音频放大电路设计

　摘要

功率放大器目前应用的场合较多，能够使用在模拟电子技术当中，进行音频的放大，在电子音响以及消费类电子当中占据了较大的份额，同时也得到了大量的应用，再进行音频发展的时候，该种放大器能够有效的降低系统的研发成本，同时也能够提供较高品质的音乐品质量，这大多数产品进行追求的目标之一，在进行音频放大的时候，音频功率放大器作为其重要的组成部分，在系统电路当中将会消耗着大量的能量，同时也会占据着较大的体积，因此功率放大器的整体性能参数将会直接影响整个放大器电路的整体性能参数，并且将会直接影响整个放大系统在实际进行和生产时的成本和产品价格。在本设计当中主要是利用ab类放大器tda7279，进行了功率放大器的设计，并且在设计过程当中详细的分析了放大器的工作原理以及工作流程，进而确定了整体设计的性能.

　关键词：音频放大；通道中图分类号：TN722

　　第一章绪论

　　1.1课题研究的相关背景

随着最近几年的发展，IC产业得到了快速的发展，同时各个行业当中所使用的IC品类以及类似的数量都在继续增多，在各个领域当中使用IC进行产品的设计以及产品功能的开发，具有的重要的意义，机场电路目前已经应用在了较多的行业当中，立足军事以及民营民用领域当中具有的广泛的涉及，并且是产品在进行开发的时候，能够有效的推动产业的进程，同时也能够降低生产的成本，低功耗，什么是集成电路进行开发的时候能够极大的提高系统的稳定性以及提高产品的性能，在利用低电压提供电源的电路当中不能够降低电路的损耗，但是能够增强电路的稳定性，所以在进行设计的时候，生产低功耗以及微功耗的产品具有着重要的实际应用意义，并且是目前的电子工业当中重要的研究方向。

在本课题研究过程当中，主要是讨论了一些便携式电子产品的声音驱动电路，例如移动电话MP3，MP4以及小型功放装置或者播放机等产品，这些产品在进行设计的时候，将会使用到驱动电路来进行放大电板音频ab的功放，音频放大电路是目前应用在各种电子设计当中最普遍的产品之一，并且在系统当中占据了重要的地位。

目前在我们常使用的笔记本电脑以及功放音响当中，会使用音频放大器来进行放大音频信号，再进行放大音频信号时所使用的驱动芯片，典型的数值是4~32欧姆的负载，这里负责在进行使用的时候，通常情况下所指的音频信号是指20赫兹到20k赫兹范围内的频率信号在该频率信号之内能够对该频率信号进行良好的线性响应，并且放大器能够进行良好的输出是必须能够实现的，目前在很多的场合当中，会使用扬声器作为低音或者高音时所播放频率的装置，该种装置有利于产生较为真实以及较为高效的音频信号，并且在产生音频信号的时候具有了低失真的特性，目前的电子产品在进行集成化过程当中，主要是朝向小型以及轻型的方向进行发展，并且对电子元器件的封装更有了一定的要求，系统客户也需要在进行生产员绩效的时候以及电子产品的时候，将注意力转移到产品的尺寸大小上，基于各种背景，目前市面上有多种的音频放大器应运而生，目前来说有以下几大种放大器：D类放大器，ab类放大器以及其他几大类放大器

目前功率放大器主要用在手机以及各种掌上笔记本或者是手提电脑当中，在使用这种音频放大器进入放大的时候，主要是使用一些传统的设备来进行改进，立足手机或者一些便携式音响当中，在进行音频输出的时候，大部分都是采用喇叭的形式来进行输出，所需的功率一般是一瓦到10瓦之间，对一些专业的放大器以及专业的播放设备来说，其放大的功率通常是10瓦到20瓦，功率较大的音频放大器主要是用在专业音响当中，在进行音频功率放大设计的时候，一般情况下应用于各种便携设备当中，例如目前所研发的各种新型电子装置以及各种音频视频播放装置，高效率的音频放大器能够在各大电子设备当中广泛使用，在目前来说，家庭当中的DVD接收机以及家庭当中的影响，和家庭当中的播放音乐的设备都使用音频放大器来进行放大声音，与此同时各大场合以及非音响系统当中也开始使用音频放大器来进行，数据的显示，例如液晶显示器以及数字电路当中的用户在进行驱动声音的时候，也都是使用放大器来进行放大的，目前许多的终端用户在进行使用的时候，都需要使用高信噪语的信号来进行放大，也就是说在不改变原有成本的情况下，需要系统能够提高，更高功率的输出。

