專利名稱：基于三角波發(fā)生器的功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于三角波發(fā)生器的功率放大器。
背景技術(shù)：
功率放大器(英文名稱:power amplifier),簡(jiǎn)稱“功放”,是指在給定失真率條件下，能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動(dòng)某一負(fù)載(例如揚(yáng)聲器)的放大器。功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了 “組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。D類(數(shù)字音頻功率)放大器是一種將輸入模擬音頻信號(hào)或PCM數(shù)字信息變換成PWM (脈沖寬度調(diào)制)或PDM (脈沖密度調(diào)制)的脈沖信號(hào)，然后用PWM或PDM的脈沖信號(hào)去控制大功率開關(guān)器件通/斷音頻功率放大器，也稱為開關(guān)放大器。具有效率高的突出優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字音頻功率放大器也看上去成是一個(gè)I比特的功率數(shù)模變換器.放大器由輸入信號(hào)處理電路、開關(guān)信號(hào)形成電路、大功率開關(guān)電路(半橋式和全橋式)和低通濾波器(LC)等四部分組成。D類放大或數(shù)字式放大器是利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路來放大音頻信號(hào)的。現(xiàn)有的音頻功率放大器放大效率不高，且電路較為復(fù)雜?，F(xiàn)有技術(shù)中，三角波產(chǎn)生電路基本都是通過矩形波等波形轉(zhuǎn)化而來，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜且電路成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種基于三角波發(fā)生器的功率放大器，以提高功率轉(zhuǎn)換效率、簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)并降低成本。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案?；谌遣òl(fā)生器的功率放大器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器；所述三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器依次相連接；所述三角波發(fā)生電路包括由二極管Dl D4組成的整流橋、時(shí)基電路Ul和運(yùn)算放大器U2。本實(shí)用新型的基于三角波發(fā)生器的功率放大器還具有以下技術(shù)特點(diǎn)。所述低通濾波器為L(zhǎng)C濾波器；所述低通濾波器包括電感L1、電感L2、電容Cl和電阻Rl ;所述電感LI和電感L2并聯(lián)連接后與所述電容Cl和電阻Rl依次連接。所述比較器上還連接有音頻前置放大電路；所述音頻前置放大電路包括運(yùn)算放大器U4、電阻RlO R13、電容C5和電容C6。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:本設(shè)計(jì)提供了一種電路簡(jiǎn)單且轉(zhuǎn)換效率高的音頻功率放大器，通過采用D類功放，極大地提高了轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型的三角波產(chǎn)生電路簡(jiǎn)單且實(shí)用，通過巧妙的控制二極管的開關(guān)，使用簡(jiǎn)單的電路直接產(chǎn)生了三角波，方便實(shí)用，可應(yīng)用在多種場(chǎng)合。本實(shí)用新型的基于三角波發(fā)生器的功率放大器，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、方便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本實(shí)用新型的基于三角波發(fā)生器的功率放大器的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型的功率放大器的三角波發(fā)生電路的電路圖。圖3為本實(shí)用新型的功率放大器的比較器的電路圖。圖4為本實(shí)用新型的功率放大器的開關(guān)放大電路的電路圖。圖5為本實(shí)用新型的功率放大器的開關(guān)放大電路的H橋互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路的電路圖。圖6為本實(shí)用新型的功率放大器的音頻前置放大電路的電路圖。圖7為本實(shí)用新型的功率放大器的低通濾波器的電路圖。以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
