数字功放、D类功放的设计,LC滤波器的设计,写得很太好了
D类功放:D类音频功率放大器,也称数字功放。
人耳能听到音频频率范围约为20 Hz~20 kHz
功放既不是单纯追求输出高电压,也不是单纯追求输出大电流,而是追求在电源电压确定的情况下,输出可能大的功率。
功率放大电路分类:
电路中晶体管的工作状态(按一个周期导通的角度大小划分)
甲类(class-a):360度
乙类(class-b):180度
甲乙类(class-ab):>180度
丙类(class-c):<180度
丁类(class-d):开关状态
放大元件处于开关工作状态的一种放大模式,放大元件要么处于截止状态,要么导通状态,晶体管相当于一个理想开关而不消耗能量。在理想情况下,效率为100%
特点:
优点:高效;散热相对其他较小;体积小,适合大功率放大器
缺点:信号失真较为严重
信号调制电路:模拟信号装换为脉宽与信号幅度成正比的方波(PWM)
开关放大电路:
将输入方波进行功率放大
低通滤波电路:
滤出高次谐波,将放大后的信号从PWM波形中还原加到负载上。
注意:该部分为低损耗的LC低通滤波器,不能采用RC低通滤波器,电流大电阻耗能严重。
现在,一般应用的D类功放已经集成为IC,用户只需按要求设计低通滤波器即可。
Layout:
D 类功放IC的功耗一般较大,发热大:
故底焊盘上面应该加过孔,有助于散热,同时作大面积开窗,增强散热效果。
由于属于audio方面的IC:
故供电还是尽量选择低噪声的LDO,电容的选择跟放置要注意。
功放或者大功率器件供电,请选择DC-DC,开关频率选MHz级别的,请可能减少纹波带来的必要的影响。
D类功放的输出是快速变化的矩形波,具有高电压,大电流的特点:
故输出到喇叭的线应该尽量粗,可包地;并尽量远离高速信号跟敏感器件。
注意:以上三点的蓝色部分做了超链接的处理,可以点击了解更多的知识。
关于LC滤波器的设计,可以根据下表公式自动计算,需要的请留言。
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迷你低电压BTL功放DIY——功率3W,待机电流仅01微安
随着各种便携式数码产品的普及,对功放IC的要求也越来越高。像以前常用的LM386、TDA2822M这类功放IC的外围电路较复杂,在低电压下输出功率小,并且待机耗电也较大。本文介绍一款用迷你音响里常用的低电压BTL功放IC制作的迷你BTL功放电路,其工作电压范围为2~6V,并且电路简洁,输出功率大(在电源电压为5V,RL为4Ω时,输出功率可达2.5W)。该功放电路还带有关断控制端,可以输入一个TTL信号来控制整个功放电路的工作与否,处于关闭状态时,整个功放电路的待机电流仅有0.1μA。
▲ 迷你低电压BTL功放电路原理图。
电路如上图所示。LM4871 是美国NSC公司生产的一款适用于各种便携式数码产品的低电压BTL功放IC,其工作电压范围为2~6V,静态电流为6.5mA(典型值),若处于关闭状态时,整个IC的工作电流仅有0.1μA。
▲ LM4871的内部电路框图。
LM4871功放电路的闭环放大倍数可由④、⑤脚外接的电阻R1和R2调整。减小电阻R1的阻值,或增大电阻R2的阻值,皆可提高电路的闭环放大倍数。由于该功放电路的输入电阻就是R1的阻值,故R1不宜取值过小。想提高电路的放大倍数,一般通过增大R2的阻值来实现。 本电路的最低工作频率由C1和R1决定,增大C1的容量,可以使电路的低音更丰富。一般C1的大小视前级信号源而定。
LM4871引脚功能介绍
▲ LM4871的引脚功能。
LM4871的①脚为关断控制端,该端为高电平时,LM4871处于关断状态,此时整个电路不工作,处于微功耗待机状态。正常工作时,①脚应接低电平。 LM4871的关断控制功能很实用,譬如用于热释电红外报警器的功放电路,平时前级检测电路输出一个高电平信号加至LM4871的①脚,使其处于关断状态,这样可以减小静态耗电。若需要发出报警声时,只要输出一个低电平信号,即可使LM4871工作。假设采用TDA2822M作为功放电路,想关断该IC来降低静态耗电,需要添加电子开关才能实现。
LM4871的②脚为电压基准端,该端一般通过一个1μF的电容接地;③、④脚分别为同相输入端和反相输入端;⑤、⑧脚为BTL输出端;⑥脚为电源正端;⑦脚为电源负端。
▲ SOP-8封装的LM4871的外形。
LM4871的封装一般有两种,即DIP-8封装和SOP-8封装。一般SOP-8封装的更常见一些。
▲ LM4871的主要电参数。
从上图可见,LM4871在电源电压为5V时,若RL为3Ω时,输出功率为3W;RL为4Ω时,输出功率为2.5W;RL为8Ω时,输出功率为1.2W。
制作时,电容C1~C3可以选用独石电容或瓷片电容,C4选用470μF/10V的铝电解电容。若不需要使用LM4871的关断控制端,开关K亦可以省略,而将LM4871的①脚直接接地。上述的LM4871构成的BTL功放电路可以直接使用一节18650锂电池作电源,将锂电池及整个电路装在音箱里,这样便可以作为迷你有源音箱使用。
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