专利名称：基于三角波发生器的功率放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于三角波发生器的功率放大器。
背景技术：
功率放大器(英文名称:power amplifier),简称“功放”,是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载(例如扬声器)的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了 “组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM (脉冲宽度调制)或PDM (脉冲密度调制)的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。数字音频功率放大器也看上去成是一个I比特的功率数模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成。D类放大或数字式放大器是利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。现有的音频功率放大器放大效率不高，且电路较为复杂。现有技术中，三角波产生电路基本都是通过矩形波等波形转化而来，电路结构复杂且电路成本高。
实用新型内容本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于三角波发生器的功率放大器，以提高功率转换效率、简化电路结构并降低成本。本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。基于三角波发生器的功率放大器，其结构特点是，包括三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器；所述三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器依次相连接；所述三角波发生电路包括由二极管Dl D4组成的整流桥、时基电路Ul和运算放大器U2。本实用新型的基于三角波发生器的功率放大器还具有以下技术特点。所述低通滤波器为LC滤波器；所述低通滤波器包括电感L1、电感L2、电容Cl和电阻Rl ;所述电感LI和电感L2并联连接后与所述电容Cl和电阻Rl依次连接。所述比较器上还连接有音频前置放大电路；所述音频前置放大电路包括运算放大器U4、电阻RlO R13、电容C5和电容C6。与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:本设计提供了一种电路简单且转换效率高的音频功率放大器，通过采用D类功放，极大地提高了转换效率。本实用新型的三角波产生电路简单且实用，通过巧妙的控制二极管的开关，使用简单的电路直接产生了三角波，方便实用，可应用在多种场合。本实用新型的基于三角波发生器的功率放大器，具有电路结构简单、成本低、方便实用等优点。
图1为本实用新型的基于三角波发生器的功率放大器的结构框图。图2为本实用新型的功率放大器的三角波发生电路的电路图。图3为本实用新型的功率放大器的比较器的电路图。图4为本实用新型的功率放大器的开关放大电路的电路图。图5为本实用新型的功率放大器的开关放大电路的H桥互补对称输出电路的电路图。图6为本实用新型的功率放大器的音频前置放大电路的电路图。图7为本实用新型的功率放大器的低通滤波器的电路图。以下通过具体实施方式
，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，基于三角波发生器的功率放大器，包括三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器；所述三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器依次相连接；所述三角波发生电路包括由二极管Dl D4组成的整流桥、时基电路Ul和运算放大器U2。所述低通滤波器为LC滤波器；所述低通滤波器包括电感L1、电感L2、电容Cl和电阻Rl ;所述电感LI和电感L2并联连接后与所述电容Cl和电阻Rl依次连接。所述比较器上还连接有音频前置放大电路；所述音频前置放大电路包括运算放大器U4、电阻RlO R13、电容C5和电容C6。由三角波发生电路和比较器两部分组成脉宽调制器。三角波发生电路产生三角波，通过比较器实现三角波对正弦波的脉宽调制，获得脉宽与输入信号幅度成正比的调制信号。外部音频信号通过音频前置放大电路放大后输入比较器，然后依次通过开关放大电路和低通滤波器后输出。三角波发生电路如图2所示，该电路采用高性能低噪声双运算放大器(双运放)集成电路NE5532，使用恒流源产生，外接电容，产生高频率的三角波，同时通过外接电阻的调节，使三角波的幅度达到2V。如图3为比较器电路，比较器电路包括电压比较器U3、电阻R5 R8、电容C3和电容C4。三角波发生电路提供的三角波和音频信号分别通过C3和C4输入至电压比较器U3。电压比较器选用精密、高速比较器LM311，电路如图3所示，在单电源供电的情况下，由两两相等的电阻R5和R8, R7和R6分压提供2.5V的静态电位，取R5=R8=68k Ω，R6=R7=68k Ω。由于三角波幅度为2V，所以音频信号的幅度不能大于2V，否则会使功放产生失真。如图4所示，开关放大电路由驱动电路和H桥互补对称输出电路组成。驱动电路将PWM调制信号变换，使用施密特触发器74HC14进行整形。为保证快速驱动，再用晶体三极管对管组成的推挽结构构成输出管。选用HC系列主要考虑到其转换速度较高且可提供较大电流的特点，晶体三极管Q5 Q7选用8050和8550对管。H桥互补对称输出电路如图5所示，由四个三极管Q5 Q7构成，该电路相对半桥电路驱动能力强，采用该结构可很好的驱动负载，保证快速驱动。如图6为音频前置放大电路，包括运算放大器U4、电阻RlO R13、电容C5和电容C6。该电路的运算放大器U4采用NE5532作为核心芯片，该芯片频带较宽、转换速率(摆率)较快，适合对音频信号的放大。输入电阻要求大于10 kQ，故可取R12=R13=68 kQ,贝IjRi=68/2=34 kQ,电压增益通过反馈电阻调节，采用电位器Rll，取Rll=50 kQ，那么音频信号前置放大器的最大增益Av为Av= Rll/ R10=12.8。音频前置放大电路是用于对输入音频信号的预处理，对输入音频进行放大，通过调节Rll使信号放大到一定程度满足和三角波进行调制比较的调制幅值要求。如图7为低通滤波器，包括电感L1、电感L2、电容Cl和电阻R1。低通滤波器采用LC滤波，提高效率，因为使用R C滤波会降低电路的效率，所以选择L C串联滤波电路。
权利要求1.基于三角波发生器的功率放大器，其特征是，包括三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器；所述三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器依次相连接；所述三角波发生电路包括由二极管Dl D4组成的整流桥、时基电路Ul和运算放大器U2。
2.根据权利要求1所述的基于三角波发生器的功率放大器，其特征是，所述低通滤波器为LC滤波器；所述低通滤波器包括电感L1、电感L2、电容Cl和电阻Rl ;所述电感LI和电感L2并联连接后与所述电容Cl和电阻Rl依次连接。
3.根据权利要求1所述的基于三角波发生器的功率放大器，其特征是，所述比较器上还连接有音频前置放大电路；所述音频前置放大电路包括运算放大器U4、电阻RlO R13、电容C5 和电容C6。
专利摘要本实用新型公开了一种基于三角波发生器的功率放大器，包括三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器；所述三角波发生电路、比较器、开关放大电路和低通滤波器依次相连接；所述三角波发生电路包括由二极管D1～D4组成的整流桥、时基电路U1和运算放大器U2。本实用新型的基于三角波发生器的功率放大器，具有电路结构简单、成本低、方便实用等优点。
文档编号H03F3/217GK203086416SQ201320107120
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者丁健, 王彬彬, 汪俊 申请人:滁州学院