機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)字式音響控制器的原理及設(shè)計

1、 上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題目：【數(shù)字式音響控制器的原理及設(shè)計】姓名：饒學(xué)號：學(xué)院：上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：機(jī)電一體化指導(dǎo)老師： 2011 年 12 月 15 日 引言 本設(shè)計的基本思路是分兩個系統(tǒng)一通道選擇系統(tǒng)和音量控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，然后進(jìn)行整合。這樣分系統(tǒng)的設(shè)計，大大降低了設(shè)計復(fù)雜度，各系統(tǒng)的設(shè)計和修改只影響系統(tǒng)本身，而不會影響其他系統(tǒng)，這樣就使電路有了局部性。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。 系統(tǒng)的設(shè)計沒有考慮輸入設(shè)備，輸入的音頻信號不予以考慮，默認(rèn)是優(yōu)良的音頻信號；在這里將輸入的8個音頻輸入進(jìn)行選擇以達(dá)到8種音效，我們通過一級放大電路將選擇的音頻送入到音量控制系統(tǒng)，這之間的傳輸采用的是直

2、接耦合，直接連接到了音量控制電路的輸入端，之后進(jìn)行音量的自由選擇，這樣就實現(xiàn)了音效和音量的控制。1 通道選擇系統(tǒng)11 系統(tǒng)實現(xiàn)功能1)對8個通道實行選擇；2)通道選擇用按鍵實現(xiàn)，按一次，通道選擇加1，加至第8通道，再按回到第1通道；3)持續(xù)按下按鍵，每200ms轉(zhuǎn)下一個通道；4)一位led實現(xiàn)通道選擇的顯示。12 電路總體框圖13 系統(tǒng)工作原理 通道選擇系統(tǒng)由計數(shù)脈沖發(fā)生器、二進(jìn)制計數(shù)器、數(shù)據(jù)分配器等部分組成。原理圖見附錄圖示。其工作原理如下：555及其外圍電路組成計數(shù)脈沖發(fā)生器，當(dāng)電路接通電源后，它將輸出一連串周期約為200ms的脈沖信號，通過按鈕a1將脈沖信號送入加法計數(shù)器74ls161作

3、為計數(shù)脈沖；計數(shù)器輸出送入作為數(shù)據(jù)分配器使用的74ls138，通過數(shù)字輸出控制“電子開關(guān)”，對與“電子開關(guān)”相連接的各個通道進(jìn)行選擇輸出；同時計數(shù)器輸出到譯碼顯示電路，進(jìn)行通道選擇的數(shù)字顯示。按下a1，工作加法計數(shù)狀態(tài)，計數(shù)器輸出按bcd碼依次變?yōu)楦唠娖?，?shù)據(jù)分配器按照計數(shù)器送入的bcd碼分配相應(yīng)的數(shù)據(jù)，控制相應(yīng)“電子開關(guān)”對通道進(jìn)行選擇，進(jìn)而實現(xiàn)對通道的數(shù)字控制選擇；同時led數(shù)碼管顯示所選通道。(例如：按下a1持續(xù)450ms，計數(shù)器記錄為2，相應(yīng)bcd碼為010，送入數(shù)據(jù)分配器，則要分配控制第2通道開啟，選擇第2通道的音頻輸入；led數(shù)碼管顯示為2)14 各部分電路原理 (1)計數(shù)器電路。

4、74ls161是四位同步加法計數(shù)器，當(dāng)時鐘脈沖信號施加于cp端時，進(jìn)行加法計數(shù)開始計數(shù)。co是進(jìn)位信號輸出端，可供級聯(lián)使用；pe控制p0p3并行數(shù)據(jù)輸入，q0q3是計數(shù)器狀態(tài)輸出端。 (2)通道選擇電路。74ls138是3-8譯碼器和分配器，當(dāng)e3=1，且e1=e2=0時分配器工作，a0a3是輸出控制端，y0y7是輸出端?！半娮娱_關(guān)”采用兩支npn和pnp三極管和前置運放構(gòu)成，由y0y7經(jīng)過反相器74ls04后控制，開關(guān)輸出通過控制各通道經(jīng)過的運算放大電路，進(jìn)行選擇，如圖3所示。 (3)譯碼顯示電路。74ls248是bcd一七段譯碼器，適用于共陰極管子；oc輸出、有2k上拉電阻、1電平驅(qū)動，a