根据一般的放大器，在使用的时候，一般情况下线性放大器能够按照工作点进行设置，基于这类放大器，在进行分类的时候，分支为a类放大器，b类放大器和ab类放大器。d类放大器是属于开关型功率放大器，a类放大器能够在进行使用的时候提供较好的音频品质，使用该类放大器的时候，其输出及晶体上的偏置电流比较大，因此将会产生较大的功耗，同时这种功放在进行使用的时候效率比较低，最大的输出功率只有25%左右，因此还需要加入散热板，以保证芯片能够进行正常下热，b类放大器主要是能够实现了零静态偏置电流的功能，并且该类放大器的功耗比较小，效率比较大，在一般情况下干种芯片的转换效率能够达到78.5%以上，并且在实际应用过程当中该种芯片的放大频率以及放大倍数都有所提高，其效率约为30%左右，在进行使用的时候也会产生一定的失真时间，并且各种信号输出的音频频率以及音频的声音质量都是比较差的，ab类放大器是a类放大器与b类放大器的一种中间类产品，该产品在进行应用的时候，主要的功能就是能够减小交易时间，但是效率比较低。

相比于传统的a类放大器b类放大器以及ab类放大器来说d类放大器在进行使用的时候，其具有着广泛的优点，例如各种测量器所产生的效率比较高，同时在进行工作的时候，其工作电压以及工作功耗都是比较低的，供电电压以及供电电池的寿命都是比较长的，因此该种放大器对于散热器来说具有了较高的要求，如果在进行日常使用当中，该类放大器在运作的时候，其工作效率能够达到80%以上，并且在其他方面的性能也比较优越，其实能够输出的动态范围也比较大，信号在进行放大的过程当中所产生的性能照比比较高，但是各种芯片的生产响应比较快，能够满足一般的设计需求，该种设计芯片主要是利用了数字芯片为基础来对芯片信号进行的放大，并且在通常的使用以及设计过程当中，其能够极大的降低系统的使用成本.

当然有些放大器在进行使用的时候也具有了一定的缺点，例如在一些工作状态是开通的状态下，很有可能会导致放大的音频频率的线性度不够好，会导致一定的现象失真，因此具体的表现为较大的噪声比以及遭到的信号音质信号等都有待于进行提高，目前使用输出管以及使用一批信号相对来说较大的开发电源，在进行不断的开启以及观察的过程当中，能够使得负载进行双向频率的流动，并且能够引起电源一定的波动性，并且这种干扰因素也比较严重，为了能够进一步的降低生产的成本以及提高系统效率，因此在进行音频信号放大的时候，需要考虑使用音频信号放大的种类。

　1.2音频功率放大芯片的简介

目前各大电子产品所使用的音频放大芯片，在主要功能上是能够实现对音频信号的放大，并且能够实现一定的播放功能，晶体管音频功率放大器的技术，从其发展的开始已经超过了51年的历程，并且在这50多年的发展过程当中经历了较多的变化，在未研发功率发生过之前，真空放大管一直在进行音频放大的过程当中起着主导的地位，同时在进行分类方面，各种分类在工作上能够分为a类以及ab类，并且使用的时候能够耦合，这种方式经过了一段时间的发展之后，随着半导体技术的流行以及半导体技术的不断成熟，已经在价格区间上可以适合进行产品的设计，在之后的一段时间内，则使用了较多的元器件进行音频信号的放大，并且放大管在温度较高时容易损毁，并且可能会受到损坏，在后来的发展当中则出现了npn型半导体管干扰，半天体管在一段的时间内都占据了重要的角色，并且在大多数的功率放大器当中均会使用npn瓶半导体管，用于功率放大级别的推挽工作，在后面的设计以及使用当中有助于输入和输出变压进行一定的有何作用，讲的跟的方式会产生较大的体积，并且在进行使用的时候，变压器往往是由于笨重的原因而导致其售价的增高，并且再输出一枚信号，使其线性程度并不好，在后期当中由于低频和高频相互之间进行移动，严重的限制了这种装置在进行使用当中的安全性，再后来人们已经认识到了，宫内晶体管能够在原上气之间需要进行阻抗的匹配，不需要变压器，因此又出现了一系列的无变压器的装置，这种装置推动构成了精互补输出级别，从输出方式上也由原来的NPN型半导体管改变成PNP型三极管。

现在科学技术的不断进步与发展，功率放大器在各大电路当中也有了广泛的应用以及设计，并且随着半导体技术的不断成熟，在进行功率放大器设计的时候，也开始逐渐向模块化的方式进行发展，在一些设置当中小型化以及轻型化的装置得到了大力的拓展。

