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音频功放测试平台通用可编程负载设计

音频功放测试平台通用可编程负载设计

作者：陈群苏州大学

学位级别：硕士

如今,人们对汽车音响的音质有更高追求,这使得汽车音响需具有高品质的立体环绕、重低音等音效,甚至具备主动降噪技术(ANC)。因此,作为汽车音响核心部件的车载功放,其性能要求越来越高,输出通道数量也在不断增加。新型的车载音频功放一般... 详细信息

如今,人们对汽车音响的音质有更高追求,这使得汽车音响需具有高品质的立体环绕、重低音等音效,甚至具备主动降噪技术(ANC)。因此,作为汽车音响核心部件的车载功放,其性能要求越来越高,输出通道数量也在不断增加。新型的车载音频功放一般有16个输出通道,测试这些输出通道不仅要用到纯电阻负载,为了测试其频率响应特性,还需用到感性阻抗负载。但是,现有功放测试系统的负载模块不带有感性阻抗、无法扩展到16个通道且精度低。为了满足新型音频功放的测试需求,迫切需要一款精度高、扩展性强且带有感性阻抗的新型测试负载模块。为了解决目前测试中面临的问题,本文通过对国内外音频功放测试系统及测试负载的分析和研究,提出了一款新型可编程负载的设计方案,并对硬件、软件系统进行了设计与实现。本设计结合目前主流的NI测试平台,上位机采用LabVIEW作为UI控制界面的编程语言,下位机采用意法半导体的STM32F407作为主控芯片,且上下位机之间通过串行异步收发器传输数据,波特率为115200 Bd,自定义数据帧开始和结束字节位,防止数据帧传输错误。单个负载模块可以提供8个通道,系统可以按需搭配2个或者更多模块来增加通道的数量,负载阻抗有1欧姆、2欧姆、4欧姆、8欧姆等可供选择,同时增加了三种感性阻抗,通过软硬件结合设计阻抗补偿,最终经过4线高精度万用表测量,可编程负载的纯电阻阻抗精度达到+/-0.1欧姆,感性阻抗精度达到+/-10%;负载模块带有0℃到125℃温度检测和5%的欠压/过压监测功能;通道数可以依据测试系统需求任意扩展,并在新型测试系统上验证,各项功能和指标达到了设计要求,可以满足不同平台不同通道数量的汽车功放的测试需求。本文设计的通用可编程负载已应用于公司的汽车功放测试平台,取得了很好的经济和社会效益。

关键词：音频功放 LabVIEW STM32 负载感性阻抗

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新型低功耗桥式结构CMOS音频功放的设计

新型低功耗桥式结构CMOS音频功放的设计

作者：汤洵武汉科技大学

学位级别：硕士

随着消费类电子市场的蓬勃发展以及半导体技术的不断进步,作为该类产品应用中最为广泛的组件之一的音频功率放大器也得到了越来越多的关注,目前在集成电路及片上系统中扮演着不可或缺的角色。其中,CMOS音频功放因其具有低功耗、低成本... 详细信息

随着消费类电子市场的蓬勃发展以及半导体技术的不断进步,作为该类产品应用中最为广泛的组件之一的音频功率放大器也得到了越来越多的关注,目前在集成电路及片上系统中扮演着不可或缺的角色。其中,CMOS音频功放因其具有低功耗、低成本、高质量输出等优点而成为当前音频功放设计的主流。文章从音频功放的基础理论研究入手,针对市场需求与应用领域,给定了合适的技术指标,采取自顶向下的设计方法,从系统模式选择到单元电路模块的设计与仿真,最终设计了一款新型低功耗桥式结构CMOS音频功率放大器。这款芯片主要应用于移动电话和其他便携式通信设备中,在5V直流供电下,可以将1W的功率连续平均功率输出到8?的BTL负载上,且总的谐波失真小于1%。本设计采用桥式结构差分驱动负载,在工作电压一定的情况下相对于经典的单端输出而言,输出电压摆幅可以加倍。在相同的条件下,输出功率是单端结构的4倍。运放主体采用折叠式共源共栅结构,AB类前馈式推挽式输出,同时利用外部电流源供电,采用低压共源共栅电流镜结构的偏置电路,以达到较大的输出摆幅和较好的频率特性。控制部分由温度保护电路,POP-CLICK抑制电路和关断控制电路构成。本文电路采用Cadence Spectre工具,在CSMC CMOS 0.5μm1P2M的模型库下进行了仿真,并使用Cadence Virtuoso Layout XL工具完成了版图设计。仿真结果表明,该音频功放系统的性能达到了预期设计指标。

