全遥控数字音量控制的类功率放大器毕业设计
更新时间:2024-06-25 12:53:01 阅读量: 综合文库 文档下载
全遥控数字音量控制的 类功率放大器
毕业论文设计
引言
几十年来在音频领域中,A类、B类、AB类音频功率放大器一直占据“统治”地位, 其发展经历了这样几个过程:所用器件从电子管、晶体管到集成电路过程;电路组成从单管到推挽过程;电路形成从变压器输出到OTL、OCL、BTL形式过程。其基本类型是模拟音频功率放大器,它的最大缺点是效率太低。全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频设备节能环保的要求,迫使人们尽快开发高效、节能、数字化的音频功率放大器,它应该具有工作效率高,便于与其他数字化设备相连接的特点。D类音频功率放大器是PWM型功率放大器,它符合上述要求。近几年来,国际上加紧了对D类音频功率放大器的研究与开发,并取得了一定的进展,几家著名的研究机构及公司已经试验性地向市场提供了D类音频功率放大器评估模块及技术。这一技术一经问世立即显示出其高效、节能、数字化的显著特点,引起了科研、教学、电子工业、商业界的特别关注,现在这一前沿的技术正迅猛发展,前景一片光明。
单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。在许多基于单片机的应用系统中,系统需要实现遥控功能,而红外遥控则是被采用较多的一种方法。红外遥控是通过红外管发送红外遥控编码对其设备进行控制的,不同设备的遥控发送的红外遥控编码都是不同的。由于红外无线解决了有线连接的许多不便,因而受到了家电设备厂商、电脑外围设备商、以及通信设备厂商的高度重视。 如果将遥控技术、单片机与D类音频功率放大器结合起来,那么得到的产品将是非常前沿的。本次设计就是全遥控数字音量控制的D 类功率放大器。
1 功放的基本知识
1.1 功放的分类
传统的功率放大器主要有A 类(甲类) 、B 类(乙类) 和AB (甲乙类),除此之外,还有工作在开关状态下的D类(丁类)功放。 1.2 功放的工作原理及特点概述
A 类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件,其晶体管总是工作在放大区,并且在输入信号的整个周期内晶体管始终工作在线性放大区域,它的优点是输出信号的失真比较小,缺点是输出信号的动态范围小、效率低,理想情况下其效率为50 % ,考虑到晶体管的饱和压降及穿透电流造成的损耗,A 类功率放大器的最高效率仅为45 %左右。
B 类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50 % ,因为其晶体管只在输入信号的正半周工作在放大区,在输入信号的负半周是截止的。它的优点是效率
理想情况下可达78. 5 % ,比A类的提高了很多,其缺点是非线性失真却比甲类功放大,而且会产生交越失真,增加噪声。
AB类(甲乙类) 功率放大器是以上两种放大器的结合,使每个功率器件的导通时间在50 %~100 %。此类放大器目前最为流行,它兼顾了效率和失真两方面的性能指标,在设计该功率放大器时要设置功率晶体管的静态偏置电路,使其工作在甲乙类状态。这类功放失真小于乙类功放,但其效率比乙类功放要低一些。
D类功率放大器又叫开关型功率放大器,现在又有人称之为数字功率放大器。它利用晶体管的高速开关特性和低的饱和压降的特点,效率很高,理论上可以达到100%,实际上可以达到90%。此电路不需要严格的对称,也不需要复杂的直流偏置和负反馈,使稳定性大大提高。用同样的功耗的管子可得到比AB类放大器高4倍功率的输出。
D类功放的功率器件受一高频脉宽调制( PWM) 脉冲信号的控制,使其工作在开关状态, 理论上其效率可达100 %。因此能极大地降低能源损耗,减小放大器体积,在体积、效率和功耗上要求较高的场合具有很大的优势。另外,现代保真音响系统常采用数字音频设备如CD、DAT(digital audio tape),近年发展起来的DVD、计算机多媒体设备、MP3等也都是数字音频信号源。数字音频信号采用脉冲编码调制技术(PCM),信号分辨率通常为12位或16位,采样频率为44.1KHZ(CD)或48KHZ(DAT)。由于数字信号在存储、传输和数据出来上的优点,使人们开始追求数字式功放代替传统的模拟功放,这也使得D类功率放大器受到更大的关注。D类放大器虽然具有很高的效率,但由于功率晶体管的开关工作方式,D 类放大器引入的失真通常大于线性放大器,这是目前D 类放大器在音频放大领域并未得到广泛应用的主要原因。随着半导体及微电子制造技术的不断发展,高速、大功率器件已越来越多,人们对音频功率放大器的要求更加趋向高效、节能和小型化,所以D 类(丁类) 音频功率放大器越来越受到人们的重视。 1.3 D类功率放大器的特点
(1) 效率高,产生的热量少
图1-1 D类功放与AB类功放的效率比较
(2) 节能、数字化、体积小、重量轻 (3) D类功放与AB类功放的效率比较
比较条件:电源电压24V,负载4欧,1000HZ,连续输出,整机效率 (4) 失真较大