5、d是輸入端，ag是譯碼輸出端。與共陰極數(shù)碼管接線如圖4所示。 (3)譯碼顯示電路。74ls248是bcd一七段譯碼器，適用于共陰極管子；oc輸出、有2k上拉電阻、1電平驅(qū)動，ad是輸入端，ag是譯碼輸出端。與共陰極數(shù)碼管接線如圖4所示。 (4)脈沖產(chǎn)生電路。555時基電路，又稱為555集成定時器，是一種將模擬功能和邏輯功能巧妙地集成在同一硅片上的新穎線性集成電路，一般采用陶瓷雙列直插封裝形式。在圖6所示的電路中，產(chǎn)生計數(shù)脈沖的555時基電路工作于無穩(wěn)態(tài)(自激多諧振蕩)狀態(tài)，其輸出脈沖信號周期為：t=(r1+2r2)c2in2，頻率為其倒數(shù)。由此可見，要改變計數(shù)脈沖的頻率可以通過改變r1、r2和

6、c2的值來實現(xiàn)。 在調(diào)試本電路時，一般在按下按鈕a1，通道變換一次的時間可適當(dāng)改變r1、r2或c2取值來選取。本次采用200ms為周期，可相應(yīng)調(diào)整。(如r1=280k，r2=20k，c2=1f)振蕩電路構(gòu)成如圖5所示。2 音量控制系統(tǒng)21 實現(xiàn)功能 1)用兩個按鍵控制音量，一個用于增加音量，一個用于減小音量；2)音量控制分為8檔，每按鍵一下，增加或減小一檔；3)當(dāng)音量增加(減小)到最大(最小)時，繼續(xù)按音量增減開關(guān)無效，即音量被保持，不再繼續(xù)增(減)；4)持續(xù)按下按鍵，每200ms音量變化一檔；5)用一位led數(shù)碼管顯示音量的大小。22 電路總體原理框圖23 電路工作原理音量控制系統(tǒng)由計數(shù)脈沖

7、發(fā)生器、雙向移位寄存器、編碼器、可變音頻衰減器和電流-電壓轉(zhuǎn)換器等部分組成(見圖6)。其工作原理如下：555及其外圍電路組成計數(shù)脈沖發(fā)生器(圖5)，當(dāng)電路接通電源后，它將輸出一連串周期約為200ms的脈沖信號，送入寄存器clk端，作為移位脈沖。兩片74ls194串接成8位雙向移位寄存器，通過74hc148對寄存器輸出進(jìn)行8-3優(yōu)先編碼，編碼后的輸出分別送入七段譯碼器74ls248和da轉(zhuǎn)換器dac0832。按下a1，工作在加計數(shù)狀態(tài)，寄存器編碼后各位輸出依次變?yōu)楦唠娢唬磀ac0832輸入的數(shù)字量依次增大，從而使dac0832對輸入音頻信號的衰減減小，達(dá)到增大輸出音量的目的，同時led數(shù)碼管顯

8、示音量，松開按鈕a1后，移位寄存器停止工作，原來的計數(shù)狀態(tài)被鎖定，輸出音量保持不變。按下a2，工作在減計數(shù)狀態(tài)，工作原理與加計數(shù)狀態(tài)相反。dac0832及其外圍元件組成可變音頻衰減器，其工作原理詳見dac0832的工作原理。由于dac0832的模擬輸出量為電流信號，因此電路中接一運算放大器lm081作為電流，電壓轉(zhuǎn)換器，將輸出的模擬電流信號變換為電壓信號輸出。24 各部分電路原理 (1)雙向移位寄存電路。74ls194是4位雙向移位寄存器，當(dāng)脈沖加到clk端時，進(jìn)行移位操作，dsr和dsl分別為右移和左移串行數(shù)碼輸入端，q0q7并行數(shù)碼輸出端，s0右移狀態(tài)，s1左移狀態(tài)控制端。級聯(lián)電路如圖7所