为了能够改进功率放大器的工作方式以及功率放大器间接管的工作状态，可以通过两种方式来进行改变一是，线性功率放大器在进行线性放大的时候，其整个放大器当中的晶体管都处于放大状态，例如a类放大器，b类放大器以及c类放大器和ab类放大器，非正向功率放大器在进行利用的时候，其内部的晶体管在作用功能上主要是相当于一个开关的功能，并且这三种音频放大器再进行输入音频信号的时候，都能够采用模拟电压的形式来进行输入，然后通过放大电路对后面的电路进行对应的放大，使喇叭进行发声，该种芯片在进行音频信号方的时，不接受模拟电压信号，需要使用数字音频信号来进行驱动，人民在进行对该种信号进行分类的时候，主要是能够将该系统分为开关类方式放在一级数字里应聘信号方的，在进行使用的时候，低频以及地施政的功率放大芯片对于使用要求来说就有着重要的意义。

模拟音频发射器在进行工作的时候，其主要的电路是采用了优质元器件来来进行设计，同时采用了复杂的补偿电路，进行深度负反馈来进行整个系统的功能控制，同时该部分电路在进行功放电路设计的时候，通过对模拟电压信号的放大功能作用，使得整个系统在进行工作的时候必须处于线下区间，放大，并且各种芯片在进行功耗的时候，其功耗的特性也比较大，可以采用推广输出的方式来减少工龄需要的成熟功率，进而在一些较大功率容器上使用的时候还需要进行复杂的普通电路和过滤，过压电路进行保护，该路电路在进行设计的时候，其体积来说就比较大了。

因此在目前的开发当中使用模拟元器件进行功放的设置，依旧没有办法解决功率以及效率的难题，但是在成本以及非线性失真方面存在着较大的矛盾，在现在，功放对于音响仍然是进行统治的状态，主要的原因是数字类工坊音片在进行价格使用的时候其价格比较偏高，远超出了大众所能够接受的范围，因此从整体水平上来看，现在有的功放依旧基于模拟信号放大，所以在进行设计和使用的过程当中，在数字音频信号源大量普及的今天来说是一模拟信号音频放大芯片仍旧具有着重要的使用意义。

　1.3国内外的发展现状

目前世界上有这个的床上能够设计音频功率放大器，在音频功率放大器设计的时候，目前世界上有名的厂家有英国国家半导体公司，X德州仪器以及一法半导体有限公司和X的安森美有限公司。

X德州仪器有限公司在从事音频放大芯片的研究上投入的精力较多，并且设计出了较多优秀的产品，例如所生产的高精度音频放大器opa211以及opa827，这两种芯片在使用场合上均是针对于高电压工业市场进行设计应用的opazll芯片以及opa827芯片，主要是利用了ti公司所生产的互补双极型36伏工艺进行开发的一款产品，该类产品在进行使用的时候，与业界当中相同类的36分放大器进行比较的话，opa211以及op827在进行使用以及输出上均实现了超低功耗的噪声以及低功耗和小封装的尺寸要求，并且具有较宽的宽带特性，其主要的应用场合是运用在一些测试仪器当中，或者是一些医疗或者音频放大器当中。

在我国国内市场上来说，目前我国国内市场所使用较多的音频放大器是AP的音频放大器，概率放大器占据了重要的地位，以及其种类较多，能够在进行使用的过程当中提供着高输出功率的特性，并且一些生产厂家为了能够提高其输出特性，还加入了一些开关电路的控制及设计，X德信科技有限公司所生产的eua5132等系列产品都能够满足ab类放大器所能够使用的标准。目前我国内从事于音频放大器所生产的厂家有几十家，例如深圳客户新威有限公司，企业在进行生产，音频放大芯片的时候，主要是商场的ks5301芯片系列，该类芯片在进行使用的时候就有着低功耗的特性，并且能够进行开发模式的设置，以及具有噪声消除的功能。

　1.4本课题设计的基本要求

在进行产品设计的过程当中，我们对于音频放大芯片，所能够实现功能的基础上提出的基本要求如下所示，首先该系统需要具备较小的非线性失真，同时该系统当中需要具有较大的电流来进行驱动该种芯片，并且在芯片电源上具有着高效率的要求，功率放大芯片电路的输出功率以及其输出的效率，在非线性系统当中存在着一定的矛盾，在设计的过程当中一定会遇到以下几大问题：

