4
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, D 类放大器的电路共分为三级：输入开关级、功率放大级及输出滤波级。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。
2
三、毕业设计（论文）进度计划
序 各阶段工作内容
号
起讫日期
1 下达任务书，开始 2014 年 10 月 17 日—
收集、查阅参考资
10 月 24 日
料
2 在指导教师指导下 2014 年 10 月 25 日—
完成开题报告和文
11 月 7 日
献综述
3 学院召开开题报告 2014 年 11 月 8 日—
7 学院进行中期检查 2015 年 3 月 12 日—3 月 30 日
8 把老师指出需要改 2015 年 4 月 30 日前
进之处进行了综合
与修改，并把三稿
给指导教师批改，
指导教师写出评语
9
论文答辩
2015 年 5 月 23 日
四、其他（学生提交） 1.开题报告 1 份 2.论文 1 份（8000 字以上）
高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要,在大功率的电子设备中也需 要。因为,功率越大,效率也就越重要。而随着人们的居住条件的改善,高保真音响设备 和更高挡的家庭影院也逐渐开始兴起。在这些设备中,往往需要几十瓦甚至几百瓦的音 频功率。这时,低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。D 类放大器在这 些设备中也扮演了极重要的角色。通过研究 ,我们认为国际国内专业部门应尽快制订 类数字音频功率放大器检测方法标准 ,同时应尽快将类数字音频功率放大器检测方法 标准 ,同时应尽快将类数字音频功率放大器内容编人高教教材 ,改变数字 、科研落后 于应用的现状 。
我们所研究的功率放大器就是将输入小信号转化为输出大信号的装置。其中功率 放大器又有谐振功率放大器与非谐振功率放大器之分。总的来说，放大器有 A（甲）类， B（乙）类，AB（甲乙）类，D 类放大器等。何为高效的功率放大器。就此设计来说， 电压放大 20 倍左右，电流输入为 MA 级，输出为 A 级。效率为 80%已经是很高要求的高 效率功率放大器了。所有这些便携式的电子设备的一个共同点就是都有音频输出,也就 是都需要有一个音频放大器;另一个特点就是它们都是电池供电的。都希望能够有较长 的使用寿命。就是在这种需求的背景下,D 类放大器应运而生了。它的最大特点就是它 能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。
二、参考文献
[1] 沈尚贤.电子技术导论[M]. 北京: 高等教育出版社,1985. [2] 李瀚荪.电路分析基础[M]. 高等教育出版社.2001,78-86 [3] 邹天汉:《数字功放和音箱设计与制作》[M]. 人民邮电出版社/2004 [4] 方佩敏:《音频功率放大器》[J].《电子世界》，2003 年 08 期 [5] 童建华:《音响设备技术》[M].（电子工业出版社）2010 年 1 月 [6] 丁明. 实作 D 类功率放大器[J]. 无线电与电视. 2002.2,23-28 [7] 杨恒.开关电源典型设计实例精选[M].中国电力出版社.2007.9 [8] 李定宣.开关稳定电源设计与应用[M].中国电力出版社.2006.8 [9] 赵学良，张国华.电源电路[M].北京:电子工业出版社,1995. [10] 胡斌.电子工程师识图[M].北京: 电子工业出版社,2007. [11] 张义申，陆坤等.电子设计技术[M].西安:电子科技大学出版.1996 [12] 吴显鼎.集成电子线路设计手册[M]. 福建人民出版社. [13] Jae H. A Class D Switching Power Amplifier With High Efficiency and WideBandwidth by Dual Feedback Loops[J]. IEEE, 1995, 25(7): 428-429. [14] Choi S C, Lee J W, Jin WK, et a1. 10-W Single-Chip Class D Power Amplifier with very high efficiency for audio applications [J]. International Conference on Consumer Electronics, 1999, 18-19. [15] Krit S, Hassan Q. Class D audio Amplifier with trim-able Ramp Generator design theory and design implementation for portable applications [J]. IEEE International Conference on Design & Technology of Integrated Systems, 2007,208-212.
备注
3
毕业设计(论文)开题报告
(由学生填写) 选题依据及研究意义
随着音响系统的数字化以及便携式产品的市场化,D 类功放作为模拟功放的替代产 品,越来越被市场所接纳。但目前分析 D 类功放输出功率及效率还没有统一方法,文中 利用数字功放的等效电路,分析了负载端输出电流的波形以及负载电流的平均值;建立 了分析输出功率以及输出效率的较精确的数学模型,通过实验证明与实际相符。
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, D 类放大器的电路共分为三级：输入开关级、功率放大级及输出滤波级。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
传统的音频功率放大器主要有 A 类(甲类)、B 类(乙类)和 AB(甲乙类)。 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，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，理想情况下其最 高效率为 50％。 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％，它的优点是 在理想情况下效率可达 78．5％，但缺点是会产生交越失真，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，每个功率器件的导通时间在 50％～100％之间，兼有甲类失真小和乙类效率高的特点，其工作效率介于二者之间。 然而，传统音频功率放大器效率偏低，体积偏大的缺点与音频功率放大高效、节 能和小型化的发展趋势的矛盾，使得 D 类(丁类)音频功率放大器得以出现和发展。本 系统即采用 D 类功率放大实现，并用单电源供电，符合现代社会对电源小巧、便携要 求的实际需要。它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。 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
本科生毕业设计(论文)
过程管理手册
题 目（中文）： 基于 D 类功放家用音响的设计 （外文）：Design of class D power amplifier based on home audio
学生姓名：
王协平
学 号： 20112496
专 业： 电子信息工程
届 别： 2职称：
会进行毕业设计
11 月 11 日
（论文）初期检查
4 收集资料，阅读有 2014 年 11 月 16 日—
关书籍、文章，设
12 月 31 日
计实验方案，做好
读书笔记
5 完成初稿并交给指 2015 年 3 月 1 日前
导教师批改
6 把初稿中出现的错 误进行了更正，将 2015 年 4 月 9 日前 内容进一步充实的 基础上完成了二稿 并交给指导教师批 改
6
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。
5
选题研究现状 音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不