9、示。(例如：按下a1寄存電路實現(xiàn)串行右移，按下a2時進(jìn)行串行左移) (2)音量控制電路。da芯片的功能是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與其成比例的模擬量，輸出模擬量的大小隨輸入數(shù)字量的不同而變化。 dac0832是用cmos工藝集成的8位數(shù)據(jù)輸入da芯片，具有20個引腳，其引腳排列如圖11所示，其輸出模擬量可有28=256個不同的等級。 dac0832輸出與輸入的數(shù)字關(guān)系可以用下式表示： 式中，d0d7是輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”或“0”，vref為參考電壓，rref、r0為參考電阻。從上式可見，輸出電壓vout隨d0d7取值不同成比例變化。如果用模擬輸入信號vi取代參考電壓vref，則可建立輸出電壓vou

10、t與模擬輸入信號vi的比例關(guān)系，且該比例受控于數(shù)字量d0d7，受控等級達(dá)256級，這就是后面介紹的數(shù)字式音量控制電路的依據(jù)。此處只要求8檔，所以只輸入d10d12。電路連接如圖8。 (3)編碼電路。74hc148是8-3優(yōu)先編碼器，當(dāng)e1=0時編碼器工作，07是數(shù)碼輸入端，a1a2是編碼輸出端，引腳，真值表，如圖9所示。 (4)譯碼及顯示電路。該電路可參照通道數(shù)字選擇系統(tǒng)中的譯碼及顯示電路(如圖4)。3 總結(jié) 數(shù)字式音響控制器完全是基于數(shù)字、模擬電子技術(shù)的基本知識設(shè)計的，主要采用了組合邏輯電路和時序邏輯電路，采用的元器件也都是平常時常接觸的集成電路。這次設(shè)計中主要選用的都是ttl電路，雖然其功

11、耗大，兼容性不穩(wěn)定，但是應(yīng)用是十分廣泛的。經(jīng)過電路仿真和實物測試，此音響控制器可以廣泛應(yīng)用于數(shù)字音響設(shè)備中。 數(shù)字式音箱通常指一種內(nèi)裝數(shù)字分頻網(wǎng)絡(luò)和功率放大器的音箱。數(shù)字式音箱輸入的信號為數(shù)字比特流，在用數(shù)字信號處理的方法將音頻頻譜分割后，便分別將這些信號變換為模擬信號，然后再由各自的功率放大器放大后再去推動音箱中的相應(yīng)發(fā)音單元。 首先來說一下ux-wd700的功能，它可以播放的盤片類型相當(dāng)多，dvd、vcd、cd、cd-rw、md這些盤片它都可以讀取，還可以播放傳統(tǒng)的磁帶和接收廣播，而且它還可以在其中的一部分盤片介質(zhì)上寫入要錄制的歌曲。比如它有兩個md插入口，你可以將自己喜歡的碟片放在左邊，

12、然后把一張空白的放在右邊，按下錄制鍵，ux-wd700會幫你進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，也就是我們通常說的翻錄一張。如果你覺得以前翻錄的時候時間很長，那么ux-wd700為你考慮的很周到，它可以幫你進(jìn)行2倍速度的翻錄，時間縮短一半，很不錯的功能吧。在你選擇從cd盤片錄制歌曲到md碟片上時，ux-wd700更能提供驚人的5倍速翻錄功能，使您的等待時間大大減短。具體的說這個機(jī)器就是個翻錄專家，它可以在各個不同的介質(zhì)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，從這張圖片介紹上我們就能看得明明白白。數(shù)字音響系統(tǒng)與模擬音響設(shè)備的差別有哪些 激光唱片唱機(jī)和數(shù)字磁帶錄音機(jī)都屬于數(shù)字音響設(shè)備，它們與密紋唱片和傳統(tǒng)的磁帶錄音機(jī)模擬音響設(shè)備相比，有著很大的差異

