號(hào)用以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。其中D類(lèi)功放比較特殊，它只有兩種狀態(tài)，即通、斷。因此，它不能直接放大模擬音頻信號(hào)，而需要把模擬信號(hào)經(jīng)脈寬調(diào)制變換后再放大。外行曾把此種具有開(kāi)關(guān)方式的放大，稱為數(shù)字放大器，事實(shí)上，這種放大器還不是真正意義的數(shù)字放大器，它僅僅使用PWM調(diào)制，即用采樣器的脈寬來(lái)模擬信號(hào)幅度。這種放大器沒(méi)有量化和P

2、CM編碼，信號(hào)是不可恢復(fù)的。傳統(tǒng)D類(lèi)的PWM調(diào)制，信號(hào)精度完全依賴于脈寬精度，大功率下的脈寬精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。因此必須研究真正意義的數(shù)字功放，即全（純）數(shù)字功率放大TO方器。數(shù)字功放是新一代高保真的功放系統(tǒng)，它將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換后，通過(guò)濾波器直接轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)，沒(méi)有任何模擬放大的功率轉(zhuǎn)換過(guò)程。CD唱機(jī)（或DVD機(jī)）、DAT（數(shù)字錄音機(jī)）、PCM（脈沖編碼調(diào)制錄音機(jī)）都可作為數(shù)字音源，用光纖和同軸電纜口直接輸出到數(shù)字功放。此外，數(shù)字功放也具備模擬音頻輸入接口，可適應(yīng)現(xiàn)有模擬音源。國(guó)外對(duì)數(shù)字音頻功率放大器領(lǐng)域進(jìn)行了二三十年的研究。在20世紀(jì)60年代中期，日本研制出8bit的數(shù)字音頻功率放大

3、器；1983年，國(guó)外提出了D類(lèi)（數(shù)字）PWM功率放大器的基本結(jié)構(gòu)。但是這些功放僅能實(shí)現(xiàn)低位D/A功率轉(zhuǎn)換，若要實(shí)現(xiàn)16bit、44.1KHZ采樣的功率放大器。隨著數(shù)字信號(hào)處理（DSP）和音頻數(shù)字壓縮技術(shù)的結(jié)合、新型離散功率器件及其應(yīng)用的發(fā)展，使開(kāi)發(fā)實(shí)用化的16bit數(shù)字音頻功率放大器成為可能。國(guó)內(nèi)外一些從事數(shù)字信號(hào)處理的技術(shù)人員，專門(mén)研究音頻數(shù)字編碼技術(shù)，在不損傷音頻信號(hào)質(zhì)量的情況下，盡量壓縮數(shù)據(jù)庫(kù)。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，終于將末級(jí)功放開(kāi)關(guān)頻率由沒(méi)有壓縮數(shù)據(jù)時(shí)的約2.8GHz減至小于1MHz，從而降低了對(duì)開(kāi)關(guān)功放管的要求。同時(shí)在開(kāi)關(guān)功率放大部分，采用了驅(qū)動(dòng)緩沖器和平衡電橋技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在不提高工作電壓的

4、情況下能夠輸出較大的功率，并且設(shè)計(jì)了完善的防止開(kāi)關(guān)管擊穿的保護(hù)電路。國(guó)內(nèi)外一些公司研制出的數(shù)字功放，直接從CD唱機(jī)的接口（光纖和數(shù)字同軸電纜）接受數(shù)字PCM音頻信號(hào)（模擬音頻信號(hào)必須經(jīng)過(guò)內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后才能進(jìn)行處理），在整個(gè)信號(hào)處理和功率放大過(guò)程中，全部采用數(shù)字方式，只有在功率放大后為了推動(dòng)音箱才轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。1.1背景學(xué)習(xí)模電數(shù)電以來(lái)，設(shè)計(jì)過(guò)模擬功放，只了解了一些理論上的概念及分析方法，加上模電部分的不確定性，所以通過(guò)此次D類(lèi)功率放大電路的設(shè)計(jì)，復(fù)習(xí)模電和數(shù)電，去應(yīng)用理論并加深理解，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，并從中學(xué)些解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。我們此次實(shí)驗(yàn)室以小組進(jìn)行的，所以通過(guò)各組員的

