遠(yuǎn)距離無線紅外傳輸?shù)膁類功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高效率的D類功率放大器，具體涉及一種遠(yuǎn)距離無線紅外傳輸?shù)腄類功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]人們總是喜歡用聽音樂的方式來放松工作中的疲勞，或者歡聚慶祝，或者陶冶情操。如今的市場(chǎng)上有著許許多多，琳狼滿目的首響品牌，這些品牌的首響內(nèi)部的放大器主要是采用甲類、乙類、甲乙互補(bǔ)類、推挽放大等功率放大器，D類功放雖然問世很多年，但是真正產(chǎn)品化應(yīng)用的相當(dāng)少。
[0003]對(duì)于傳統(tǒng)的甲類、乙類、甲乙互補(bǔ)類、推挽放大等功率放大器工作時(shí)，直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大，工作期間必須工作于線性放大區(qū)，功率耗散較大，雖然有些采用推挽輸出，減少了功率器件的承受功率，但在較大的功率情況下，仍然對(duì)功率器件構(gòu)成極大地威脅，功率輸出受到限制。
[0004]D類功率放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，理論效率可達(dá)100%，功率器件的耗散功率小，產(chǎn)生熱量少，可以大大地減少散熱器的尺寸，連續(xù)輸出功率很容易達(dá)到數(shù)百瓦。近幾年，國際上加快了對(duì)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，各項(xiàng)實(shí)用性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)都有很大改善，并不斷在向更大的輸出功率，更小的體積，更輕的重量，更多的功能和智能化方向發(fā)展。在不久的將來，D類音頻功率放大器必然取代傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器。
[0005]目前主流的D類功放采用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生三角波和輸入的音頻信號(hào)利用比較器進(jìn)行比較輸出SPWM波，進(jìn)行信號(hào)的調(diào)制，然后通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)H橋進(jìn)行逆變，一般三角波頻率為200KHZ左右。眾所周知三角波頻率越高還原后的波形越好，但是普通運(yùn)放頻率高了之后三角波形的形狀會(huì)出現(xiàn)一定失真、信號(hào)會(huì)發(fā)生抖晃，直接影響到以后復(fù)原的信號(hào)與原信號(hào)不同而產(chǎn)生失真。并且此方案在原始信號(hào)與三角波比較時(shí)，原始信號(hào)非常小一般需要進(jìn)行放大，放大環(huán)節(jié)也會(huì)引入其他干擾。
[0006]目前也有利用MCU系統(tǒng)來進(jìn)行音頻信號(hào)的采樣、調(diào)制，產(chǎn)生SP麗波。采用嵌入式的MCU可以做到很高精度的采樣，但是受M⑶時(shí)鐘頻率的限制，輸出SPffM波頻率不高，如現(xiàn)在主流的嵌入式STM32F103輸出的高精度(占空比調(diào)節(jié)精度高)SPmi波極限頻率也才100KHZ，聲音還原效果差。采用時(shí)鐘頻率高的MCU系統(tǒng)，如STM32F407或者更高的FPGA可以做到SP麗波更高頻率，但是成本又將大大升高。
[0007]隨著科技技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于功放的要求也不僅僅限于傳統(tǒng)的高保真功能，無線傳輸?shù)乃{(lán)牙音響之類的產(chǎn)品日漸流行，藍(lán)牙音響的缺陷是藍(lán)牙要占用通信頻段，產(chǎn)生輻射，易受到相同頻率的高頻信號(hào)干擾，成本昂貴。并且內(nèi)部一般也沒有采用高效率的D類功率放大器來作為音響驅(qū)動(dòng)，電源效率極低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種遠(yuǎn)距離無線紅外傳輸?shù)腄類功率放大器，能實(shí)現(xiàn)不占用通信頻段、不產(chǎn)生輻射、不受干擾信號(hào)干擾的遠(yuǎn)距離聲音信號(hào)傳輸，還能改善傳統(tǒng)D類功放會(huì)出現(xiàn)失真的缺陷，提高效率，降低成本，且整體電路簡(jiǎn)單。
[0009]本實(shí)用新型所述的遠(yuǎn)距離無線紅外傳輸?shù)腄類功率放大器，包括音頻信號(hào)調(diào)制與發(fā)射電路和信號(hào)接收與解調(diào)電路；
[0010]所述音頻信號(hào)調(diào)制與發(fā)射電路包括音頻插頭、音頻信號(hào)放大器、三角波信號(hào)發(fā)生器、比較器模塊和紅外發(fā)射模塊；
[0011]所述音頻插頭用于接收聲音信號(hào)輸入；
[0012]所述音頻信號(hào)放大器用于對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，該音頻信號(hào)放大器與音頻插頭連接；
[0013]所述三角波信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生頻率為三角波；
[0014]所述比較器模塊用于將輸入的音頻信號(hào)與三角波進(jìn)行比較后輸出調(diào)制信號(hào)SPWM波，該比較器模塊分別與音頻信號(hào)放大器、三角波信號(hào)發(fā)生器連接；
[0015]所述紅外發(fā)射模塊用于將調(diào)制信號(hào)SPffM波發(fā)送出去，該紅外發(fā)射模塊與比較器模塊連接；
[0016]所述信號(hào)接收與解調(diào)電路包括紅外接收模塊、并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、全橋變換模塊、四階無源濾波器和揚(yáng)聲器；