13、，其基本的不同點是： 數(shù)字音響設(shè)備每秒所傳送的碼數(shù)（碼率）很高，因而所需要的帶寬很大，至少為模擬音響設(shè)備的50倍以上。 數(shù)字音響設(shè)備記錄的不是連續(xù)的波形，而是只有0、1二值的bit（比特）。 例如，模擬磁帶錄音機(jī)記錄的是聲音的原來連續(xù)的信號，因此在錄放過程中所受到諸如磁帶噪聲等的影響，要疊加在聲音原信號上使音質(zhì)變差。盡管可用降噪系統(tǒng)或高級磁帶等減小噪聲的影響，但無法從根本上加以消除。數(shù)字錄音機(jī)對上述這種磁帶噪聲的影響能完全予以消除。而且，由于數(shù)字錄音機(jī)是以比特形式記錄和傳送的，故一路信息可以很方便地分割成幾路磁跡記錄，也可以將幾路信息通過時分復(fù)用方法重疊在一個磁跡中記錄。由于數(shù)字音響設(shè)備記錄的

14、只有0、1二值，故沒有線性的要求。在模擬式錄音機(jī)中，為減小失真，對磁頭工作的線性狀態(tài)提出很高的要求，而在數(shù)字錄音機(jī)中，磁頭只工作在磁飽和和無磁兩種狀態(tài)，用1和0二值表示，對線性沒有要求。研究數(shù)字技術(shù) 對城市功能和形態(tài)的影響,意在預(yù)測數(shù)字技術(shù) 時代的城市空間演變趨向,對城市規(guī)劃與設(shè)計具有指導(dǎo)價值.運用綜合分析與邏輯推理的方法,探討了基于數(shù)字技術(shù) 的城市空間理論以及城市空間的網(wǎng)絡(luò)復(fù)合性演變.數(shù)字技術(shù) 衍生的虛擬空間使城市空間的可達(dá)性最大化,通過節(jié)省時間、成本并提高效率的方式拓展物質(zhì)空間,城市區(qū)位取決于數(shù)字區(qū)位與地理區(qū)位的綜合作用xp4是一款整合本公司經(jīng)典的音箱處理器和有源音箱功率放大技術(shù)，為系統(tǒng)后

15、級的x4a 音箱提供可經(jīng)調(diào)教的音頻信號和功率持久的直流電源支持的復(fù)合設(shè)備。在專業(yè)音響設(shè)備中,房間頻率均衡處理并不是通過聽音,而是需要使用專用的頻譜分析裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。房間的頻率均衡處理不當(dāng),放音效果將有可能出現(xiàn)一些奇怪的問題,如產(chǎn)生某種特殊的諧振音。因此,許多設(shè)備生產(chǎn)廠家紛紛推出了可以進(jìn)行實時頻譜分析的自動房間均衡器,使普通的音響師也能方便地使用此類設(shè)備。音響技術(shù)發(fā)展到今天，音響設(shè)備中大部分已實現(xiàn)了數(shù)字化，如作為音源的cd、dat、md、dvd等，數(shù)字調(diào)音臺以及數(shù)字效果器、壓限器、激勵器等周邊設(shè)備也被一些專業(yè)場所使用。而作為音響系統(tǒng)最后環(huán)節(jié)的功率放大器和揚(yáng)聲器卻長期在數(shù)字化的大門外徘徊。人們對音

16、響重放高保真度的追求是永無止境的，而模擬功率放大器經(jīng)過了幾十年發(fā)展，在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以說已難于有新的突破。隨著生活水平的提高，環(huán)保與能量的利用率也漸漸成為人們所關(guān)注的問題，正因為這樣，人們再一次把目光投向數(shù)字功放。其實早在20世紀(jì)60年代末期就有人著手?jǐn)?shù)字放大器的研究，為什么在這數(shù)十年以來的音響發(fā)展歷程，一直不見其產(chǎn)品面市？究其原因，是在數(shù)字音頻放大器的設(shè)計與制作過程中，最大的難題就是高速轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)。因為其需要極高的精確度，但在如何解決脈沖調(diào)制放大在工作時提供持續(xù)穩(wěn)定的線性響應(yīng)，以及如何避免產(chǎn)生輻射脈沖干擾等方面難以取得突破，故一直使脈沖調(diào)制型放大器在音響應(yīng)用領(lǐng)域停滯不前，舉步維艱。