5、相互配合，相互指出不足，相互學(xué)習(xí)，培養(yǎng)我的交際能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。1.2設(shè)計(jì)名稱D類(lèi)音頻功率放大電路1.3參考資料【1】新型集成電路及其應(yīng)用實(shí)例何希才編著科學(xué)出版社2002【2】全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題精解選陳永真等編著電子工業(yè)出版社2007年6月【3】模擬集成電路基礎(chǔ)與應(yīng)用孫余凱項(xiàng)綺明等編著電子工業(yè)出版社2006年4月【4全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程模擬電子線路設(shè)計(jì)高吉祥主編電子工業(yè)出版社2007年8月2.數(shù)字功放的基本概況2.1數(shù)字功放和模擬功放的區(qū)別數(shù)字功放由于工作方式與傳統(tǒng)模擬功放完全不同，因此克服了模擬功放固有的一些缺點(diǎn)，并且具備了一些獨(dú)有的特點(diǎn)。過(guò)載能力與功率儲(chǔ)備數(shù)字功放電

6、路的過(guò)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬功放。模擬功放電路分為A類(lèi)、B類(lèi)或AB類(lèi)功率放大電路，正常工作時(shí)功放管工作在線性區(qū)；當(dāng)過(guò)載后，功放管工作在飽和區(qū)，出現(xiàn)諧波失真，失真程度呈指數(shù)級(jí)增加，音質(zhì)迅速變壞。而數(shù)字功放在功率放大時(shí)一直處于飽和區(qū)和截止區(qū)，只要功放管不損壞，失真度不會(huì)迅速增加，如下圖所示。由于數(shù)字功放采用開(kāi)關(guān)放大電路，效率極高，可達(dá)75%90%（模擬功放效率僅為30%50%），在工作時(shí)基本不發(fā)熱。因此它沒(méi)有模擬功放的靜態(tài)電流消耗，所有能量幾乎都是為音頻輸出而儲(chǔ)備，加之前后無(wú)模擬放大、無(wú)負(fù)反饋的牽制，故具有更好的“動(dòng)力”特性，瞬態(tài)響應(yīng)好，“爆棚感”極強(qiáng)。功放的失真度比較在所做的兩次功放中可以看出，模擬

7、功放存在推挽對(duì)管特性不一致而造成輸出波形上下不對(duì)稱的失配失真，因此在設(shè)計(jì)推挽放大電路時(shí)，對(duì)功放管的要求非常嚴(yán)格。而數(shù)字功放對(duì)開(kāi)關(guān)管的配對(duì)無(wú)特殊要求，基本上不需要嚴(yán)格的挑選即可使用。模擬功放幾乎全部采用負(fù)反饋電路，以保證其電聲指標(biāo)，在負(fù)反饋電路中，為了抑制寄生振蕩，采用相位補(bǔ)償電路，從而會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。數(shù)字功放在功率轉(zhuǎn)換上沒(méi)有采用任何模擬放大反饋電路，從而避免了瞬態(tài)互調(diào)失真。揚(yáng)聲器的匹配問(wèn)題由于模擬功放中的功放管內(nèi)阻較大，所以在匹配不同阻值的揚(yáng)聲器時(shí)，模擬功放電路的工作狀態(tài)會(huì)受到負(fù)載（揚(yáng)聲器）大小的影響。而數(shù)字功放內(nèi)阻不超過(guò)0.20（開(kāi)關(guān)管的內(nèi)阻加濾波器內(nèi)阻），相對(duì)于負(fù)載（揚(yáng)聲器）的阻值（4