系统的使用效率以及输出效率比较高，由于所需要输出控制的时候，其输出比较大的功率，因此该种方式会将直流电流大量的消耗，这就存在一定的效率问题。

系统在进行应用的时候，非现象时针比较小，由于功率放大器在运作的时候，大部分都是处于大信号下，根据大信号的输入进行相应的工作，因此在各种各样情况下，发生一些非线性的时针现象是不可避免的，而且如果是在同一功放管接输出的功率越大的时候，该种非线性输出现象将愈来愈严重，这也使得非线性失真与输出功率成为系统当中进行设计的主要矛盾。

在进行设计音频电路放大的时候，还需要考虑电梯口的三个问题，在一些大功率放大电路当中，在使用大量的功率容器要进行放大音频的时候，其主要的消耗将会在管子的集成以及集电结上，该种状况将会使得晶体放大和出现温度快速上冲的生的现象，为了能够充分允许管好，并且使管子的功率建立在一定的水平上，这需要考虑放大芯片的功率以及热量放大作用。

音频功率管在运作的时候，还需要考虑到对其进行保护，由于输出比较大的功率，因此输出的电压也比较高，所流经的电流也比较大，如果在这个过程当中出现健脾宝宝的损失或者是损伤，将会可能使经历过出现损坏的现象，因此需要充分考虑到一瓶放大管的保护作用，使得一批输出放大管在进行使用的时候不容易被外界环境所损坏。

所以在这次电路设计的进程当中，所需要满足的条件是能够对便携式产品进行声音的放大，该产品在应用的过程当中需要具有着低功耗以及我内心较强的特性，同时抗干扰能力也必须能够满足一定的设计要求，这次任务所设计的音频放大器，所要求满足的要求如下：

（1）系统在进行工作的时候，所能够曲折动的负载能够达到4欧以上，并且能够具有的驱动能力较大。

（2）系统的功耗比较小，尤其是在静态条件下，其电源的使用效率需要尽可能的提高。

　第二章音频功率放大器的主要理论研究

在本次设计过程当中主要是讨论CMOS音频，功率放大器的主要设计原则，并且在进行阐述的过程当中，通过运放对该芯片的具体参数信息以及具体模型进行分析，然后对功率放大器的特殊性进行相应的讨论。

　　2.1MOS元器件的原理以及模型

在现在Ic产业设计的过程当中，并在进行设计产品的时候，需要充分了解相关的半导体知识，进行数字Ic芯片设计的过程当中，设计师们不仅仅需要掌握该种芯片的使用方式，同时还需要考虑电路当中所使用各种芯片所带来的速度以及功耗等各种问题，在进行设计晶体管的时候，其一级模型能够较为精准的进行访问数字电路的性能，并且在进行访问的过程当中使用晶体管的，二级能效将会直接影响电路当中的使用性能，设计师们在进行考虑该部分的过程当中，还需要考虑该芯片所能够带来的增益，以及噪声和电压摆幅等线形关系，因此我们需要详细的了解精确的工作原理以及芯片的使用方式，这对于电路的设计是非常有益的。再进行分析CSMC模型的主要结构时，主要是通过介绍厂效应管的主要特性关系以及厂效应管的主要参数信息，来通过其输出特性体现来进行进行相关的电压电源设计。

　2.2音频放大器的基本概念

音频功率放大器在运作的时候，主要的目的就是能够实现对运行信号进行功率的放大作用，随着目前半导体技术的不断完善，以及半导体原材料的发展，电子技术得到了飞速的提升，为了能够适应不同场合的应用需求以及不同场合的实际使用意义，因此在现实生活当中则出现了各种种类的音频放大器，在进行音频放大器介绍的时候，首先对以下几个方面的重要参数进行详细的讲解：

（1）电源纹波抑制比

电源纹波抑制比主要是指音频信号，在进行输入的时候，通过输入测量电路电压的偏差，当其通过电路的拟合作用输入到一个信号当中，根据比值关系进行确定其纹波电压，在进行设计的过程当中，纹波抑制比比越大，将会产生越好的音质效果。

（2）最大电压输出功率

在一定条件下音频功率放大器的主要负载功能与输出功率相对应，并且通过频音放大器厂家给的产品，能够在一定的工作电压和额定负载之下输出最大的输出功率电压，同时在不同的条件下芯片的效率也是不同的。

（3）关断电流

在目前的工作当中，关断电流越小的情况下，待机条件下的放大器功率功耗都是比较小的同时输出偏移电压的减小对电池的寿命有好处。

（4）总谐波失真加噪声

失真主要是指关于某电路当中，其输入的电压信号和输出电压信号的幅度上，通过相会上的波形变化以及波形所产生的形状的变化，

按照性质来进行划分的，通过有关线性失真的情况和线性非失真的情况进行比较，利用胁迫失真来进行表示非线性失真的程度胁迫时间是指信号在进行电路变化过程当中，非线性连接器件产生了新的频率变化，你队员信号产生了一定的干扰，因此而产生的信号波形改变，将被称之为信号波形发生的畸形变化。

