文号t70394
27692
21
收藏(11)
一种 自激振荡差分全桥D类 音频功率放大器
量子隧道2015/03/08电子技术 IP:北京
本电路为作者首创。还可能会发在Diyaudio和hifidiy等论坛上。欢迎基于兴趣爱好目的的仿制。若有商用需求，请事先通过本论坛咨询本人。
引言
放大电路根据晶体管工作点，可分为A，B，AB，C，D等类别。
最早的是A类，后来出现了AB，B类等线性放大器。
C，D类一般是非线性放大，一般用于射频电路。
近些年，出于节能减排和便携性的需要，D类放大器，采用脉宽调制或脉冲密度调制等方式，用于音频，这些设计渐渐多了起来。
在脉宽调制式D类放大器中，近年来出现了一种子类型，叫做自激震荡式D类（self oscillation class D），是一种非常巧妙的设计，把放大器做成了一个高频振荡器，电路简洁高效，失真小，获得了小众电子爱好者的追捧。
以上为引言。楼下继续介绍自激震荡D类放大器，作为本设计的铺垫。

[修改于 9年10个月前 - 2015/03/11 22:31:21]

+1  学术分    虎哥    2015/03/14 支持基础电路创新。
来自：电子信息 / 电子技术
21
全部 只看作者
已屏蔽 原因：{{ notice.reason }}已屏蔽
屏蔽解除屏蔽编辑详情
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
量子隧道 作者
9年10个月前 修改于 9年10个月前 IP:北京
754857
1楼
背景
自激震荡式D类功率放大器有大致几种结构：
1，迟滞比较器型
相信研究过施密特触发器或者三角波发生器的都能看明白这种结构。
2，相移振荡器型
一般用RC构成文氏桥或级联移相器。在相移达到180度的频点构成正反馈，形成振荡。
3，UCD型
这是一种特殊的相移振荡器。D类功放的输出LC滤波器被包含在了移相环节之中。

下面3张图分别是这3种自激振荡D类放大器的原理简图。 迟滞振荡器型.jpg
相移振荡器型.jpg
ucd型.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 修改于 9年10个月前 IP:北京
754858
2楼
UCD型相移振荡器原理简介
UCD型振荡器是本设计的基础，故这里重点对其进行简介。
粗看起来，这是一个负反馈电路，似乎无法振荡。其实在某个频点上是可以构成正反馈的。
1，输出LC滤波器，当工作频率远大于谐振频率时，带来接近180度相位延迟。
2，放大器电路的延迟会带来正比于频率的相位延迟。
3，超前反馈网络Clead会带来一定的相位超前。
综合这3点，在某个频点会带来180度相位延迟。当180度延迟的信号注入负输入端，即可构成振荡条件。调整Clead和delay，可以调整振荡频率。 ucd型.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 修改于 9年10个月前 IP:北京
754859
3楼
本设计（自激振荡差分全桥D类放大器）
UCD振荡器以其简洁巧妙征服了我。我尝试把它的参数设计出来并实现之。不过以我一贯的追求，简单地原样复制原理图，计算参数，显得逼格不够。必须有所创新才行。
UCD是个单端自激振荡电路，输出是半桥结构。需要正负电源。在便携式设备中，往往需要简化电源，单电源最好。把UCD原理改造成BTL桥式结构，能够解决这个问题。
本设计原理如下图。 Self-Osc-Diff-D-FB-Amp.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 修改于 9年10个月前 IP:北京
754860
4楼
本设计（续）
比较器LM393的输出经过一对差分对差分对管S9015，转成互补输出，驱动两个半桥驱动器IR2101，进一步驱动4个MOS管。
两个半桥处于互补工作状态，即互为反相。
mos管的输出经过LC滤波后，一方面输出，一方面经过反馈RC网络反馈回比较器的输入。
比较器的输入是音频信号与反馈信号的线性叠加。音频信号可以改变比较器的过零点，进而改变振荡的占空比，经输出滤波后就得到了放大的音频。
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 修改于 9年10个月前 IP:北京
754861
5楼
实现与测试
PCB图和元件值如下面两图所示。整个电路布于10cm*6cm的双层电路板上。电路效率非常高，在24V工作电压下，MOS管不需要散热器。此电路增益为约30倍。需要一个24V至少4A的电源。支持差分或单端输入。 PCB.jpg
Self-Osc-Diff-D-FB-Amp-value.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
lmkopqqaa
9年10个月前 IP:湖北
755214
6楼
每天一顶  顶出电路为止
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 IP:北京
755549
7楼
实测（续）
输出波形图如下图所示。这是输入20khz音频下的输出。
第一图是大信号下，PWM波形和输出波形。可看到脉宽调制效果。
第二图是小信号下的输出波形。可看到载波没有完全滤除干净。不过载波频率在200khz之上，人耳无法听到。
输入1khz正弦波，用示波器采集输出波形，送到matlab做fft（傅立叶）变换，可以看出各个谐波的相对幅度，进而得到失真。
本电路，当输出滤波电感选用某黄环磁芯电感时，电感发热巨大，实测失真见第三图，大约在千分之几量级。当选用某罐状磁芯功率电感时，不发热，失真低至无法测出，此处略。 SelfOscClassD.jpg
Waveform-20kHz@220nF-68uH-carrier230kHz.bmp
Harmonic.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 IP:北京
755553
8楼
最后补一张喜闻乐见的实物图 IMG_20150307_222241.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 IP:北京
755555
9楼
为了看起来更像论文，最后上参考文献。
芯片手册也在参考文献之列，不再上传，有兴趣的话请自行到网上下载。
attachment icon A Universal Grammar of Class D Amplification.pdf 2.85MB PDF 486次下载 预览