关键词：音频功放桥式结构 AB类低功耗共源共栅

高性能车载音频功放的数字信号处理和接口电路设计

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高性能车载音频功放的数字信号处理和接口电路设计

作者：程凯聊城大学

学位级别：硕士

随着车载音频电子技术的快速发展,人们对车载音频电子设备的声音质量要求越来越高。音频功率放大器作为车载音频电子设备中最重要的组成部分,它决定着车载音频电子设备的声音的质量,可以说一个好的车载音频电子设备必然拥有一个好的音... 详细信息

随着车载音频电子技术的快速发展,人们对车载音频电子设备的声音质量要求越来越高。音频功率放大器作为车载音频电子设备中最重要的组成部分,它决定着车载音频电子设备的声音的质量,可以说一个好的车载音频电子设备必然拥有一个好的音频功率放大器。近年来,音频功放芯片的研究得到了IC设计人员的广泛关注,成为了音频电子行业的研究热点。在音频功放芯片的设计中,为保证音频功放芯片的性能。音频功放芯片需要工作在较高的时钟频率下,而通常外界音频信号的采样频率都远低于这个时钟频率。因此为了保证音频功放芯片可以正确处理外界的音频信号,需对外界输入的音频信号进行上采样处理,使其采样频率达到音频功放芯片的系统工作时钟频率。本文结合项目需求,从多速率数字信号处理原理入手,对前人所设计的上采样系统结构和插值算法深入研究。最终设计了一个使用较低资源消耗使输入信号采样率提高512倍/256倍的上采样系统。此上采样系统基于前人的多级零值内插的思想,采用FIR插值滤波器级联多项式插值器和IIR低通滤波器共同完成对输入信号的512倍/256倍上采样处理。其中FIR插值滤波器完成对输入信号的2倍上采样,多项式插值器和IIR低通滤波器共同完成对输入信号256倍上采样,共完成512倍上采样。本文通过MATLAB完成了对上采样系统各部分参数的设计,使用Verilog硬件描述语言对其进行实现,并在M odelism和MATLAB中分别完成上采样系统的功能和性能验证。最终结果表明,所设计的上采样系统以较低的资源消耗完成了对输入信号的512倍/256倍上采样,且上采样系统整体性能良好,达到了项目要求。音频功放芯片的接口电路是音频功放芯片与其他音频电子设备通信的媒介,它决定着车载音频功放芯片使用的灵活性和价值,因此对音频功放芯片接口电路的设计至关重要。本文通过对当前市面上的高端音频电子设备所使用的接口电路进行调研,并对其中最为常用的TDM接口协议和I2S接口协议进行详细介绍。之后依据TDM接口协议和I2S接口协议类似的特点,找出了将两个音频通信协议统一的方法。通过Verilo g硬件描述语言设计出了兼容TDM接口协议和I2S接口协议的接口电路。在Synops ys公司的VCS下完成接口电路的功能仿真,最终在Xilinx的FPGA开发板AC7010上完成接口电路的板级验证,最终结果表明所设计的接口电路能够同时接收外界音频电子设备依据TDM接口协议和I2S接口协议发送的最低两通路最高16通路的音频数据,极大地提高了车载音频功放芯片使用的灵活型和价值。