8、80）完全可以忽略不計(jì)，因此不存在與揚(yáng)聲器的匹配問(wèn)題。2.2D類(lèi)音頻功率放大器基本原理一般的脈寬調(diào)制D類(lèi)功放的原理方框圖如下圖所示。圖2為工作波形示意,其中（a）為輸入信號(hào)；（b）為鋸齒波與輸入信號(hào)進(jìn)行比較的波形；（c）為調(diào)制器輸出的脈沖（調(diào)寬脈沖）；（d）為功率放大器放大后的調(diào)寬脈沖；（e）為低通濾波后的放大信號(hào)。PWM調(diào)制器高速開(kāi)關(guān)電路圖1D類(lèi)放大器的工作原理圖2D類(lèi)放大器的工作波形示意圖2.3D類(lèi)音頻功率放大器各部分的分析與實(shí)現(xiàn)2.3.1前置音量放大電路我們本打算采用寬頻帶、低漂移、滿幅運(yùn)放TLC4502，組成增益可調(diào)的同相寬帶放大器。由于TLC4502在市場(chǎng)上價(jià)格比較貴，并且不好買(mǎi)，最

9、后我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)試可以用LM324來(lái)代替，所以我們最終采用的前置放大電路如下圖所示。VGCU1Ame仁綁1音頻輸入1uF甘丄R4R32.4kfl：C2IF4.7uFKey=A：70%：頭一音頻輸出|2.2kf)：.Key=A：我們選擇同相放大器的目的是容易實(shí)現(xiàn)輸入電阻R$10kQ，滿足輸入電阻i越大越好的要求。取V二V/2=2.5V，輸入電阻R大于10kQ，故取R1=R2=51k+cciQ，則R=51/2=25.5kQ，反饋電阻采用電位器R4，取R4=20kQ，反相端電阻iR3取2.4kQ，則前置放大器的最大增益Av為Av=1+R4/R3=1+20/2.4宀9.32.3.2三角波發(fā)生電路

10、我們的三角波發(fā)生電路的尋找過(guò)程可以分3個(gè)階段，我們將它一一記錄下來(lái)，我們的第一階段電路圖如下:+5V由于運(yùn)放TLC4502沒(méi)能買(mǎi)到，我們決定用運(yùn)放TL062來(lái)代替，但在仿真中發(fā)現(xiàn)不能調(diào)出三角波，所以這種方法我們沒(méi)有采用，繼而尋找下一種方案。下圖是我們無(wú)意間發(fā)現(xiàn)，然后采用的三角波發(fā)生電路，此方案完全可以滿足我們的設(shè)計(jì)要求，即三角波頻率可以達(dá)到250KHz,Vp-p可以達(dá)到0.9V，初步我們決定選用此方案，但此電路與仿真和理論有些相差，下圖按理論來(lái)說(shuō)本應(yīng)該輸出方波，但在實(shí)際電路中確輸出的是類(lèi)三角波，當(dāng)放大時(shí)發(fā)現(xiàn)三角波的線性度很差，有點(diǎn)像正弦波，所以這個(gè)簡(jiǎn)單的三角波發(fā)生電路我就被更換，電路圖如下：U

11、1A仿真波形如下圖所示:匕波形再放大的時(shí)候線性度很差，看起實(shí)際電路中的測(cè)試波形如下圖所示:從波形中我們讀出此波形的頻率很高車(chē)全滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的要求,頻率大概為250廠來(lái)又像正弦波，并且很不穩(wěn)定。本來(lái)打算使用此電路產(chǎn)生三角波，在無(wú)意中又發(fā)現(xiàn)在增大電阻R的值時(shí),波形漸變成方波，漸變圖如下圖所示，并且幅度和頻率可以調(diào)到所需的要求，波形也比較穩(wěn)定，加上在試驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)后面的電路有不合適，初步確定是三角波不合適，所以我們有進(jìn)行下一階段的嘗試。TU我們將上面的電的電路調(diào)試使它產(chǎn)生穩(wěn)U2AR1jOIOGBDJOV伽kd；VGCO-.1U1-A:QOkO；lM3:切工4VCGVcc:R3Ikfi：三角波輸