（5）总谐波失真，指在信号输入情况下所产生的失灵现象，输出信号在进行输出的时候，比输入信号多出的频率部分将被称之为谐波的失真，一般情况下来说，谐波失真的指标越小越好，如果斜坡时针的数值越小，将会输出音频的质量越高。

（6）噪声在发生生的过程当中是一个随机的过程，盖的过程是无法被预知的，同时也无法进行预测，但是在大多数的情况下，噪声的平均功率能够被有限的进行检测，我们在进行检测该种波形的时候，通常情况下是通过相加来获得总噪声的，也就是我们平常所关心的噪声总功率。

　2.3功率放大器的分类

半导体产业已经在这几十年中得到了快速的发展，同时半导体技术的出现将带动着半导体元器件的快速发展，为了能够在不同场合中使用，因此在设计过程当中出现了多种放大器的类型，例如我们常使用的音频放大器已经被分支为5种类型，主要分支为a型b型，c型d型以及ab型放大器，以下对这几种主要的音频放大器进行简单的介绍。

　2.3.1A类功率放大器

A类功率放大器，通常也被称之为甲类放大器，负载线的中间位置一般就是静态工作点，同时在输入信号的时候，整个电源的中心内部电流都是可以连续可调的，并且所有的电流都输出到所有的元器件上，在工作期间，该种元器件所产生的开关时间以及交月时间下降，会使得整个系统在进行工作的时候处于良好的工作状态，但是这种芯片所设计的电路在进入系统工作的时候，其效率比较低，同时功率输水管在进行使用的时候，其发电发热量比较大，以及在进行设计电路的时候，需要对电路整体的布局进行相关的验证工作，电路的安全性以及电路的可靠性仍旧存在着较大的问题，如果是在理想的条件下，a类放大器所输出的功率最多能够达到50%。A类放大器在电商使用的时候需要动态控制以及编制控制是10分要求高的，但是从时间角度来进行分析的话，这也是一种较为优质的线性放大器，同时在使用的过程当中具有着良好的表现能力，通常情况下一律放大器，在结构上也被称之为压控型电流模型源该种放大器主要是利用利用一个单独的源极跟随放大器来进行设计的，该种电路将会随着负载的变化而产生一定的改变，随着电路当中的电阻逐渐增大，因此取其输出的最低电压将会得到升高，输出电压的摆动幅度将会极大的降低，并且该电路在进行等待的时候，还会有大量的工号损失掉了，除此之外功率所损耗的热量主要是能够使得用机件，工作温度得到快速的上升，并且破坏电路当中的性能，甚至有可能会损坏电路当中的主要原器件儿。

　2.3.2B类放大器

这种放大器在通常情况下也被称之为乙类放大器，通过对放大功能需要的打通时间以及导通的幅度来进行决定输出的功率，其导通时间不是有信号的完整性，来进行决定的通知，也不是整个信号的X期，而是信号的半个X期，如果外部没有信号源输入的情况下，该功率管损损失的功率将能够低到0，因此各种工作原理就是将a类放大器运作时的静态工作点进行下调，让输入的信号为0时其输出去的输出功率也变为0，在输入信号增大的时候，其输出功率也会比较明显增大，因此这样的电源在进行供给放大管利用的时候，其会有大量的损耗，同时幅度的变化也会较大，会由于功率的改变而发生一定的改变，为了能够提供以及提高甲类放大器效率低下的现状，则该信号的输出值将会是完全能够达到百分之七十。放大器其主要的典型电路就是能够实现双极型工艺的改进，同时能够简化其电路原理图，因此在电路上被称之为互补式输出级，在进行使用的时候，其PNP电管所采用的PNP衬底管。

图2.1B放大器简化的转移特性曲线图

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C类放大器在运作的过程当中，主要是牺牲了线性度，通过牺牲线性度的方式来提高系统的整体工作效率。理想上该类放大器在可以达到100%的效率，该类放大器在运作的时候，主要有以下几大优点，首先与a类b类以及ab类产品相进行比较的话，该种放大器的放大效率将会能够更高，同时对于系统当中进行利用该种芯片的时候，如果射频收发机在使用的时候，其功率能够占到整体功率的60%以上，因此在未来设计高功率的功率放大器将会成为功放在进行使用以及设计当中的主要的趋势。其次该芯片在进行使用的时候，与开关类功放进行比较的话，c类放大器在进行功率放大的时候，主要是能够进行控制，相对来说较为简单，并且在很多的无线通信系统当中使用该类放大器，能够根据客户的使用条件以及使用的场所进行不同的功率变化。在开关功率放大器当中，由于不同的输入电压能够带来不同的功率放大，因此其输出时其不同的百幅将会控制电压的改变，并且各种方式将会意味着功率的改变以及降低，但是c类放大器在运作的时候，可以通过改变输入信号幅度的方式来改变输出功率，因此各种电路在进行使用的时候具有较好的控制效果。

