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《哈尔滨工程大学》 2012年
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高效率小尺寸D类功放及换能器匹配设计

常永辉  
【摘要】:PWM电路相对线性电路具有效率高、尺寸小等优点,尤其适合在空间有限、热传递条件不良的环境中使用。本文前半部分主要描述了一种D类功放的设计和实现方法,它利用一片集成了三角波产生、信号采样(比较)、MOSFET驱动以及保护功能的驱动模块,搭配关键参数专为D类功放优化的MOSFET功率管,能实现高效率、低失真的功率放大,并且具有较小的尺寸,能大大减少功放电路的体积、重量及成本。 没有输出滤波器的PWM放大器不能对幅度进行调制,它只是改变占空比,因此必须设计低通滤波器,来滤除高频信号,还原低频信号。本文介绍了基本的低通滤波器设计方法,对半桥电路和全桥电路分别给出了合适的滤波器结构形式,并简单介绍了选取滤波元件应该注意的一些问题。 本文着重部分是进行换能器的宽带匹配设计,在声学系统中看作是电信号的负载。一般的声学系统包括功放电路、匹配网络和发射换能器三个部分,匹配网络的设计应针对换能器的电气特性来进行。换能器使用最佳的匹配网络,能大大降低对功放电功率的要求,进而提高功放电路效率。本文提出的宽带匹配网络设计理论,也是建立在传输线理论基础上。通过调谐使换能器电路变为纯阻负载,能够导出不需要附加全通函数的最佳宽带网络匹配理论。最后通过巴特沃思匹配网络和并联模型匹配网络进行了实验,结果表明,这种理论能得到简单的匹配网络结构,尽量发掘换能器的最大输出功率和带宽,而且设计过程又比较简单方便。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN722.75

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