12、出+.6C3IR4TOOuF:IkQUJ定的花費(fèi)了我們的好多時(shí)間，開(kāi)始我們使用的是運(yùn)放LM324,積出的波形有點(diǎn)像電容充放電的波形，即線性度特別差。開(kāi)始我們嘗試著去改變反饋電容和電阻的大小,結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒(méi)多大的改善，接下來(lái)我們斷定是運(yùn)放LM324的性能不好，我們就用LM393替換了LM324，結(jié)果令我們很高興，三角波的線性度變得較為理想，個(gè)方面的參數(shù)都能滿足我們的設(shè)計(jì)要求，最后我們決定就選用此電路，電路原理圖如下所示.采用上面電路圖我們的輸出波形如下圖，輸出頻率f166KHz,Vp-p2.5V。選用LM311精密、為給V+=V提供J=tL路下圖所0F1JJ電源2.3.3比較器電路由于三角波Vp-p

13、=2.5V,所以要求音頻信號(hào)的Vp-p不能大于2V,否則會(huì)使功放產(chǎn)生失真。PWM調(diào)制器：把原始音頻信號(hào)加上一定直流偏置后送到運(yùn)放的正輸入端，另通過(guò)自激震蕩產(chǎn)生一個(gè)三角波加到運(yùn)放的負(fù)輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負(fù)端三角波時(shí)，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號(hào)為零，直流偏置三角波峰值的1/2,則比較器輸出的高低電平持續(xù)的時(shí)間一樣，輸出就是一個(gè)占空比為1:1的方波，當(dāng)有音頻信號(hào)輸入時(shí)，正半周期間，比較器輸出高電平的時(shí)間比低電平長(zhǎng)，方波的占空比大于1:1；負(fù)半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號(hào)幅度高于三角波幅度的時(shí)間卻大為減少，方波占空比小于1：1

14、。這樣，比較器輸出的波形就是一個(gè)脈沖寬度被音頻信號(hào)幅度調(diào)制后的波形，稱為PWM（脈寬調(diào)制）或PDM（脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制）。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中。Wv音頻輸入:-三角波輸入壬11；G2R210kQlOkQV3+d12|IR3IR4L-I-I丙皿閘輸岀-24*1NM31ram-140VCC:：1kQ：的波形可以看出，方波受到高頻1信信號(hào)的干擾，這下來(lái)要解決經(jīng)比較器后的PWM輸出波形如下圖所示:的重要問(wèn)題之一。2.3.4驅(qū)動(dòng)電路此電路主要完成兩個(gè)功能：（1）將PWM信號(hào)整形變換成互補(bǔ)對(duì)稱的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；（2）通過(guò)門(mén)電路的串并完成延時(shí)與后級(jí)H橋電路的驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路電路圖如下圖所示:PWMtAoru

15、用CD40106施密特觸發(fā)器并聯(lián)運(yùn)用以獲得較大的電流輸出，送給由晶體三極管組成的互補(bǔ)對(duì)稱式射極跟隨器驅(qū)動(dòng)的輸出管，保證了快速驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路晶體三極管選用2SC8050和2SA8550對(duì)管。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路最終輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)1和驅(qū)動(dòng)信號(hào)2的波形如下圖所示：!肆；2.3勵(lì)舟J.MUTl*t的門(mén)“一Ih橋互_對(duì)VMOSFET的要求是導(dǎo)通電阻小，開(kāi)關(guān)速度快，開(kāi)啟電小。因輸出功率稍大于1W,屬小功率輸出，可選用功率相對(duì)較小、輸入電容較小、容易快速驅(qū)動(dòng)的對(duì)管，IRFD540和IRFD9540VMOS對(duì)管的參數(shù)能夠滿足上述要求，故采用之。實(shí)際電路如下圖所示。驅(qū)動(dòng)電路輸出的互補(bǔ)PWM開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)交替開(kāi)啟M2和M3