attachment icon Self OSC D ANP AES118BP.pdf 452.76KB PDF 443次下载 预览
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
lmkopqqaa
9年10个月前 修改于 9年10个月前 IP:湖北
755558
10楼
LM393部分  实在看不清  无法仿制  期待楼主附件发电路的高清大图  另自激回路没看出来。。。。。
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 IP:北京
755693
11楼
这回清楚了吗？ 输入，正反馈网络和比较器部分.jpg
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
mkjreal
9年10个月前 IP:浙江
755696
12楼
不需要负电源 然后器件多一半  挺好的
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
9年10个月前 IP:未同步
755741
13楼
引用 mkjreal:
不需要负电源 然后器件多一半  挺好的
兄弟你有所不知，便携式设备其实是不好用双电源的。
退一步说，即使假设用双电源很容易，全桥式电路也能在同样的输出功率下，对mos管耐压的要求降低一半。
而且这个电路多出来的器件其实不多，就俩mos管几个LC器件而已。
引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
WZB616
2年11个月前 IP:广东
899516
14楼

挖挖几年前的帖子先，楼主思路不错。

D类功放用单电源要好很多，电源电路设计简单，BTL形式理论上可以做到很大功率，并且对MOS耐压要求不高

我现在也在研究D类功放，不同的是我是用一个频率发生器发出方波后RC积分电路转换为三角波再进行调制，载波频率可以做到需要多少就多少，取决于MOS管的静态电流，而非使用反馈的方法。


底噪方面目前可以做到几乎与AB类功放一样，非常安静。


输出电感可以做到不用，对音质无影响，不伤害到喇叭。


音质方面，低频比AB类强很多，高音就差一点点，载波频率越高高音越好，但静态功耗也相应加大，鱼和熊掌不好选择啊。


喇叭输出线的辐射很严重，郁闷


引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
2年11个月前 IP:广东
899541
15楼
引用WZB616发表于14楼的内容
挖挖几年前的帖子先，楼主思路不错。D类功放用单电源要好很多，电源电路设计简单，BTL形式理论上可以做...

你看我贴的参考文献中有一篇“A Universal Grammar of Class D Amplification”，里边宝藏很多，值得细品。


引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
WZB616
2年11个月前 IP:广东
899542
16楼
引用量子隧道发表于15楼的内容
你看我贴的参考文献中有一篇“A Universal Grammar of Class D Ampli...

都看了，基本都是自激振荡工作的，输出需要电感滤波。看看下面这个资料，我已经变成现实了，缺点还是存在的，但音质很不错

0024.png


引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
WZB616
2年11个月前 IP:广东
899543
17楼

原理是输入的音频信号先差分为正反相信号后再与三角波对比输出到驱动电路至MOS管


微信图片0.jpg

引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
量子隧道作者
2年11个月前 IP:广东
899639
18楼
引用WZB616发表于16楼的内容
都看了，基本都是自激振荡工作的，输出需要电感滤波。看看下面这个资料，我已经变成现实了，缺点还是存在的...