图2.2C类功率放大器的电路图

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　　2.3.4D类功率放大器

对D类音频信号放大器的研究，已经有了半个多世纪的研究过程，并且在1970年代，当金属氢化物以及氧化物半导体出现的时候，则大大提高了开关型功率元器件，这也开发出了较为宽的电力放大器，以及c类分割器的工作方式，该种功率放大器在进行切换电压的时候，主要是采用了pwm信号进行控制导控的时间，进而进行放大信号，D类放大器在进行输出的时候，其工作状态主要是分为两种，分别为导通以及截止通过这两种状态的改变来进行实现功率的放大，因此该种功率元器件在进行使用的时候，其功耗比较小，并且在使用该款人需要进行切换的时候，具有了较好的开关特性，主要是利用开关的方式将模拟音频信号进行外框调制输出，工作效率将会远远比其他类的功率放大器大。

在设计D类音频放大器的时候，能够提高电源的利用效率就是最大的优势，并且在利用效率方面，该用芯片的理论值能够达到100%，半导体公司所生产的ts4962型第1类放大芯片，其转换的功率已经达到了88%以上，并且该类芯片与bab类放大器进行比较的话，能够有效的提高其工作效率，并且各种芯片在进行使用的时候，进行更长时间的使用只只需要较小的电源电流，或者是能够大大降低电源使用的成本，另外电力放大器在进行使用的时候具有较低的发热量，同时其封装也比较小，极大的降低了系统的体积。

图2.3D类信号放大器的基本结构

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但是在实际使用过程当中，地理播放器其保真的效果远远逊色于a类放大器以及ab类放大器，因此我们在对各种工作原理进行分析的时候可以得知，从音频信号的麦克风调支笔到功率信号的放大，将会在各环节当中都可能会出现失真的现象，以下对该过程当中出现失真最大的原因，进行相应的说明。

（1）PWM制调和交越失真。

在音频信号制调的过程当中，该电路当中需要加入音频信号的波形，在整体上来该音频信号的波形说是不规则的，同时也是不对称的，因而需要将时间轴上下两种波形转化为相同的波形，进行脉宽调制，虽然在进行调整的进程当中，不必思考ab类功率放大器的偏执电压，但是还需要思考推广管再进行交替通道的时候所产生的时间间隔，否则在该过程当中有可能会出现两个晶体管通车倒通的现象而导致出现失真。

（2）SPWM调制所带来的失真Spwm主要是由一个正弦信号和一个三角波进行比较所得出的，该门型号在进行得出之后，可以经过控制驱动电路去控制全桥或者是半桥电路的任务，在进行应用的过程当中，如果是在正负半X期的界线当中出现有显著的空档，将会说明该pwm信号在进行脉宽调制的时候，出现某些死区时间的流失，在普通情况下，假如功率管其功率越大，因此在各种情况下，其最高的开关频率将会大大降低，音频信号的幅度也会大大减小，所调出来的对应脉冲也将会极大的变动，假如功率管没有足够高的开关频率的话，将没有办法辨别出来该种个性，并且信号幅度将会越来越低，pwm脉冲将会逐渐的倦怠，其交易失真现象将会极大的加重。

（3）交越失真与动态范围问题。再进行使用pwm进行功方驱动的时候，该种功放效果所产生的时间比较小在很大程度，这种时间比较小的主要原因就是使用了功率输出电路，并且在电路特性被定下来之后，其改良相对来说较为麻烦，不单如此，如果是利用pwm信号的宽度来代表音频信号的幅度的话，脉宽的变动范围将会直接代表模拟电压信号的变动范围，因此对于一批信号来说，其最大的脉宽，以最小的脉宽则代表音频信号动态变化的浮动范围，整机的时间将会大大增加，同时假如功率管能够在进行使用的时候，处理最小麦宽的宽度将能够使得其动态范围极大的缩小，同时在放大器与遥控器之间需要利用低通滤波器，将音频之外的其他音频杂质进行滤除，但是该种方式不能滤除脉宽信号当中的载波。