16、或Ml和M4,再設(shè)計(jì)中有一個(gè)重要的，也是無(wú)法徹底消除的問(wèn)題存在，就是要保證H橋上2個(gè)同側(cè)的MOS管（Ml和M3,M2和M4）不能同時(shí)導(dǎo)通。如果MOS管Ml和M3（或M2和M4）同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從電源Vcc正極穿過(guò)2個(gè)MOS管直接回到負(fù)極。此時(shí)，電路中除了MOS管外沒(méi)有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞MOS管?；谏鲜鲈?，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中要使Ml與M3或M2與M4在導(dǎo)通時(shí)間上有一個(gè)延遲，也稱死區(qū)時(shí)間。為了減小死區(qū)時(shí)間，在驅(qū)動(dòng)電路中為了使輸出的兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)較好著對(duì)稱，電路中加入了與門(mén)延時(shí)電路，防止死區(qū)時(shí)間電流過(guò)大，使MOS管發(fā)熱嚴(yán)重。又由MO

17、S在導(dǎo)通和截止的時(shí)候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程，流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程，在這段時(shí)間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開(kāi)關(guān)頻率越快，損失也越大。導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失；降低開(kāi)關(guān)頻率，可以減小單位時(shí)間內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。在綜合考慮后我們選擇頻率為160KHz。IRF954DM3M1IRF9540IRF540IRF540*2.3.6低通濾波器最后一級(jí)需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來(lái)。方法很簡(jiǎn)單，只-0需要用一個(gè)低通濾波

18、器。但由于此時(shí)電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會(huì)耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來(lái)時(shí)，C的充電時(shí)間大于放電時(shí)間，輸出電平上升；窄脈沖到來(lái)時(shí)，放電時(shí)間長(zhǎng)，輸出電平下降，正好與原音頻信號(hào)的幅度變化相一致，所以原音頻信號(hào)被恢復(fù)出來(lái)。我們電路采用4階Butterworth低通濾波器（如下圖所示），上限頻率$20kHz,在通頻帶內(nèi)特性基本平坦。經(jīng)過(guò)截止頻率公式f=-，加上ORCAD軟2VLC件的仿真（仿真頻率響應(yīng)圖如下），從而初步確定一組參數(shù)Ll=22uH,L2=47uH,Cl=l.68pH，C2=1pH。20kHz處下降2.75dB，可保證20kHz的上限頻率，且通

19、帶內(nèi)曲線基本平坦；100kHz、166.4kHz處分別下降43.55dB、62.26dB，完全滿足對(duì)高頻的濾出。L1輔人22uH47uHC1士1UC2士D.60U4階Butterworth低通濾波器4階Butterworth低通濾波器幅頻響應(yīng)2.3.6電源模塊我們這次設(shè)計(jì)的數(shù)字功放所有模塊都采用5V電源供電，所以電源一塊設(shè)計(jì)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，我們就采用集成穩(wěn)壓塊L7805CV。L7800系列輸出電流為1.5A,這足夠滿足我們的要求，無(wú)需再去擴(kuò)流，我們的電路圖如下圖所示。302：40073系統(tǒng)調(diào)試及數(shù)據(jù)分析31系統(tǒng)調(diào)試中的問(wèn)題及解決方案下面就我們調(diào)試過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題及解決方案總結(jié)一下。在開(kāi)始我們