參見圖1，基于三角波發(fā)生器的功率放大器，包括三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器；所述三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器依次相連接；所述三角波發(fā)生電路包括由二極管Dl D4組成的整流橋、時(shí)基電路Ul和運(yùn)算放大器U2。所述低通濾波器為L(zhǎng)C濾波器；所述低通濾波器包括電感L1、電感L2、電容Cl和電阻Rl ;所述電感LI和電感L2并聯(lián)連接后與所述電容Cl和電阻Rl依次連接。所述比較器上還連接有音頻前置放大電路；所述音頻前置放大電路包括運(yùn)算放大器U4、電阻RlO R13、電容C5和電容C6。由三角波發(fā)生電路和比較器兩部分組成脈寬調(diào)制器。三角波發(fā)生電路產(chǎn)生三角波，通過比較器實(shí)現(xiàn)三角波對(duì)正弦波的脈寬調(diào)制，獲得脈寬與輸入信號(hào)幅度成正比的調(diào)制信號(hào)。外部音頻信號(hào)通過音頻前置放大電路放大后輸入比較器，然后依次通過開關(guān)放大電路和低通濾波器后輸出。三角波發(fā)生電路如圖2所示，該電路采用高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器(雙運(yùn)放)集成電路NE5532，使用恒流源產(chǎn)生，外接電容，產(chǎn)生高頻率的三角波，同時(shí)通過外接電阻的調(diào)節(jié)，使三角波的幅度達(dá)到2V。如圖3為比較器電路，比較器電路包括電壓比較器U3、電阻R5 R8、電容C3和電容C4。三角波發(fā)生電路提供的三角波和音頻信號(hào)分別通過C3和C4輸入至電壓比較器U3。電壓比較器選用精密、高速比較器LM311，電路如圖3所示，在單電源供電的情況下，由兩兩相等的電阻R5和R8, R7和R6分壓提供2.5V的靜態(tài)電位，取R5=R8=68k Ω，R6=R7=68k Ω。由于三角波幅度為2V，所以音頻信號(hào)的幅度不能大于2V，否則會(huì)使功放產(chǎn)生失真。如圖4所示，開關(guān)放大電路由驅(qū)動(dòng)電路和H橋互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路組成。驅(qū)動(dòng)電路將PWM調(diào)制信號(hào)變換，使用施密特觸發(fā)器74HC14進(jìn)行整形。為保證快速驅(qū)動(dòng)，再用晶體三極管對(duì)管組成的推挽結(jié)構(gòu)構(gòu)成輸出管。選用HC系列主要考慮到其轉(zhuǎn)換速度較高且可提供較大電流的特點(diǎn)，晶體三極管Q5 Q7選用8050和8550對(duì)管。H橋互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路如圖5所示，由四個(gè)三極管Q5 Q7構(gòu)成，該電路相對(duì)半橋電路驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，采用該結(jié)構(gòu)可很好的驅(qū)動(dòng)負(fù)載，保證快速驅(qū)動(dòng)。如圖6為音頻前置放大電路，包括運(yùn)算放大器U4、電阻RlO R13、電容C5和電容C6。該電路的運(yùn)算放大器U4采用NE5532作為核心芯片，該芯片頻帶較寬、轉(zhuǎn)換速率(擺率)較快，適合對(duì)音頻信號(hào)的放大。輸入電阻要求大于10 kQ，故可取R12=R13=68 kQ,貝IjRi=68/2=34 kQ,電壓增益通過反饋電阻調(diào)節(jié)，采用電位器Rll，取Rll=50 kQ，那么音頻信號(hào)前置放大器的最大增益Av為Av= Rll/ R10=12.8。音頻前置放大電路是用于對(duì)輸入音頻信號(hào)的預(yù)處理，對(duì)輸入音頻進(jìn)行放大，通過調(diào)節(jié)Rll使信號(hào)放大到一定程度滿足和三角波進(jìn)行調(diào)制比較的調(diào)制幅值要求。如圖7為低通濾波器，包括電感L1、電感L2、電容Cl和電阻R1。低通濾波器采用LC濾波，提高效率，因?yàn)槭褂肦 C濾波會(huì)降低電路的效率，所以選擇L C串聯(lián)濾波電路。
權(quán)利要求1.基于三角波發(fā)生器的功率放大器，其特征是，包括三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器；所述三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器依次相連接；所述三角波發(fā)生電路包括由二極管Dl D4組成的整流橋、時(shí)基電路Ul和運(yùn)算放大器U2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三角波發(fā)生器的功率放大器，其特征是，所述低通濾波器為L(zhǎng)C濾波器；所述低通濾波器包括電感L1、電感L2、電容Cl和電阻Rl ;所述電感LI和電感L2并聯(lián)連接后與所述電容Cl和電阻Rl依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三角波發(fā)生器的功率放大器，其特征是，所述比較器上還連接有音頻前置放大電路；所述音頻前置放大電路包括運(yùn)算放大器U4、電阻RlO R13、電容C5 和電容C6。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于三角波發(fā)生器的功率放大器，包括三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器；所述三角波發(fā)生電路、比較器、開關(guān)放大電路和低通濾波器依次相連接；所述三角波發(fā)生電路包括由二極管D1～D4組成的整流橋、時(shí)基電路U1和運(yùn)算放大器U2。本實(shí)用新型的基于三角波發(fā)生器的功率放大器，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、方便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03F3/217GK203086416SQ201320107120
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者丁健, 王彬彬, 汪俊 申請(qǐng)人:滁州學(xué)院