17、如今，隨著脈沖調(diào)制放大電路的技術(shù)瓶頸被逐漸解決，數(shù)字放大器的優(yōu)點日漸突顯，新品不斷推出，也越來越受到人們的關(guān)注了。低失真，大功率，高效率是對功率放大器提出的普遍要求。模擬功率放大器通過采用優(yōu)質(zhì)元件，復(fù)雜的補(bǔ)償電路，深負(fù)反饋，使失真變得很小，但大功率和高效率一直沒有很好的解決。工作在開關(guān)狀態(tài)下的d類功率放大器卻很容易實現(xiàn)，大功率，高效率，低失真。傳統(tǒng)的音頻功放工作時，直接對模擬信號進(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，雖然采用推挽輸出，減小了功率器件的承受功率，但在較大功率情況下，仍然對功率器件構(gòu)成極大威脅。功率輸出受到限制。此外，模擬功率放大器還存在以下的缺點:1.電路復(fù)雜，成

18、本高。常常需要設(shè)計復(fù)雜的補(bǔ)償電路和過流，過壓，過熱等保護(hù)電路，體積較大，電路復(fù)雜。2.效率低，輸出功率不可能做的很大。d類開關(guān)音頻功率放大器的工作基于pwm模式:將音頻信號與采樣頻率比較，經(jīng)自然采樣，得到脈沖寬度與音頻信號幅度成正比例變化的pwm波，然后經(jīng)過驅(qū)動電路，加到功率mos的柵極，控制功率器件的開關(guān)，實現(xiàn)放大，將放大的pwm送入濾波器，則還原為音頻信號。d類功率放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，理論效率可達(dá)100%，實際的運用也可達(dá)80%以上。功率器件的耗散功率小，產(chǎn)生熱量少，可以大大減小散熱器的尺寸，連續(xù)輸出功率很容易達(dá)到數(shù)百瓦。功率mos有自保護(hù)電路，可以大大簡化保護(hù)電路，而且不會引入非線性失

19、真。對于高電感的揚(yáng)聲器，在設(shè)計電路時，是可以省去低通濾波器lpf)，這樣可以大大的節(jié)省體積和花費。而且有更高的保真度，這一點，在國外的svd類功率放大器中已經(jīng)開始運用，如:texas公司的tpa2002d2。近年來，國外的公司對d類功率放大器進(jìn)行了研究和開發(fā)，提出了一些方案，但是尚存在了較大的難度，由于采用pwm方式，為了提高音質(zhì)，降低失真，必須提高調(diào)制頻率，但是在較高頻率下，會產(chǎn)生一定的問題，同時，d類功率放大器對器件的要求較高，不利于降低成本。2 音響的基礎(chǔ)知識2.1 聲音的基本特性音量:它與聲波的物理量“振幅”有關(guān)，聲波的振幅大，人耳就感覺聲音響，音量大，反之，則聲音輕，音量小，音量的大

20、小是人耳聽音的主觀感覺。音調(diào):是人耳對聲音調(diào)子高低的主觀感覺，聲調(diào)的高低與聲音的物理量“頻率”對應(yīng)人耳的聽覺范圍:20hz20khz稱之為可聽聲，低于20hz稱為次聲，高于20khz稱為超聲，人耳對3k4k的聲音最敏感。音色:又叫音品或音質(zhì)，它是由聲音的波形決定的，電子管功放的偶次諧波多，奇次諧波少，聲音柔美，甜潤，晶體管功放奇次諧波多，聲音冷艷，清麗。2.2 音響的結(jié)構(gòu)及參數(shù)前置放大器和功率放大器，前置放大器承擔(dān)控制任務(wù)為主，對各種節(jié)目源信號進(jìn)行選擇和處理，對微弱信號放大到0.5-1v，進(jìn)行各種音質(zhì)控制，以美化音色。功率放大器，承擔(dān)放大任務(wù)，是將前置放大器輸出的音頻信號進(jìn)行功率放大，以推動揚(yáng)