20、選定原理圖后，由于原理圖中的運(yùn)放型號(hào)在仿真軟件中沒(méi)有，我們決定用兩種仿真軟件（Oread與Multisim）來(lái)進(jìn)行仿真，這樣既可以進(jìn)行仿真結(jié)果的比較，還可以相互彌補(bǔ)，找到更多的原件進(jìn)行仿真，最后還是找不到的我們采取更換電路和器件的方法，使仿真順利進(jìn)行。在仿真三角波時(shí)，我們使用施密特觸發(fā)器產(chǎn)生方波，然后用積分電路將方波轉(zhuǎn)換成三角波，在仿真中無(wú)論怎樣改變都無(wú)法積出三角波，實(shí)在沒(méi)辦法，我們就決定用實(shí)驗(yàn)箱直接連出電路，看結(jié)果如何，就參照無(wú)法仿真出的電路，在實(shí)驗(yàn)箱上我們首先搭出了方波發(fā)生電路，結(jié)果和仿真的完全相反，在示波器上出現(xiàn)了三角波，頻率和幅度完全滿足設(shè)計(jì)要求，就是線性度不好，波形如原理中所示，這可

21、以說(shuō)是我們的一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始我們認(rèn)為三角波的線性度不好，只要波形的幅度可以，頻率穩(wěn)定輸出就不會(huì)影響后面的比較，于是決定使用此電路產(chǎn)生三角波，這樣既簡(jiǎn)單，又方便。但在后面的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)此三角波極不穩(wěn)定，甚至影響后面電路以致無(wú)法正常工作，加上為了改變?nèi)遣芘c后面的電路協(xié)調(diào)工作，無(wú)意間又發(fā)現(xiàn)在增大電阻的時(shí)候，三角波漸變成方波，并且波形穩(wěn)定,我們就決定將此方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換成三角波，將無(wú)法仿真出的積分電路在實(shí)驗(yàn)箱上加上之后，結(jié)果出來(lái)了，三角波上半部分有些失真，我們將采用的運(yùn)放LM324更換為L(zhǎng)M393后，三角波就不再失真了，并且線性度變得更好些了，最后我們?cè)谔剿髦姓业搅巳遣òl(fā)生電路，而且，在后面的

22、電路中，我們將更多的實(shí)驗(yàn)放到了實(shí)驗(yàn)箱上，減少了仿真。這次我們不再那么急的焊接電路，我們首先跟原理中所分的模塊一樣，在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行每一個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)最后測(cè)得各個(gè)模塊的結(jié)果和我們預(yù)期結(jié)果一樣之后，我們才很放心的焊接整體電路。這樣我們調(diào)試起來(lái)會(huì)很方便，由于在實(shí)驗(yàn)箱上我們給各個(gè)模塊加的都是信號(hào)源上的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，看到的也是標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果，如果在測(cè)試中的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)中的不太一樣，我們就可以確定是那一模塊出了問(wèn)題，這也是我們組數(shù)字功放最先能工作的原因吧。在這兒我還得提出一個(gè)問(wèn)題，為什么在實(shí)驗(yàn)箱上測(cè)試好的電路，當(dāng)焊接到一起后，工作就不在那么完美了。比如說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)箱上我們給比較器電路加入了標(biāo)準(zhǔn)的正弦波和三角波后，輸出的

23、是很標(biāo)準(zhǔn)的PWM，但在實(shí)測(cè)中，PWM中的方波就像原理中的記錄波形一樣，存在好多毛刺，好像被什么干擾似的，最后再請(qǐng)教了老師之后，才知道了是高頻信號(hào)的干擾，這個(gè)干擾很奇怪，甚至干擾到了輸入信號(hào)，輸入的信號(hào)都不再是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。這一問(wèn)題我們采用兩種方案解決。第一，從電源一塊去解決，我們發(fā)現(xiàn)干擾信號(hào)是通過(guò)電源線進(jìn)行的。所以，我們應(yīng)該將數(shù)字地與模擬地分開(kāi)，減小相互之間的干擾，在我們此次焊接的電路中，我們采用電源一點(diǎn)供電，然后在支路供電中全部串聯(lián)一個(gè)比較大的電感；第二，我們通過(guò)電容的作用減小干擾。首先，給電源與地之間跨接一個(gè)比較大的電容，起到一個(gè)濾除紋波效果，其次是給每個(gè)集成芯片的正電源與地之間接入一個(gè)0