最后由于D放大芯片，其卖宽的频率是相对来说较为固定的，没有用分量的功率来进行分析，因而功率密度将会很高，从而增加了了对低通滤波器的滤波需求以及滤波的要求，同时该种电路所产生的EMI现象比较严重，所以在使用地理放大器进行音频信号放大的时候，不仅仅需要考虑到其放大的功率效率，同时还需要考虑emi所带来的问题。

　2.3.5AB类功率放大器

AB的放大器在整体结构上也被称之为甲乙类放大器，该种放射器在进行设计的时候，主要是将a类放大器与b类放大器进行了有关的联合，而且每个元器件在输出的时候，其输出导通时间主要是在50.0%~10.0%之间，通过相关的偏执电流大小以及输出电瓶的变化，可以近似理解为如果该系统当中没有信号的输入，则此时玻璃管已经得到了导通，但是负载当中却没有功率的输出，该类放大器在进行编制计算的时候，主要是能够按照ab类放大器进行设计，然后在放大器上加增偏置电流，让放大器进入ab类，当所输出的电瓶高于某一个电瓶数值的时候，两个元器件主要是处于在a类当中。

2.4整体系统的设计要求

该系统在进行整体运作的过程当中，需要具备一定的设计要求，按照该设计要求进行设计，才能够进行整体的系统功能，主要的设计要求如下所示

（1）操作简便性：该系统在进行操作的时候，需要具备一定的简便性特点，课题设计的时候需要根据系统的设计功能要求来进行总体任务的实现，在进行实现的时候，需要保证该系统具有一定的简便特性，再进行电子焊接以及电路设计的时候，也需要保证具有较高的可靠性

（2）经济实用性：综合剖析本次设计的过程当中，产品在投入使用具有较大的潜力，主要的应用对象为，普通的家庭，因此在设计时需要考虑其成本，作为本次所涉及的软件，在功能上仅实现音频的放大，因此在保证功能基础上是能够尽可能的节约成本，来适应生存。

（3）功能拓展性：在本项目当中就有一个核心处理器及外部引脚占用较少，因此在进行后期设计研发的过程当中可以加入更多的功能，使其可以满足更多的人的要求，在后期的不断调整当中，使其能够更加符合社会的需要。

第三章电路设计与版图设计

　　3.1TDA7297功率放大器简介

TDA7297音频功率放大集成电路是由飞利浦公司生产的，应用于音响、电视设施中。TDA7297是具备MUTE（静音）控制性能的双声道立体声功放集成电路，其输出功率为巧WX2oTDA7297的伴音输出为BTL的形式，适应宽电源电压范围宽（6-18V）。并具备短路保护，过载保护功用。

TDA7297是双排单列15脚的封装。工作电压6.5-18V，最高20V；工作电流为2A，输出功率为2x15W（VCC=16.5V，RL=8W，f=1kHz，Tamb=25°C），工作温度为0～70℃。是体立声音频功率放大电路，它包含两个音频信号功率放大电路，具备静音和待机控制性能。

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　3.2TDA7297功率放模块

TDA7297功率放大器为双声道，12V是最佳的工作电压。模块输出是2.0双声道，左右各声道输出功率为15W，模块的整体体积比较小，可以支持放大立体声。

由数字信号发生器接到输入端口，示波器探头接输出端口。这时候信号发生器输出10Hz频率，500mV幅度的正弦波信号，在确认输出端口的信号是正弦波并不失真时，调节数字信号发生器频率按钮，并将频率不断提高。将输出幅频数据记录后，用软件绘制出得到图形如图3.2。

图3.2TDA7297幅频特性曲线图

593f6a93db72dfe83304a90971daaaa4 　　根据图3.2可以看出，在输入的频率，比50Hz小时，曲线呈现出上升的趋势，在输入的频率比50Hz大时，曲线基本上保持稳定。所以，TDA7297功率方法放大器的低频的截止频率在50Hz左右。

　　3.3TDA7297功率放大器电路设计衰减式音调控制实际应用电路

低音和高音分别调整：C1、C2、W1组成高音调节器，R1、R2、C3、C4、W2组成低音调节器。提升高音时将W1旋到A点，降低高音时将W1旋到B点。提升高音时将W2旋到C点，降低高音时将W2旋到D点。组成音调电路的元件值一定要符合下述条件：

