Design How-ToDesign and analysis of

Design How-To
Design and analysis of a basic class D amplifier
Chi Ho Li
12/20/2005 04:00 AM EST
2 comments
NO RATINGS
LOGIN TO RATE


inShare

Introduction
In today’s world, power amplifiers are used in many devices for a wide variety of applications. In general, an amplifier takes a low power input and regenerates the signal at several watts higher. Ideally, the input will be reproduced without any changes with an efficiency of 100%. Various types of power amplifiers exist and they are classified by the amount of time that the transistors conduct.

Class A
Class A amplifiers are always turned on. This means that the transistor provides power to the output even when no input signal is introduced. Hence, the transistor can become hot with most of the power provided lost as heat. Although efficiency is poor (around 20%), accuracy is quite high.


Figure 1.1: Class A Amplifier


Class B
Class B amplifiers use two transistors. Each transistor is turned on for half of the time. One transistor operates during the positive cycle of the input, while the other is used for the negative cycle. Therefore in theory, both are never on at the same time. When there is no input, both transistors are turned off and no power appears at the output. For this reason, efficiency is better than class A amplifiers. However, due to the fact that transistors take some time to turn on, there is a moment when no power appears at the output. This powerless region is called the crossover region, as shown in Fig. 1.2, and introduces a relatively large amount of distortion. This class B amplifier has very good efficiency, but poor accuracy.


Figure 1.2: Crossover Region in Class B Amplifier



Class AB
Class AB amplifiers are very similar to class B amplifiers, but their performance is improved by the addition of two diodes that eliminate the crossover region and allows both transistors to be turned on at the same time. The efficiency (around 50%) is not as high as class B because both transistors are turned on simultaneously, but accuracy is improved. It is the most commonly used audio power amplifier.


Figure 1.3: Class AB Amplifier


Class D
Class D amplifiers are different from those mentioned above. The operating principle is based on switching transistors that are either fully turned on or fully turned off for a very short period of time. Both transistors are never turned on at the same time and hence very little heat is generated. This type of amplifier is highly efficient (around 95%). In the ideal case, it would be 100% efficient, whereas class AB amplifiers can only achieve 78.5%. On the other hand, the switching operation adds distortion to the output.

The improved efficiency of a class D amplifier makes it ideal for portable devices such as laptop computers and MP3 players. Class D amplifiers are not new, but recent advances in the technology of semi-conductor devices have regenerated interest in developing them. This basic design of a class D audio power amplifier discussed in this article was developed using PSpice to simulate the circuit. As part of the design process, the theoretical operation of the amplifier is analyzed and the physical amplifier tested in the lab. Comparison between simulation and experimental results yields some interesting points.

The amplifier is designed to provide an output of 5V to an 8 Ohm speaker, providing an output power of 3W. The amplifier should be able to pass all signals in the audio bandwidth (20 Hz to 20 kHz). At these frequencies, the gain should be constant with total harmonic distortion less than 1%.

Class D Amplifier Operation
Class D amplifiers consist mainly of 3 stages: the input switching stage, the power amplification stage, and the output filter stage.

For class D amplifiers to operate in switch mode, pulse-width modulation (PWM) can be used. This technique takes an audio input and converts it into a high frequency switching waveform. To achieve this, the audio signal is compa

Kết quả (Việt) 1:

Làm thế nào để thiết kếThiết kế và phân tích của một khuếch đại cơ bản lớp DChi Hồ Li20-12-2005 04:00 AM EST 2 ý kiếnKHÔNG CÓ ĐÁNH GIÁĐĂNG NHẬP ĐỂ ĐÁNH GIÁinShareGiới thiệuTrong thế giới ngày nay, bộ khuếch đại điện được sử dụng trong rất nhiều thiết bị cho một loạt các ứng dụng. Nói chung, một khuếch đại có một đầu vào năng lượng thấp và regenerates các tín hiệu tại một vài watt cao. Lý tưởng nhất, các đầu vào sẽ được sao chép mà không có bất kỳ thay đổi với một hiệu quả 100%. Các loại khác nhau của bộ khuếch đại điện tồn tại và chúng được phân loại bởi số lượng thời gian mà những bóng bán dẫn tiến hành.Lớp ABộ khuếch đại hạng A được luôn luôn bật lên. Điều này có nghĩa rằng transistor cung cấp sức mạnh cho đầu ra ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào được giới thiệu. Do đó, bóng bán dẫn có thể trở nên nóng với hầu hết các điện cung cấp mất nhiệt. Mặc dù hiệu quả là người nghèo (khoảng 20%), độ chính xác là khá cao. Hình 1.1: Lớp một khuếch đạiLớp BBộ khuếch đại hạng B sử dụng hai transitor. Mỗi bóng bán dẫn được bật một nửa thời gian. Một transistor hoạt động trong chu trình tích cực của các đầu vào, trong khi các khác sử dụng cho chu kỳ tiêu cực. Vì vậy theo lý thuyết, cả hai đều không bao giờ trên cùng một lúc. Khi không có không có đầu vào, cả hai transistor đã bị tắt và không có quyền lực xuất hiện ở đầu ra. Vì lý do này, hiệu quả là tốt hơn so với lớp A khuếch đại. Tuy nhiên, do thực tế là bóng bán dẫn mất một thời gian để bật, đó là một thời điểm khi không có quyền lực xuất hiện ở đầu ra. Khu vực quyền lực này được gọi là vùng chéo, như minh hoạ trong hình 1.2, và giới thiệu một số lượng tương đối lớn của biến dạng. Khuếch đại hạng B này có hiệu quả rất tốt, nhưng kém chính xác. Hình 1.2: Crossover vùng khuếch đại hạng BClass AB Bộ khuếch đại Class AB là rất giống với bộ khuếch đại hạng B, nhưng hiệu suất của họ được cải thiện bằng cách bổ sung iốt hai loại bỏ vùng chéo và cho phép cả hai transistor được bật cùng một lúc. Hiệu quả (khoảng 50%) không phải là cao như lớp B vì cả hai transistor được bật lên cùng một lúc, nhưng độ chính xác được cải thiện. Nó là khuếch đại âm thanh điện thông dụng nhất. Hình 1.3: Class AB khuếch đạiLớp D Bộ khuếch đại hạng D là khác nhau từ những người được đề cập ở trên. Nguyên tắc hoạt động dựa trên chuyển mạch transistor được hoặc là hoàn toàn bật hoặc hoàn toàn bị tắt cho một khoảng thời gian rất ngắn. Cả hai transitor không bao giờ được quay cùng một lúc và do đó rất ít nhiệt được tạo ra. Loại khuếch đại là hiệu quả cao (khoảng 95%). Trong trường hợp lý tưởng, nó sẽ là 100% hiệu quả, trong khi lớp AB khuếch đại có thể chỉ đạt được 78,5%. Mặt khác, thao tác chuyển đổi thêm biến dạng đầu ra. Cải thiện hiệu quả một amplifier class D làm cho nó lý tưởng cho các thiết bị di động như máy tính xách tay và nghe nhạc MP3. Bộ khuếch đại hạng D không phải là mới, nhưng các tiến bộ gần đây trong công nghệ thiết bị bán dẫn đã tái tạo sự quan tâm trong việc phát triển chúng. Thiết kế cơ bản này của một khuếch đại âm thanh điện hạng D đã thảo luận trong bài viết này đã được phát triển bằng cách sử dụng PSpice để mô phỏng các mạch. Là một phần của quá trình thiết kế, vận hành lý thuyết khuếch đại được phân tích và khuếch đại thể chất được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. So sánh giữa kết quả thí nghiệm và mô phỏng sản lượng một số điểm thú vị. Khuếch đại được thiết kế để cung cấp một đầu ra của 5V cho một loa 8 Ohm, cung cấp một sản lượng điện của 3W. Khuếch đại có thể vượt qua tất cả tín hiệu trong băng thông âm thanh (20 Hz đến 20 kHz). Ở những tần số, việc đạt được nên liên tục với tổng méo hài hòa ít hơn 1%. Hoạt động Amplifier Class D Bộ khuếch đại hạng D chủ yếu gồm 3 giai đoạn: đầu chuyển giai đoạn, giai đoạn khuếch đại sức mạnh và giai đoạn lọc ra. Cho bộ khuếch đại hạng D để hoạt động ở chế độ chuyển đổi, pulse width modulation (PWM) có thể được sử dụng. Kỹ thuật này có một đầu vào âm thanh và chuyển nó thành một tần số cao chuyển đổi dạng sóng. Để đạt được điều này, các tín hiệu âm thanh là compa

Kết quả (Việt) 2:

Làm thế nào-Để
thiết kế và phân tích của một bộ khuếch đại lớp D cơ bản
Chi Hồ Li
2005/12/20 04:00 EST
2 bình luận
KHÔNG ĐÁNH GIÁ
Đăng nhập để bình inShare Giới thiệu Trong thế giới ngày nay, bộ khuếch đại công suất được sử dụng trong nhiều thiết bị cho nhiều của các ứng dụng. Nói chung, một bộ khuếch đại có một năng lượng đầu vào thấp và tái tạo tín hiệu tại một số watt cao hơn. Lý tưởng nhất, đầu vào sẽ được sao chép lại mà không có bất kỳ thay đổi với hiệu suất 100%. Các loại bộ khuếch đại quyền lực tồn tại và họ được phân loại theo số lượng thời gian mà các bóng bán dẫn tiến hành. Class A Class A khuếch đại luôn bật. Điều này có nghĩa rằng các bóng bán dẫn cung cấp điện cho sản lượng ngay cả khi không có tín hiệu đầu vào được giới thiệu. Do đó, các bóng bán dẫn có thể trở nên nóng với hầu hết các điện cung cấp bị mất nhiệt. Mặc dù hiệu quả kém (khoảng 20%), độ chính xác khá cao. Hình 1.1: Class A Amplifier Class B Class B khuếch đại sử dụng hai bóng bán dẫn. Mỗi transistor được bật cho một nửa thời gian. Một bóng bán dẫn hoạt động trong chu kỳ tích cực của đầu vào, trong khi khác được sử dụng cho chu kỳ tiêu cực. Vì vậy về mặt lý thuyết, cả hai đều không bao giờ trên cùng một lúc. Khi không có đầu vào, cả hai transistor được tắt và không có quyền lực sẽ xuất hiện ở đầu ra. Vì lý do này, hiệu quả là tốt hơn so với các bộ khuếch đại lớp A. Tuy nhiên, do thực tế rằng transistor mất một thời gian để bật, có một thời điểm khi không có điện sẽ xuất hiện ở đầu ra. Khu vực bất lực này được gọi là khu vực chéo, như thể hiện trong hình. 1.2, và giới thiệu một số lượng tương đối lớn bị biến dạng. Khuếch đại lớp B này có hiệu quả rất tốt, nhưng độ chính xác kém. Hình 1.2: Crossover Region trong Class B Amplifier class AB khuếch đại class AB rất giống với bộ khuếch đại lớp B, nhưng hiệu suất của họ được cải thiện bằng việc bổ sung hai điốt loại bỏ chéo khu vực và cho phép cả hai transistor được bật lên cùng một lúc. Hiệu quả (khoảng 50%) là không cao như lớp B vì cả hai bóng bán dẫn được bật cùng một lúc, nhưng độ chính xác được cải thiện. Đó là các bộ khuếch đại công suất âm thanh thường được sử dụng nhất. Hình 1.3: Class AB Amplifier Class D Class D bộ khuếch đại khác nhau từ những người nói trên. Nguyên tắc hoạt động dựa trên chuyển mạch bán được hoặc hoàn toàn bật hoặc tắt hoàn toàn trong một thời gian rất ngắn thời gian. Cả hai bóng bán dẫn được không bao giờ quay về cùng một lúc và do đó rất ít nhiệt được tạo ra. Đây là loại khuếch đại là có hiệu quả cao (khoảng 95%). Trong trường hợp lý tưởng, nó sẽ là 100% hiệu quả, trong khi các bộ khuếch đại AB lớp chỉ có thể đạt 78,5%. Mặt khác, các hoạt động chuyển đổi thêm biến dạng đầu ra. Hiệu quả cải thiện của một bộ khuếch đại lớp D làm cho nó lý tưởng cho các thiết bị di động như máy tính xách tay và máy nghe nhạc MP3. Class D bộ khuếch đại không phải là mới, nhưng những tiến bộ gần đây trong công nghệ của các thiết bị bán dẫn đã tái sinh quan tâm trong việc phát triển chúng. Điều này thiết kế cơ bản của một lớp D khuếch đại công suất âm thanh thảo luận trong bài viết này đã được phát triển sử dụng PSpice để mô phỏng mạch. Là một phần của quá trình thiết kế, hoạt động lý thuyết của bộ khuếch đại được phân tích và các bộ khuếch đại lý thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. So sánh giữa mô phỏng và kết quả thử nghiệm sản lượng một số điểm thú vị. Các bộ khuếch đại được thiết kế để cung cấp một đầu ra 5V ​​đến một Ohm loa 8, cung cấp một sản lượng điện của 3W. Các bộ khuếch đại sẽ có thể vượt qua tất cả các tín hiệu trong băng thông âm thanh (20 Hz đến 20 kHz). Tại các tần số, mức tăng sẽ được liên tục với tổng méo hài hòa ít hơn 1%. Class D Amplifier Operation Class D bộ khuếch đại chủ yếu bao gồm 3 giai đoạn:. Đầu vào chuyển giai đoạn, giai đoạn khuếch đại quyền lực, và giai đoạn lọc đầu ra Đối với lớp D bộ khuếch đại hoạt động trong chế độ chuyển đổi, điều chế độ rộng xung (PWM) có thể được sử dụng. Kỹ thuật này có một đầu vào âm thanh và chuyển đổi nó thành một dạng sóng chuyển đổi tần số cao. Để đạt được điều này, các tín hiệu âm thanh là compa