21、聲器發(fā)聲。有電壓放大，電流放大，要求是宏亮而不失真。2.3 放大器的技術(shù)指標(biāo)1.額定功率:音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值(r1%)的最大功率稱為額定功率，表達(dá)式；p= u/r, u為負(fù)載兩端的最大不失真電壓，r為額定負(fù)載阻抗。測量條件如下:信號發(fā)生器輸出頻率為1kh，電壓u=20mv正弦信號。功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻凡(代替揚(yáng)聲器)，輸入端接u，逐漸增大輸入電壓u，直到u的波形剛好不出現(xiàn)諧波失真(r 60 db和thd 0.01%的高保真音質(zhì)。但反饋使得放大器的設(shè)計變得復(fù)雜，因為必須滿足環(huán)路的穩(wěn)定性(對于高階設(shè)計是一種很復(fù)雜的考慮)。連續(xù)時間模擬反饋對于捕獲有關(guān)脈沖時序誤差的重要信息

22、也是必需的，因此控制環(huán)路必須包括模擬電路以處理反饋信號。在集成電路放大器實現(xiàn)中，這會增加管芯成本。為了將ic成本減至最低，一些制造商喜歡不使用或使用最少的模擬電路部分。有些產(chǎn)品用一個數(shù)字開環(huán)調(diào)制器和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器來檢測電源變化，并且用調(diào)整調(diào)制器進(jìn)行補(bǔ)償。這樣可以改善psr，但不會解決任何失真問題。其它的數(shù)字調(diào)制器試圖對預(yù)期的輸出級時序誤差進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，或?qū)Ψ抢硐氲恼{(diào)制器進(jìn)行校正。這樣至少會處理一部分失真源，但不是全部。對于音質(zhì)要求寬松的應(yīng)用，可通過這些開環(huán)d類放大器進(jìn)行處理，但對于最佳音質(zhì)，有些形式的反饋似乎是必需的。5.2.4 emi處理d類放大器輸出的高頻分量值得認(rèn)真考慮。如果不正確理解和處

23、理，這些分量會產(chǎn)生大量emi并且干擾其它設(shè)備的工作。兩種emi需要考慮：輻射到空間的信號和通過揚(yáng)聲器及電源線傳導(dǎo)的信號。d類放大器調(diào)制方案決定傳導(dǎo)emi和輻射emi分量的基線譜。但是，可以使用一些板級的設(shè)計方法減少d類放大器發(fā)射的emi，而不管其基線譜如何。一條有用的原則是將承載高頻電流的環(huán)路面積減至最小，因為與emi相關(guān)的強(qiáng)度與環(huán)路面積及環(huán)路與其它電路的接近程度有關(guān)。例如，整個lc濾波器(包括揚(yáng)聲器接線)的布局應(yīng)盡可能地緊密，并且保持靠近放大器。電流驅(qū)動和回路印制線應(yīng)當(dāng)集中在一起以將環(huán)路面積減至最小(揚(yáng)聲器使用雙絞線對接線很有幫助)。另一個要注意的地方是當(dāng)輸出級晶體管柵極電容開關(guān)時會產(chǎn)生大的

24、瞬態(tài)電荷。通常這個電荷來自儲能電容，從而形成一個包含兩個電容的電流環(huán)路。通過將環(huán)路面積減至最小可降低環(huán)路中瞬態(tài)的emi影響，意味著儲能電容應(yīng)盡可能靠近晶體管對它充電。有時，插入與放大器電源串聯(lián)的rf厄流線圈很有幫助。正確布置它們可將高頻瞬態(tài)電流限制在靠近放大器的本地環(huán)路內(nèi)，而不會沿電源線長距離傳導(dǎo)。如果柵極驅(qū)動非重疊時間非常長，揚(yáng)聲器或lc濾波器的感應(yīng)電流會正向偏置輸出級晶體管端的寄生二極管。當(dāng)非重疊時間結(jié)束時，二極管偏置從正向變?yōu)榉聪?。在二極管完全斷開之前，會出現(xiàn)大的反向恢復(fù)電流尖峰，從而產(chǎn)生麻煩的emi源。通過保持非重疊時間非常短(還建議將音頻失真減至最小)使emi減至最小。如果反向恢復(fù)方