关键词：音频功放上采样滤波器接口电路

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一款增益可调AB类音频功放的设计与实现

一款增益可调AB类音频功放的设计与实现

作者：彭磊电子科技大学

学位级别：硕士

电子信息技术几乎主宰着整个电器行业的发展，随着电子技术的不断进步发展，在功率放大器的设计上功能也在不断的更新。功率放大器在数码产品、家电中的应用也越来越广泛，与日常生活有着非常密切的关系。随着生活水平的不断提高，人们... 详细信息

电子信息技术几乎主宰着整个电器行业的发展，随着电子技术的不断进步发展，在功率放大器的设计上功能也在不断的更新。功率放大器在数码产品、家电中的应用也越来越广泛，与日常生活有着非常密切的关系。随着生活水平的不断提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况下，强大的系统性能，比如更好的声音效果，是促使消费者选择产品的重要因素。音频功放作为音响等各种电子设备的后级驱动放大电器，它的主要的作用就是将前级输入的音频信号进行一定的功率放大然后推动负载进行工作，为了获得良好的声效。又因为音频功放还是音响等一系列电声设备使用能量所占据最大的部分。在当今社会，音频功放仍然以模拟功放作为主流产品，模拟功功率放大器经历了十几年的不断改进和变换，其技术几乎已发展到了最高点。模拟类功率放大器放是以线性放大作为基础，功放器件分为电子管和晶体管两种。按功率放大器放的静态工作点设置可将它们分为Ａ类放大器，Ａ/Ｂ类放大器和C类放大器三种。晶体管功率放大器放的最大优点是电源转换效率相对较高（C类功率放大器最大可达55%）、体积较小、重量较轻、发热量也很小、生产成本非常低。本文所研制的是一款AB类立体声音频功率放大器，适用于2.4V~5.5V电源供电的低功耗便携式系统，在5V电源情况下，可以为8Ω负载提供1.2W连续平均功率，并且能够达到THD+N低于1%。放大器的增益由两个端口GAIN0和GAIN1控制的内置结构决定，可以配置为6dB,10dB,15.6dB和21.6dB的情况。该项目为正向设计，整个电路由偏置电路和运算放大器组成。偏置部分用于为运放电路提供合适的偏置点电压，同时实现低功耗关断、过热保护关断功能以及开启/关断噪声的抑制。

关键词：音频功放 AB类立体声增益可调

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立体声增强功能音频功放芯片的设计与试制

立体声增强功能音频功放芯片的设计与试制

作者：吴永辉湖南大学

学位级别：硕士

本文设计了一个音频功率放大器芯片,主要应用于小体积便携式电子产品,对此本芯片主要有以下三个特点:首先设计了低功耗关断模式和开关噪声抑制电路;具有高线性和高保真度的AB类放大器;另外,在系统中还设计了3D立体声增强功能。低功耗模... 详细信息

本文设计了一个音频功率放大器芯片,主要应用于小体积便携式电子产品,对此本芯片主要有以下三个特点:首先设计了低功耗关断模式和开关噪声抑制电路;具有高线性和高保真度的AB类放大器;另外,在系统中还设计了3D立体声增强功能。低功耗模式有效时,系统所有模块均被关断,只有一些逻辑控制电路在工作,因功耗很小。系统中的电源旁路电路,在系统开启和关断时能够延缓信号传输,当系统稳定后才有信号输出,故抑制了“咔嚓”声;便携式产品体积有限,立体声的两个扬声器不可能相距足够远,因而音效往往很差,本文在深入分析了立体声原理、声音串扰及解决方法之后,设计了一种电路结构,此结构基于音频放大系统并集成于音频放大系统之内,能够增强3D立体声的声场。另外,文中还优化设计了运算放大器、电流源、过温保护等模拟电路,使之性能更好、功耗更小。本芯的整个设计流程都是在cadence工具下完成,在模块电路设计中,仿真与设计循环进行,并最终确定了系统的电路。对芯片系统进行整体仿真,模拟其功能和性能参数,都在可接受的范围之内。本论文还细致地设计了系统的版图,尤其是运算放大器和功率器件等决定芯片性能的关键模块。电路和版图的设计都采用0.5μm N阱CMOS工艺的器件模型和设计规则,并最终流片。封装为QFN24,具有面积小、散热性能好的特点。对芯片进行详细测试的结果表明,过温关断、3D立体声增强、单双端模式及低功耗关断模式功能正常。关断模式下功耗几乎为零,而芯片最大静态功耗20mW,在5V电源电压、4?负载、频率为1KHz及1W输出功率时的THD+N为0.2%。各项性能指标均达到了设计的预期值。

