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《模拟电子技术基础》—USB电脑声卡功放设计

题目名称:《USB电脑声卡功放设计》

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指导教师：

信息科学与工程学院电子信息系

2013年07月07日

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摘要：

这次的模拟电路课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放，比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。本设计主要有以下特点：

USB电脑功放内置USB数字音频解码，单一USB插头，无需外接电源，无需外接音频线，简洁方便，解决了一根线就能听音乐的技术！

USB数字音频解码电路，替代电脑板载声卡，摆脱主板高频干扰，保证音质纯净；

采用高效的D类放大器，在USB接口有限的电源供应下依然有强劲声音表现；

先控制器调节，数字音量控制，另具有工作状态指示灯，便于使用；

线路简单，无需繁琐连接，轻松享受音乐。

关键词：USB数字解码、电脑功放、放大器、CM102。

目录：

TOC\o1-3\h\u22555第一章音频功率放大器的介绍 3

60251.1早期的晶体管功放 3

213731.2设计功放电路的意义 4

124431.3总体设计步骤 5

10048第二章设计内容 6

57672.1设计要求 6

60112.2系统的组成及工作原理 6

38262.3电路设计 6

177972.4CM102芯片介绍 7

26385第三章设计心得体会 10

7698参考文献： 11

9171附录： 12

音频功率放大器的介绍

在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。

1.1早期的晶体管功放

半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制作功率放大器。

早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因[1]。

1.2设计功放电路的意义

最好的功率放大器还没有出现人们对功率放大器的研究一刻也没有停止过，新的元器件、新的电路形式、新的理论不断出现，放大器的研究也针对这三个方面全面地铺开。不器件上，

VMOS管的使用是八十年代以来的一个新动向。VMOS管频响宽、线性好、无二次击穿以及电压推动等一系列优点吸引了越来越多的使用者，它的音色也与电子管很接近，投合了胆机迷的口味。现在主要是缺乏品种众多的P沟道互补管，这个问题相信很快就能解决。IGBT

也是值得注意的一种新器件，它由MOS管与双极晶体管复合构成，兼有VMOS管的电压激励和双极晶体管压降低的优点，很有发展前途。电路的研究以日本的各家公司最为活跃，近年来，一些公司从全新的角度提出了一系列电路，如YAMAHA的ALA，SONY的电流传输，Technics的CLASSAA，DENON的双超线性，还有英国Quad的电流倾注，都试图消除失真的产生，可是人们更欣赏的却是以精良元件和精湛工艺制作的不带这些附加措施的放大器。此外，对电路的客观技术指标与主观音质之间的精确关系还有待弄清，这需要有新

的理论作为指导。国内外的学者们从不同的角度提出了全新的理论，有的认为人耳的动态听觉上限超过了20kHz，有的提出了计权失真度的概念，认为人耳对不同频率的失真具有不同的感知阂值，从10％到0．01％，并给出了实验得出的阂值曲线。在上述的观点指导下，必然要制作频带更宽，全频带失真都极低的功率放大器，而且节目