25、案仍不可接受，可使用肖特基(schottky)二極管與該晶體管的寄生二極管并聯(lián)，以轉(zhuǎn)移電流并且防止寄生二極管一直導(dǎo)通。這很有幫助，因為schottky二極管的金屬半導(dǎo)體結(jié)本質(zhì)上不受反向恢復(fù)效應(yīng)的影響。具有環(huán)形電感器磁芯的lc濾波器可將放大器電流導(dǎo)致的雜散現(xiàn)場輸電線影響減至最小。在成本和emi性能之間的一種好的折衷方法是通過屏蔽減小來自低成本鼓形磁芯的輻射。5.2.5 lc濾波器設(shè)計為了節(jié)省成本和pcb面積，大多數(shù)d類放大器的lc濾波器采用二階低通設(shè)計。下圖示出一個差分式二階lc濾波器。揚(yáng)聲器用于減弱電路的固有諧振。盡管揚(yáng)聲器阻抗有時近似于簡單的電阻，但實際阻抗比較復(fù)雜并且可能包括顯著的無功分量

26、。要獲得最佳濾波器設(shè)計效果，設(shè)計工程師應(yīng)當(dāng)總是爭取使用精確的揚(yáng)聲器模型。圖5-5 差分開關(guān)輸出級和lc低通濾波器常見的濾波器設(shè)計選擇目的是為了在所需要的最高音頻頻率條件下將濾波器響應(yīng)下降減至最小以獲得最低帶寬。如果對于高達(dá)20 khz頻率，要求下降小于1 db，則要求典型的濾波器具有40 khz巴特沃斯(butterworth)響應(yīng)(以達(dá)到最大平坦通帶)。對于常見的揚(yáng)聲器阻抗以及標(biāo)準(zhǔn)的l值和c值，表5-1給出了標(biāo)稱元器件值及其相應(yīng)的近似butterworth響應(yīng)。表5-1 標(biāo)稱元器件值如果設(shè)計不包括揚(yáng)聲器反饋，揚(yáng)聲器thd會對lc濾波器元器件的線性度敏感。電感器設(shè)計考慮因素：設(shè)計或選擇電感器的

27、重要因素包括磁芯的額定電流和形狀，以及繞線電阻。額定電流：選用磁芯的額定電流應(yīng)當(dāng)大于期望的放大器的最高電流。原因是如果電流超過額定電流閾值并且電流密度太高，許多電感器磁芯會發(fā)生磁性飽和，導(dǎo)致電感急劇減小，這是我們所不期望的。通過在磁芯周圍繞線而形成電感。如果繞線匝數(shù)很多，與總繞線長度相關(guān)的電阻很重要。由于該電阻串聯(lián)于半橋和揚(yáng)聲器之間，因而會消耗一些輸出功率。如果電阻太高，應(yīng)當(dāng)使用較粗的繞線或選用要求繞線匝數(shù)較少的其它金屬材質(zhì)的磁芯，用以提供需要的電感。最后，不要忘記所使用的電感器的形狀也會影響emi，正如上面所提到的。5.2.6系統(tǒng)成本d類放大器的有源器件是開關(guān)輸出級和調(diào)制器。構(gòu)成該電路的成本

28、大致與模擬線性放大器相同。真正需要考慮的折衷是系統(tǒng)的其它元器件。d類放大器的低功耗節(jié)省了散熱裝置的成本(以及pcb面積)，例如，散熱片或風(fēng)扇。d類集成電路放大器可采用比模擬線性放大器尺寸小和成本低的封裝。當(dāng)驅(qū)動數(shù)字音頻源時，模擬線性放大器需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)將音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。對于處理模擬輸入的d類放大器也需如此轉(zhuǎn)換，但對于數(shù)字輸入的d類放大器有效地集成了dac功能。另一方面，d類放大器的主要成本缺點是lc濾波器。lc濾波器的元器件，尤其是電感器，占用pcb面積并且增加成本。在大功率放大器中，d類放大器的總體系統(tǒng)成本仍具有競爭力，因為在散熱裝置節(jié)省的大量成本可以抵消lc濾波器的成本。但是在低成本、低功耗應(yīng)用中，電感器的成本很高。在極個別情況下，例如，用于蜂窩電話的低成本放大器，放大器ic的成本可能比lc濾波器的總成本還要低。即使是忽略成本方面的考慮，lc濾波器占用的pcb面積也是小型應(yīng)用中的一個問題。5.2.7 散熱注意事項d類放大器相比ab類放大器具有更高的效率和更好的熱性