D类功放的失真比较起其他几类功放来说,其失真较大,这也是D类功放一直以来都未投入市场的主要原因之一。但由于近年来对该类功放的保真度的大力研究,使得D类功放成为最近几年内的热门研究重点。
输出功率(W) D类音频功率放大器 表1-1 D类功放与AB类功放的比较
模拟音频功率放大器
2 电路系统方案设计
72 36 2.1 设计构思
本设计是利用Ti公司全D类音频功放芯片TPA3004D2和MCS51系列微处理器设计 红外线遥控的数字音量控制立体声音频功率放大器。TPA3004D2是D类立体声音频功率放大芯片,具有每通道12W的功率输出,本方案将使立体声音量由直流电压实现–40 dB 到 36 dB增益范围调节。我们知道要很好地设计一个电路,必须在设计之前对此电路中所用到的器件的功能特性能够有一个全面的了解。在下面的介绍中将会先对两大模块进行说明,然后对模块中用到了8051单片机、EEPROM24C04、红外一体接收头、D/A转换器MAX541及D类功放芯片TPA3004D2的功能特性、工作原理及电路连接进行阐述。由于部分器件某些功能特性不常用或本电路没用到,在此就不多介绍。因为我们做事情就应该统领全局、抓住重点。
2.2 电路总体框图 电路总体框图如下图:
效率(%) 97 96 热功耗(W) 2 1.5 效率(%) 72 50 热功耗(W) 26 36 红外遥控接收 接收遥控器编码 参数存储 8051单片机 输出为可变电压的DAC(MAX541) 123EEPROM24C02 D用可调电压控制功放音量 类功放芯片(TPA3004D2) 图2-1电路设计总体框图 3 电路原理图介绍 由于本课题涉及内容较多,并且为了让读者能更明了设计的流程,本电路原理图分两大模块介绍,分别为单片机模块与D类功放模块。 3.1 单片机模块介绍 单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机,是计算机的进一步微型化。它的应用首先是控制功能,即在于实现计算机控制。其实现手段采用嵌入方式,即嵌入到对象环境中作为一个智能化控制单元。由于被控对象种类繁多,其应用也非常广泛,比如工业控制领域、家用电器领域、办公自动化领域、商业流通领域、汽车电子及航空航天电子等等。它的应用也从根本上改变了传统控制系统设计思想和设计方法,取代以微控制技术来实现,这是一个全新的概念。随着单片机应用技术的推广普及,微控制技术必将不断发展、完善。 此部分电路实现的功能是由一体化红外接收头接收5米外遥控器的遥控代码,然后把遥控编码传送到单片机的中断输入口。 3.1.1 模块原理图 DVCCR_RED1KDVCCREDOUTGNDVDDRED-INFRA123DVCCQRED9018C_R2104C_R1100UFINT1
正在阅读:
全遥控数字音量控制的类功率放大器毕业设计06-25
华高幼儿园2015学年第二学期园务计划05-06
食品工厂机械与设备终极版04-17
蓝鸽答案11-16
第五章 半导体器件及应用06-01
探索党组织在围绕中心、服务大局,促进各项工作任务完成的实践中04-24
2019年高考地理模拟冲刺卷及答案(七)10-23
一年级上册知识点梳理04-06
江苏省长江河道采砂管理实施办法08-21
- 多层物业服务方案
- (审判实务)习惯法与少数民族地区民间纠纷解决问题(孙 潋)
- 人教版新课标六年级下册语文全册教案
- 词语打卡
- photoshop实习报告
- 钢结构设计原理综合测试2
- 2014年期末练习题
- 高中数学中的逆向思维解题方法探讨
- 名师原创 全国通用2014-2015学年高二寒假作业 政治(一)Word版
- 北航《建筑结构检测鉴定与加固》在线作业三
- XX县卫生监督所工程建设项目可行性研究报告
- 小学四年级观察作文经典评语
- 浅谈110KV变电站电气一次设计-程泉焱(1)
- 安全员考试题库
- 国家电网公司变电运维管理规定(试行)
- 义务教育课程标准稿征求意见提纲
- 教学秘书面试技巧
- 钢结构工程施工组织设计
- 水利工程概论论文
- 09届九年级数学第四次模拟试卷
- 功率放大器
- 毕业设计
- 音量
- 遥控
- 控制
- 数字
- 2018-2019年高中通用技术湖南高二竞赛测试真题试卷含答案考点
- DSP第四章2快速付里叶变换FFT - 图文
- 英语(二)-阶段测评3(2012年版)
- 卫生部、财政部关于印发《公费医疗管理办法》的通知
- 成长的烦恼作文指导(1)
- 平武廉租房主体工程监理评估报告
- 温州二十三中08学年第一学期第三次月考高二文综试卷
- 当代中国的政治发展与政府转型tihedaan
- 实验报告
- 综合保税区内加工企业优劣势分析(新版)
- 劳动人事管理制度
- 《生活处处有哲学》教学设计
- 2011年清华大学博士研究生拟录取名单
- 2012年广州各区一模实验仪器题汇编
- 中小学生心理障碍原因
- 该人教版六年级数学第四单元《比例》教案
- 试析我国宪法对私有财产权的保护
- WT2000金相检验软件系统说明2010 - 图文
- 2012中招语文分类汇编8
- 培智学生动作康复教案