摘要：數字功率放大器又簡稱為d類功放，常用於日常生活中各種電子產品的****。本**d類功率放大器是採用ne5532運放及lm311形成自激**產生150khz載波，將輸入低頻訊號調製成等幅脈衝，然後功率放大推對動管，最後通過濾波分離出低頻訊號。
關鍵詞：d類功放；振盪載波；濾波
1 功放的選擇
傳統功放主要有a類功放、ab類功放以及b類功放。a類功放主要是小訊號進行放大，需要設定偏置電壓來穩定電路，因此效率較低。b類功放不是依靠偏置電壓進行放大，而是利用當輸入訊號大於三極體的導通電壓時，三極體則導通的原理進行放大。
由於輸入訊號有正負之分，因此需要用2個三極體進行放大。由於當輸入訊號小於導通電壓，即在-0.6v到0.
6v的範圍內，三極體不能導通，因此不能對輸入訊號進行放大，存在失真情況，因此提出了ab類功放。ab功放工作時，由於直接對模擬訊號進行放大，要求三極體處於線性放大狀態，因此需要消散太多功耗，這樣也存在弊端。
d類功放克服以上弊端，採用脈衝高低電平控制開關器件導通截止，則輸出訊號的電壓和電流均已被放大，也即功率被放大，所以功率消耗是非常小的。
2 d類功放的工作原理
d類功放的工作原理：首先利用運放自激振盪產生乙個高頻載波，然後將輸入的低頻模擬訊號經過比較器調製到高頻訊號。這個調製波是一系列寬度受到調製的等幅脈衝訊號，且頻率是隨低頻訊號的幅度變化而變化，這個過程也叫脈衝寬度調製，簡稱脈寬調變。
這個系統一般由比較器構成，輸入訊號是三角波（載波）和低頻訊號，兩個訊號進行比較，如果低頻訊號大於三角波訊號，比較器輸出常數，如果是小於，則輸出0，因此比較器輸出是一系列調製的脈衝寬度調製波，輸出的調製波經開關功率放大後經過濾波輸出低頻訊號。
3 原理方框圖
4 工作原理簡介
4.1 通道選擇及顯示原理
通道可以分為1通道和2通道。選擇電路採用74ls74晶元，它是一種雙上公升沿d觸發器晶元，一共有14個引腳。
由於輸入訊號是低頻模擬音訊訊號，所以本**多路選擇分配器採用74hc4052晶元。
當d觸發器輸出端為高電平，數碼管顯示2，同時訊號進入74hc4052第10腳，該晶元數字選擇端選擇y1通道訊號輸入和輸出y1訊號，也即選擇了通道2。當d觸發器輸出端為低電平，數碼管顯示1，同時訊號進入74hc4052第10腳，該晶元數字選擇端選擇y0通道訊號輸入和輸出y0訊號，也即選擇了通道1。
4.2 載波產生電路
本文中採用的載波為三角波，頻率為170khz。該載波的作用是將輸入的模擬低頻訊號調製到高頻上，形成調製波。
該電路採用ne5532運放及電壓比較器lm311形成自激振盪而產生。
在設定電路引數時需要注意的是：晶元均是 5v電源供電，運放可以採用10kω電阻進行分壓，使電壓分壓為 2.5v，同時要求設定好引數使載波輸出的幅度為 3v。
4.3 比較器電路
本文中電路選用lm311晶元。該晶元供電電壓為5v，為了獲得v+=v-=2.5v 的靜態電位，4個電阻阻值取 10kω。
由於載波vp-p=3v，因此需要音訊訊號的vp-p≤4v，否則會造成功放失真。
該部分作為調製器電路，把原始輸入的音訊訊號通過通道選擇、放大、加直流偏置後輸入到運放lm311的2 腳正輸入端，通過自激振盪電路生成乙個三角形載波輸入到比較器lm311的3腳負輸入端。當2腳正端上的電壓大於3腳負端上的電壓，輸出得到高電平，反之則得到低電平。當沒有輸入訊號時，直流偏置的電壓值為三角波峰值的一半，此時比較器輸出為方波。
當有音訊訊號輸入且是正半周時，比較器輸出高電平的時間大於低電平時間，方波的占空比大於二分之一；負半周時，比較器正輸入端的電壓大於零，但音訊訊號幅度高於三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小於二分之一。因此比較器輸出的波形就是乙個脈衝寬度被音訊訊號幅度調製後的波形。這樣低頻音訊資訊就被調製到脈衝波形中。
波形如圖二。
4.4 驅動電路以及功放電路
驅動電路採用ir2110全橋驅動。功放電路採用d類功放，這是乙個脈衝控制的大電流開關放大器，把比較器輸出的pwm訊號變成高電壓、大電流的大功率pwm訊號。
4.5 低通濾波器
150khz的載波，採用四階lc 濾波器。作用是從pwm波形中分離出低頻訊號。工作原理：
當占空比大於二分之一的脈衝到來時，電容的充電時間大於放電時間，輸出電平公升高；窄脈衝到來時，電容的放電時間大於充電時間，輸出電平降低，正好與原音訊訊號的幅度變化一致，從而使得原音訊訊號被分離出來。
5 結束語
利用ne5532及lm311運放設計數字功放，通過製作pcb板並焊接、除錯並實現相應功能，音質較好，因此是一款比較實用的數字功放。
該電路設計與製作適用於對模電、數電掌握較好，且具有一定設計基礎的學生，該實驗會使他們對電子技術掌握得更好。
用NE5532製作耳機放大器
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