D类音频功率放大器设计实例：300Hz-20kHz高效率解决方案

本文档主要介绍了电子综合设计的一个实例，目标是设计并制作一个高效音频功率放大器，以及相关的测量和显示装置。该放大器的任务包括提供300~3400Hz的3dB通频带，无明显失真输出，最大不失真输出功率至少为1W，输入阻抗高于10kΩ，并具有良好的低频噪声性能和功率效率。设计中特别强调了采用D类放大器技术，这是一种开关式放大方式，能显著提高效率，且在本案例中不使用D类功率放大集成电路。 设计要求分为基本要求和发挥部分。基本要求包括： 1. 功率放大器需满足特定的频率响应、输出功率、输入阻抗、噪声电压和效率指标。 2. 设计一个信号变换电路，将双端输出转换为单端输出，以便外接测试仪表。 3. 设计一个能精确测量输出功率的装置，具备3位数字显示。 4. 发挥部分提出扩展通频带、提高效率、降低电源电压、增加输出短路保护等功能。 D类放大器的工作原理被用来论证，它通过音频信号幅度调制高频脉冲宽度，使功率管在开关状态下工作，从而减少静态功耗，理论上最高效率可达100%，实际电路效率也能达到80%~90%。整个设计过程需要确保输出信号无明显失真，并且在电路设计时考虑到效率测试的便利性。 系统组成框图展示了各个部分的连接方式，高效率功率放大器作为核心组件，其设计方案通过对比分析，最终选择了D类放大器作为最优方案。通过对不同类型的放大器（A类、B类、AB类）的比较，发现它们的效率均无法满足需求，因此D类放大器的选用显得尤为重要。 这篇文档深入讲解了D类放大器在音频功率放大器设计中的应用，强调了效率提升的关键技术和实验要求，对于从事音频电子设计的学生或工程师来说，是一份非常实用的设计参考案例。