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研究生:杜彥寬
研究生(外文):TU,YEN-KUAN
論文名稱:音頻功率放大器之研究
論文名稱(外文):A Study on the Audio Power Amplifiers
指導教授:王志湖
指導教授(外文):WANG, CHIH-HU
口試委員:田慶誠陳竹一陳棟洲王志湖
口試委員(外文):TIEN, CHING-CHENGCHEN, ZHU-YICHEN, TUNG-CHOUWANG, CHIH-HU
口試日期:2017-07-28
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:音頻功率放大器總諧波失真A類放大器B類放大器AB類放大器
外文關鍵詞:Audio power amplifierTotal Harmonic DistortionClass A amplifierClass B amplifierClass AB amplifier
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電子音響設備是現代人類撥放音樂不可或缺的器材,聲頻功率放大器卻是驅動喇叭最後一級,它的優劣攸關人耳聽到電子媒體的聲音好壞。
本論文透過電腦輔助設計軟體來設計、模擬,及實作驗證了A類、B類,和AB類放大器。
在實用的A類放大器中,本論文藉著EDA工具、模擬,及實作驗證了這個典型電路具有優秀的特性:沒有交錯失真,及低的總諧波失真,唯二的缺點是效率差會產生高熱,在小音量時仍要消耗大音量時的電力。
B類放大並不適合應用在音響的領域中,因為它會產生交錯失真,但它卻是最省電的線性功率放大器,本論文主要以它的架構透過EDA工具、模擬驗證來傳達它的效率。
在本論文中探討了用B類放大器的架構加上適當的偏壓構成了AB類放大,並從規格制定、理論設計計算,以及到實作測試;其中在設計時以一步接著一步(Step by Step)方式進行,並透過EDA工具進行詳細的模擬驗證,最後並經過PCB Layout、組裝及測試等實作來驗證,這些過程可做為初學實驗參考。
Electronic audio equipment is indispensable equipment for modern human playing music. The audio power amplifier is a last stage for driving speaker. The amplifier’s good or bad will impact that your ears hearing the sound is good or bad.
In this thesis, computer-aided design software is used to design, simulate and verify Class A, Class B, and Class AB amplifiers.
The practical Class A amplifier is proposed by J. L. Linsley Hood in 1969. In this thesis, the amplifier’s characteristics are simulated and verified by a modern EDA tool(Cadence), which it has excellent characteristics, no cross-over distortion, and low total harmonic distortion. But it has two disadvantages, first one is the lowest efficiency and producing high heat, the second is in the small level of sound still need to consume energy of largest volume.
Class B amplifier is not suitable for use in audio, because it produced cross–over distortion. But it is the most power-saving in linear power amplifiers. The thesis focuses on its efficiency through EDA tool’s simulation verification to exam its architecture.
In this thesis, Class AB amplifier architectures are discussed, which they are modified form Class B amplifier with adjusted bias voltage point. First I have developed specifications, then executed theoretical design calculations, and finally perform the implementation and test. I also use EDA tool’s layout function to make print circuit board. Then all parts are assembled on the circuit board. All procedure is step by step. It’s a useful reference for beginner experiments.
摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 2
1-2 研究步驟與方法 2
1-3 論文架構 3
第二章 線性音頻功率放大輸出電路 4
2-1 固態音頻功率放大器 4
2-2 線性音頻功率放大輸出級電路分類 4
2-3 A類放大 5
2-3-1 A類放大的問題 6
2-3-2 簡易A類電路放大模擬 8
2-4 B類放大 10
2-4-1 B類放大交錯失真 12
2-4-2 B類放大的問題 12
2-4-3 B類放大耗電率 13
2-4-4 簡易B放大電路模擬 14
2-5 AB類放大 16
2-5-1 簡易AB類放大電路模擬 18
第三章 電路設計與模擬 21
3-1 A類放大電路實作 21
3-1-1 A類放大重新設計與模擬分析 23
3-1-2 A類放大參數分析計算 25
3-1-3 A類放大模擬分析 27
3-1-4 A類放大總諧波失真THD 28
3-1-5 A類放大頻率響應模擬分析 29
3-2 使用運算放大器及達靈頓的功率放大器 29
3-2-1 使用運算放大器的AB類OCL放大電路設計 30
3-3 使用電晶體的AB類OCL放大電路設計 34
第四章 實作與測試 39
4-1 電路實作 39
4-2 實際測試 41
第五章 結論與未來展望 50
參考資料 51

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