Amplificador de audio

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A Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Amplificador de Áudio Classe D
Francisco José Amorim Pires

Versão Provisória

Dissertação realizada no âmbito do
Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Major Automação

Orientador: Prof. Dr. Armando Luís de Sousa Araújo

Janeiro de 2010

© Francisco José Amorim Pires, 2010

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Resumo

Opresente trabalho apresenta o projecto de um amplificador de potência em classe D,
tendo como objectivos conseguir uma potência total de 30 Watts sob uma tensão de 24 Volts
associado à minimização da distorção harmónica total na onda de saída.
Assim, apresenta-se o projecto do circuito de potência, em ponte H, com comando PWM
bipolar, a funcionar com frequência de comutação de 0.5 MHz. Apresenta-se o projecto do
filtro de saída associado, o dos blocos de circuitos necessários à implementação do
condicionamento do sinal de áudio, antes da geração da modulação por largura de impulsos .
Termina o projecto com o comando dos semicondutores.
O projecto é baseado em computador, com utilização de modelos apropriados para cada
componente, tentando, desde logo, a previsão do comportamento dasaída e consequente
minimização da distorção harmónica total.
O projecto é simulado, após o qual se implementam os circuitos projectados e se retiram
conclusões relativamente ao valor obtido da distorção harmónica total.

iii

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Abstract

This document presents the design of a class D power amplifier having 30 watts of output
power for a supply voltage of 24 V, when trying tominimize the total harmonic distortion in
the resulting output waveform.
It presents the design of the power circuit made by a full bridge and a PWM with bipolar
voltage switching control, which operates at 0.5 MHz. It is shown the design of output filter,
the design of the blocks of the audio signal conditioning circuit that are used before the Pulse
Width Modulation. It finishes the design ofthe semiconductors command drivers.
The project is computer based, using appropriate models for each component, trying to
predict the output and minimize the total harmonic distortion.
The project is simulated and then the circuits are built and experimented. Finally,
Conclusions are drawn from the obtained values for the total harmonic distortion.

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Agradecimentos

Agradeço aoProfessor Doutor Armando Luís de Sousa Araújo o apoio e disponibilidade
mostrados durante a execução deste projecto.
Agradeço aos meus amigos a motivação e ajuda fornecida durante a concretização deste
trabalho, sem as quais não seria possível chegar ao seu término.
Agradeço aos meus pais, irmã e familiares mais próximos por me terem acompanhado
durante este percurso e me terem apoiado nosmomentos mais melindrosos desta caminhada.
A vocês todos o meu muito obrigado.

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viii

Índice

Resumo ...........................................................................................iii
Abstract ............................................................................................v
Agradecimentos................................................................................ vii
Índice.............................................................................................. ix
Lista de Figuras ............................................................................... xiii
Lista de Tabelas ............................................................................... xix
Abreviaturas e Símbolos..................................................................... xxi
Capítulo 1 ........................................................................................ 1
Introdução .......................................................................................................1
1.1 - Trabalho proposto ...................................................................................1
1.2 - Organização do documento...
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