[0017]所述紅外接收模塊用于接收紅外發(fā)射模塊所發(fā)送的調(diào)制信號(hào)SPffM波；
[0018]所述并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊用于將調(diào)制信號(hào)SPffM波還原，并產(chǎn)生兩路信號(hào)相位相反的SPffM波，并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊與紅外接收模塊連接；
[0019]所述驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)全橋變換模塊，該驅(qū)動(dòng)模塊分別與并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊、全橋變換模塊連接；
[0020]所述全橋變換模塊用于SPffM波信號(hào)進(jìn)行功率變換；
[0021]所述四階無源濾波器用于將功率變換后的spmi波信號(hào)進(jìn)行濾波、解調(diào)，并還原成最原始的聲音信號(hào)，該四階無源濾波器與全橋變換模塊連接；
[0022]所述揚(yáng)聲器用于播放聲音信號(hào)，該揚(yáng)聲器與四階無源濾波器連接。
[0023]進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括第一驅(qū)動(dòng)子模塊和第二驅(qū)動(dòng)子模塊，第一驅(qū)動(dòng)子模塊分別與并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊、全橋變換模塊連接，第二驅(qū)動(dòng)子模塊分別與并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊、全橋變換模塊連接。
[0024]進(jìn)一步，所述音頻信號(hào)放大器包括運(yùn)放U2，該運(yùn)放U2的型號(hào)為0PA172。
[0025]進(jìn)一步，所述三角波信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生頻率為500KHZ三角波；其包括運(yùn)放U6和比較器U4，所述運(yùn)放U6的型號(hào)為0PA172，所述比較器U4的型號(hào)為TLV3202。
[0026]進(jìn)一步，所述比較器模塊包括比較器U3，該比較器U3的型號(hào)為TLV3202。
[0027]進(jìn)一步，所述并串聯(lián)結(jié)合的三級(jí)共射放大模塊包括開關(guān)管Q4、開關(guān)管Q7、開關(guān)管Q8、電阻R24、電阻R3、滑動(dòng)變阻器Rl 5、滑動(dòng)變阻器R22和滑動(dòng)變阻器R27，開關(guān)管Q4的發(fā)射極分別與開關(guān)管Q7的發(fā)射極、開關(guān)管Q8的發(fā)射極連接，開關(guān)管Q4的基極與開關(guān)管Q7的基極連接，且開關(guān)管Q4的基極與開關(guān)管Q7的基極的連接點(diǎn)經(jīng)電阻R3與紅外接收模塊連接，開關(guān)管Q4的集電極依次經(jīng)滑動(dòng)變阻器R15、滑動(dòng)變阻器R22、電阻R24與開關(guān)管Q8的基極連接，且滑動(dòng)變阻器R22與電阻R24的連接點(diǎn)與開關(guān)管Q7的集電極連接，滑動(dòng)變阻器R15與滑動(dòng)變阻器R22的連接點(diǎn)與經(jīng)滑動(dòng)變阻器R27與開關(guān)管Q8的集電極連接。
[0028]進(jìn)一步，所述第一驅(qū)動(dòng)子模塊包括驅(qū)動(dòng)器Ul，該驅(qū)動(dòng)器Ul的型號(hào)為IR2110;所述第二驅(qū)動(dòng)子模塊包括驅(qū)動(dòng)器U5，該驅(qū)動(dòng)器U5的型號(hào)為IR2110。
[0029]進(jìn)一步，所述全橋變換模塊包括MOS管Ql、M0S管Q3、M0S管Q6和MOS管Q9，所述第一驅(qū)動(dòng)子模塊用于驅(qū)動(dòng)MOS管Ql、M0S管Q3，所述第二驅(qū)動(dòng)子模塊用于驅(qū)動(dòng)MOS管Q6和MOS管Q9。
[0030]本實(shí)用新型的有益效果:
[0031](I)可代替市面上的藍(lán)牙音響等需要占用通信頻段、會(huì)產(chǎn)生輻射的無線傳輸音響設(shè)備;可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸(20米以下)，并且由于紅外通信傳輸?shù)奶厥鈾C(jī)制，傳輸過程中不會(huì)受到其他信號(hào)的干擾，不會(huì)受到屏蔽；
[0032](2)在保證占空比調(diào)節(jié)精度、不發(fā)生信號(hào)抖晃的情況下提高了 D類功放的工作頻率，頻率為500KHZ，提升了信號(hào)的還原度，保證了聲音的高保真；
[0033](3)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，純硬件電路完成，不需要MCU;音頻信號(hào)調(diào)制與發(fā)射電路只需要一片0PA172和一片TLV3202;
[0034](4)利于便攜式，該D類功放為便攜式設(shè)計(jì)，音頻信號(hào)調(diào)制與發(fā)射電路、信號(hào)接收與解調(diào)電路均采取單電源、一個(gè)電源供電，音頻信號(hào)調(diào)制與發(fā)射電路僅需一節(jié)5V左右電池供電，信號(hào)接收與解調(diào)電路僅需一節(jié)12V左右電池供電；
[0035]綜上所述，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)不占用通信頻段，不產(chǎn)生輻射，不受干擾信號(hào)干擾的遠(yuǎn)距離聲音信號(hào)傳輸，解決了現(xiàn)有藍(lán)牙音箱等依靠無線傳輸方式的功放存在的占用通信頻段、有輻射、易受頻率接近的高頻信號(hào)干擾等缺陷。同時(shí)還