你说的这些就是那个文献中P11-13的“Three-state PWM (class BD)”


引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
WZB616
2年11个月前 IP:广东
899687
19楼
引用量子隧道发表于18楼的内容
你说的这些就是那个文献中P11-13的“Three-state PWM (class BD)”

参考了很多资料，感觉还是你这种结构简单，能否提供详细资料？

引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
WZB616
2年11个月前 IP:广东
899689
20楼
引用量子隧道发表于18楼的内容
你说的这些就是那个文献中P11-13的“Three-state PWM (class BD)”

原理上你这种效果应该不差，能否提供详细点资料，我试试效果

引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
长贵
2年11个月前 修改于 2年10个月前 IP:北京
900106
21楼

问题解决了，谢谢。



引用
评论
加载评论中，请稍候...
200字以内，仅用于支线交流，主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论？现在就 登录 或者 注册。

所属专业
电子技术
所属分类
制作实践
上级专业
电子信息
同级专业
无线电
量子隧道
学者 机友 笔友
文章
55
回复
991
学术分
4
2007/09/30注册，23时37分前活动

有广泛科技爱好的中年大叔。 本职是通信研究工程师/科学家。 爱好机械，电子/信号处理/单片机/数电/模电/强电，物理/量子力学/电动力学/宇宙/粒子，化学，电机，热机，材料。。。 追求理解世间万物，对how it works有迷之执着。 渴望从或微小或宏大的事物中看到某种先定的和谐，并品味上帝造物之美。

主体类型：个人
所属领域：无
认证方式：手机号
IP归属地：未同步
名片私信
作者最新文章
玩具LiteVNA当简陋频谱仪
仪器仪表量子隧道 1年10个月前
拆一个古老的光电转换器
拆机鉴赏量子隧道 2年11个月前
微波功分器，衰减器，定向耦合器转让
跳蚤市场量子隧道 3年1个月前
科创网页老是把我的浏览器搞死机
社区公务量子隧道 5年7个月前
求可以在塑料管内镀银或铜的方法
化学量子隧道 6年0个月前
假如声音倒流，那么我们熟悉的声音听起来会是什么样？
生物学量子隧道 6年6个月前
如何能够快速方便地焊接超细铜丝
电子技术量子隧道 9年0个月前
关于制式火箭的铲发射药工艺
喷气推进量子隧道 9年3个月前
自动旋转，扇面角度可调的自动洒水器
机械与工具量子隧道 9年7个月前
一种 自激振荡差分全桥D类 音频功率放大器
电子技术量子隧道 9年10个月前
相似文章推荐
基于stm32的pid台灯
电子技术全桥整流 2年3个月前
课程设计-交通灯控制器的设计
电子技术布布卡 7年9个月前
E类（class E）功放的原理及设计
电子技术ne555 9年0个月前
简陋的超声雾化器
电子技术abc555 9年7个月前
HX9500.01手持式扫频分析仪全部开源
电子技术虎哥 13年0个月前
彻底解决NE555带单MOS效率低下问题！单管ZVS！（已经实践效果相当好@39楼）
电子技术坚持and突破 12年7个月前
DIY的高频感应烙铁有了阶段性进展，发来晒晒！STC直接驱动，OLED显示，7秒化锡！
电子技术坚持and突破 9年4个月前
IGBT半桥定频硬开关1.2KW感应加热实验（已提升至2.4KW）
电子技术ehco 14年2个月前
一种汽车收音机6连调感高频头的电路绘制
电子技术铅球脑袋 2年9个月前
做了一个“双筒望远镜稳像器”
电子技术10班陈大葱22号 13年8个月前
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称：{{resource.defaultFile.name}}
下载次数：{{resource.hits}}
上传用户：{{uploader.username}}
所需积分：{{costScores}}，{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
下载地址：{{l.name}}
积分不足，去充值
文件已丢失
当前账号的附件下载数量限制如下：
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问，请登录试试
登录注册
仅供内部学术交流或培训使用，请先保存到本地。本内容不代表科创观点，未经原作者同意，请勿转载。
预览
音频暂不能访问，请登录试试
登录注册
支持的图片格式：jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号：{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型：
{{reason.type}}

空空如也

提交成功！
加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}