关键词：模拟集成电路音频功放立体声增强运算放大器功率器件

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音频功放分类组合电路

实用影音技术 1999年第10期 45-48页

作者：陈伟鑫

功率放大器通常根据其工作状态分为五类,即A类、AB类、B类、C类和D类(或甲类、甲乙类、乙类、丙类和丁类)。所谓'A类',即放大器件在整个信号周期内都导通(100%导通)。这其中又可分为A类推挽和单端A类。而'AB'类的导通时间则大于信号周期... 详细信息

功率放大器通常根据其工作状态分为五类,即A类、AB类、B类、C类和D类(或甲类、甲乙类、乙类、丙类和丁类)。所谓'A类',即放大器件在整个信号周期内都导通(100%导通)。这其中又可分为A类推挽和单端A类。而'AB'类的导通时间则大于信号周期的50%,而小于100%。B类放大器的导通时间则几乎就是信号周期的50%。C类放大器的导通时间少于50%。比较特别的是D类放大器,其导通时间可以是信号周期的任意百分比,但不论通断。

关键词：音频功放分类组合电路功率放大器

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音频功放的种类与D类功放的工作原理

家电维修（大众版） 2014年第7期 46-49页

作者：程文高

音响功放又称音频功率放大器，它主要由前置级、音调级、功率放大级这几部分组成，如图1所示。前置级的要求是输入阻抗高、输出阻抗小、频带宽、噪声小；音调级的作用是对输入信号进行调节，使输入信号提升和衰减；而功率放大级则是音... 详细信息

音响功放又称音频功率放大器，它主要由前置级、音调级、功率放大级这几部分组成，如图1所示。前置级的要求是输入阻抗高、输出阻抗小、频带宽、噪声小；音调级的作用是对输入信号进行调节，使输入信号提升和衰减；而功率放大级则是音频放大器的主要部分，它决定了输出功率的大小，要求具有输出效率高，输出功率大的特点。对于整个功率放大器而言，要求其失真小、噪声低，有较好的扩音效果。

关键词： D类功放工作原理音频功放音频功率放大器功率放大级种类输入信号输出功率

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音频功放制作实训教学中存在的问题及分析

安徽电子信息职业技术学院学报 2007年第1期6卷 75-76页

作者：徐升槐浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

音频功放制作是电子专业学生的基本要求,本文针对学生在电路板安装、调试过程中存在的一系列问题进行了分析。

关键词：音频功放电路板安装调试分析

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音频功放芯片中AB类输出运放的设计

现代电子技术 2007年第20期30卷 192-194页

作者：李鸿基龚敏四川大学微电子技术四川省重点实验室四川成都610065

采用0．6μmDPDM工艺，设计出一款在静态功耗、失调电压、输出摆幅、输出功率、THD、速度和带宽等各方面性能都比较优良的AB类CMOS输出运算放大器，其主要应用于音频功放芯片。采用推挽式功率管输出，其主体部分采用折叠式共源共栅差分... 详细信息

采用0．6μmDPDM工艺，设计出一款在静态功耗、失调电压、输出摆幅、输出功率、THD、速度和带宽等各方面性能都比较优良的AB类CMOS输出运算放大器，其主要应用于音频功放芯片。采用推挽式功率管输出，其主体部分采用折叠式共源共栅差分电路结构，偏置部分采用外部电流源供电，并使用共源共栅电流镜结构。供电电压为3～5V，在5V下的静态功耗为6mW。能驱动32Ω耳机，其最大输出功率是90mW。仿真结果表明，电路性能优良。

关键词： AB类音频功放推挽式折叠式共源共栅共源共栅电流镜