（1）R1≥R2；

（2）W1与W2的大小必须要远大于电阻R1和R2的阻值大小；

（3）与相关电阻相比，C1、C2的容抗在高频率时足够小，在中频率和低频率时足够大；而C3、C4的容抗则在高频率和中频率时足够小，在低频率时足够大。C1、C2能让高频率信号通过，但不能通过中频和低频率信号；而C3、C4则让高频率和中频率信号都能够通过，但不能通过低频率信号。

图3.3TD7279电路设计原理图

615e00b8f975b71bcfa7561c8d45cda0 　　图3.4TDA7279PCB设计图

9af6886b154401270b0b17c59262ce53 　　第四章调试

在硬件系统进行调试的时候，需要将元器件焊接以及拼装，还须要对各个部分的元器件进行详细的查阅资料，同时还需具备相当详细的元器件清单，系统调试完成之后，需要购买一定的元器件，例如需要准备焊接的烙铁，以及高温棉镊子等各种常用的工具，在进行实物焊接的时候，需要按照设计的电路原理图进行焊接以及线路的连接，同时在进行电路焊接的时候，还需要进行最小系统的测试，保证最小系统能够按照相应的使用功能来进行使用，在每一部分都完成电路设计的时候，对每一部分都进行短路测试，来防止在进行焊接的时候出现电源短路的现象，同时当所有的电路焊接完毕之后，还需要整体的组装测试，在组装测试的时候不能够立即上电，需要对整体的硬件电路工作原理进行简单的验证，以防止其发生短路，同时还需要对硬件整体的外观进行一定的改进，分析两个部分以及各个部分之间的关联性关系，当所有的硬件系统在焊接完毕之后，才能够进行最终的硬件测试，在每个部分都确定没问题之后，还需要检测该系统是否能够进行模块的拓展，保证在后期应用的过程当中需要进行功能的拓展时，能够留足充分的空间。

总结

在本次任务设计过程当中，主要是将一款两通道音频信号放大器的设计介绍了一下，在设计的过程当中，该芯片能够提供15w的放大功率，同时能够利用MP3进行输入音频信号，对该音频信号进行放大之后，利用喇叭的形式进行输出。

在利用芯片来电路设计的时候，要从以下几个切入点入手，因为芯片的工作电压比较高，同时输出功率比较大，所以需要利用输出功率调节电路，也就是使用电路器来进行调节，从而能够让喇叭能够发出清楚的声音，在系统当中还需要加入散热片，但是由于在本次设计过程当中材料的缺失，无法加入散热芯片，在未来的设计当中，希望能够加入到足够多的散热装置，使得芯片能够稳定工作，当该系统当中的输出功率一定的时候，如果功能电压将会减小的情况下，同时散热的功率也会见效，但是降低供电电压有可能会降低输出的百幅，因此输出功率达到达不到额定电压将会使得电路在进行输出的时候产生一定的时间现象。

　参考文献

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　致谢

大学这四年的时间，在不知不觉之中到了尽头，我的脑海中留下了太多记忆。时光带走了我们的稚嫩，留下了永久的回忆。或许到现在我们每一个人还有一些迷茫，但是我们的人生路还很长，还有很多的路口要自己去选择，现实逼迫我们不断前行，所以我们没有时间去感伤，我们可以做的只有带着这份朝气迎接明天，让青春无悔。

这一个多月以来，利用了所有的工作之余的时间来完成论文。虽说一边实习一边写论文不是一件简单的事，但在老师和同学的指导和帮助下，我也顺利的完成了论文，我内心深处却满含深深的感激之情。

首先，我要感谢XXX老师。在X老师的耐心指导下，我才能比较顺利的完成这篇论文。X老师工作任务繁重却仍能抽出时间对我悉心指导，为此付出了大量心血。由于在实习的原因，我经常在夜里写论文，遇到问题给X老师留言，每每我留言后，X老师不管多晚都会在第一时间回复我，有时候文字无法说明就会打电话给我，有些难点我多次询问，X老师都能耐心讲解。在这里我要向XXX老师表示最诚挚的谢意。

其次，我还要感谢答辩组老师们的的辛勤付出。在此向全体答辩组老师们致以崇高的敬意！

在这里我要感谢学院的领导和所有的任课老师，谢谢你们的帮助和教育，今后我会不断鞭策自己，努力向前不辜负老师们的期望。此外，我也要谢谢我的同学们，是他们伴随我走过大学这四年，一起经历过许多许多，发生过很多感人的、悲伤的故事。我们即将离开学校，从天南地北来到五湖四海去，奔赴不同的工作单位，实现不同的梦想，开启新一段的人生，但我不会忘记大学时光的互帮互助，祝福所有人都能事业有成、健康幸福。由于我的学业水平的限制，所写的论文有不合理之处，请各位老师批评指正。