直接脈寬調(diào)制的D類功放
發(fā)布時間:2013/11/20 19:57:27 訪問次數(shù):2031
按照上述的原理,我們可以搭建如圖1所示的仿真電路。EL5170ISZ-T7根據(jù)模擬電路基礎(chǔ)知識,圖中的IC3和IC1構(gòu)成了三角波產(chǎn)生電路,產(chǎn)生的三角波頻率為:
f=Rl/(4 xR2 xR6 xCl)
這里的取值約為250kHz。三角波和正弦波通過比較器產(chǎn)生的PWM波推動后級的功率開關(guān)電路,得到經(jīng)過放大的PWM信號,最后經(jīng)過低通濾波后恢復(fù)成為正弦波。圖2給出的是輸出的波形仿真,輸入的為10WIz/lVpp的正弦信號。
筆者經(jīng)過試驗驗證這個電路是可以使用的,實際的制作中為了簡化電源的設(shè)計,電路略有調(diào)整,用于制作的電路圖如圖8所示。由于電路沒有對MOSFET設(shè)置死區(qū),為了減小MOSFEl-的開關(guān)損耗,這里將調(diào)制頻率降到了100kHz左右。電路的波形嚴(yán)生部分和音頻放大部分采用+5V單電源供電,那么對于產(chǎn)生的三角波和被放大的音頻信號,需要有一個相同的參考電位,為了使得信號幅值最大化,選取這個參考電位為+5V的中點。圖中的R2、Rl0分壓得到的Vref為三角波信號的參考地,R19、R20分壓得到音頻信號的參考地,兩者均為+2.5V。
為了了解D類功放的工作原理,我們首先看一下產(chǎn)生PWM最直接的方法。在Multisim里面作如圖A所示的仿真電路。其中XFG1輸入lOkHz/lVpp的正弦波,XFG2輸入lOOkHz/l.2Vpp的三角波,那么可以觀察到輸入/輸出的波形如圖B所示?梢钥吹剑也ǖ姆却笥谌遣ǚ葧r。輸出高電平,當(dāng)正弦波幅度小于三角波幅度時,輸出低電平。按照剛才的設(shè)置,一個周期的正弦波對應(yīng)10個周期的PWM波。
接著我們在Multisim下搭建如圖c所示的仿真電路,即在上面仿真的基礎(chǔ)上加上一級由運(yùn)放構(gòu)成的低通濾波囂,這個低通濾波器的3dB截止頻率約25kHz。圖B中所示的PWM經(jīng)過低通濾波器后得到如圖D上方所示的波形。不難看出,PWM波經(jīng)過低通濾波器后得到的波形與輸入正弦波相似,但是高頻分量比較嚴(yán)重,失真明顯。如果我們將三角波的頻率提高到300kHz.那么得到如圖E所示的波形,此時的失真就變得相當(dāng)?shù)土恕?BR> 上面的仿真說明,受正弦波調(diào)制的PWM波,經(jīng)過低通濾波后能夠還原戍原來的正弦波,對于正弦波頻率和低通濾波器截止頻率一定的條件下,PWM波的頻率越高,還原出來的正弦波失真越小。
按照上述的原理,我們可以搭建如圖1所示的仿真電路。EL5170ISZ-T7根據(jù)模擬電路基礎(chǔ)知識,圖中的IC3和IC1構(gòu)成了三角波產(chǎn)生電路,產(chǎn)生的三角波頻率為:
f=Rl/(4 xR2 xR6 xCl)
這里的取值約為250kHz。三角波和正弦波通過比較器產(chǎn)生的PWM波推動后級的功率開關(guān)電路,得到經(jīng)過放大的PWM信號,最后經(jīng)過低通濾波后恢復(fù)成為正弦波。圖2給出的是輸出的波形仿真,輸入的為10WIz/lVpp的正弦信號。
筆者經(jīng)過試驗驗證這個電路是可以使用的,實際的制作中為了簡化電源的設(shè)計,電路略有調(diào)整,用于制作的電路圖如圖8所示。由于電路沒有對MOSFET設(shè)置死區(qū),為了減小MOSFEl-的開關(guān)損耗,這里將調(diào)制頻率降到了100kHz左右。電路的波形嚴(yán)生部分和音頻放大部分采用+5V單電源供電,那么對于產(chǎn)生的三角波和被放大的音頻信號,需要有一個相同的參考電位,為了使得信號幅值最大化,選取這個參考電位為+5V的中點。圖中的R2、Rl0分壓得到的Vref為三角波信號的參考地,R19、R20分壓得到音頻信號的參考地,兩者均為+2.5V。
為了了解D類功放的工作原理,我們首先看一下產(chǎn)生PWM最直接的方法。在Multisim里面作如圖A所示的仿真電路。其中XFG1輸入lOkHz/lVpp的正弦波,XFG2輸入lOOkHz/l.2Vpp的三角波,那么可以觀察到輸入/輸出的波形如圖B所示?梢钥吹,正弦波的幅度大于三角波幅度時。輸出高電平,當(dāng)正弦波幅度小于三角波幅度時,輸出低電平。按照剛才的設(shè)置,一個周期的正弦波對應(yīng)10個周期的PWM波。
接著我們在Multisim下搭建如圖c所示的仿真電路,即在上面仿真的基礎(chǔ)上加上一級由運(yùn)放構(gòu)成的低通濾波囂,這個低通濾波器的3dB截止頻率約25kHz。圖B中所示的PWM經(jīng)過低通濾波器后得到如圖D上方所示的波形。不難看出,PWM波經(jīng)過低通濾波器后得到的波形與輸入正弦波相似,但是高頻分量比較嚴(yán)重,失真明顯。如果我們將三角波的頻率提高到300kHz.那么得到如圖E所示的波形,此時的失真就變得相當(dāng)?shù)土恕?BR> 上面的仿真說明,受正弦波調(diào)制的PWM波,經(jīng)過低通濾波后能夠還原戍原來的正弦波,對于正弦波頻率和低通濾波器截止頻率一定的條件下,PWM波的頻率越高,還原出來的正弦波失真越小。
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