24、.01uF0.1uF的瓷片電容，起到一個(gè)減小干擾的作用。這部分的解決方案我們主要在繪制PCB板的時(shí)候加上去，并且嚴(yán)格地將數(shù)字部分和模擬部分分開(kāi)，減小電流環(huán)路的面積。這兒記錄一個(gè)還沒(méi)有解決的問(wèn)題，也是不能理解的一個(gè)問(wèn)題。在測(cè)前置放大電路時(shí)，當(dāng)加入正弦信號(hào)后，在輸出級(jí)可以測(cè)到放大了的沒(méi)有失真的正弦信號(hào)，但當(dāng)整體電路工作時(shí)，加入音頻信號(hào)后我們認(rèn)為在前置放大輸出端加上揚(yáng)聲器，應(yīng)該有放大了的聲音，但在此輸出端始終沒(méi)有聲音，而在整體電路的輸出級(jí)加上揚(yáng)聲器，可以放出被放大了的音頻。在測(cè)試驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)延時(shí)后，方波波形有所衰減，波形變化如下圖所示，這個(gè)問(wèn)題我們也沒(méi)有弄明白是什么原因，我們換了

25、一個(gè)與門(mén)芯片后就不錯(cuò)在這個(gè)問(wèn)題了。下來(lái)就是H橋中一個(gè)MOS管和電感的發(fā)熱問(wèn)題。電感發(fā)熱是必然的，但當(dāng)音量特別大的時(shí)候，電感會(huì)特別燙，有燒壞的可能，為了能讓正常工作，我們采用更加粗的銅絲去自制電感，以增加對(duì)電流的承受能力。就對(duì)于一個(gè)MOS管發(fā)熱問(wèn)題，我們有些疑問(wèn)，H橋不是對(duì)管導(dǎo)通的嗎？對(duì)管流過(guò)的電流是一樣大的，為什么只有一個(gè)管子發(fā)熱，請(qǐng)教老師之后，我們初步確定原因是由于三角波峰值太大和驅(qū)動(dòng)信號(hào)的對(duì)稱性不好造成的死區(qū)所引起的。在降低三角波峰值之后，一個(gè)MOS管的溫度變到了它耐溫值之內(nèi)，但還是在發(fā)熱，這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有徹底解決。我又有一種猜想是由于與發(fā)熱MOS管相對(duì)應(yīng)的另一對(duì)MOS管在導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的高于4V

26、的尖峰脈沖使這個(gè)MOS管導(dǎo)通，即使它持續(xù)性發(fā)熱。3.2測(cè)試數(shù)據(jù)記錄及分析321放大倍數(shù)輸出vp-p=5.429V加入200mV正弦波后，經(jīng)前置放大后輸入vp-p=800mVAv=5.4290.8=6.783.2.2效率耳輸入vi=200mV，整體電路全部采用5V單電源，雙端輸出各接一8Q負(fù)載Pi=0.2AX5.0V=1.0W14621922Po=+=0.266+0.460=0.726W88PoPi0.726W1.0WX100%=72.6%3.2.3通頻帶寬度f(wàn)L=22HzfH=18.4KHz3設(shè)計(jì)心得體會(huì)從此次設(shè)計(jì)我明顯感覺(jué)到了與模擬功放的不同，上次的模擬功放雖然也進(jìn)行了測(cè)試分析與調(diào)試,但到結(jié)束還是對(duì)電路沒(méi)有任何改動(dòng)，好多問(wèn)題依然沒(méi)有解決。這次我們制作的數(shù)字功放，從一開(kāi)始的焊接過(guò)程到24號(hào)，我們還在嘗試著改動(dòng)電路，讓它的干擾少些，能更好著工作，我們的電路板可以說(shuō)現(xiàn)在是千瘡百孔，但它還是很正常的工作，這讓我在以后的設(shè)計(jì)中有了信心，可以大膽著去嘗試，并且將自己的想法加到電路中去，例如我們的三角波發(fā)生電路電路，是我們根據(jù)理論找到兩個(gè)模塊組合起