Aquest treball consisteix en l’estudi, el disseny i la implementació d’un prototip d’amplifi- cador d’àudio commutat. En termes generals, els principals subsistemes d’un amplificador commutat són la font d’alimentació, el modulador i l’etapa de sortida. El treball se cen- tra en el modulador, però també es realitza juntament amb la resta a fi de validar el funcionament i demostrar experimentalment la viabilitat del sistema en conjunt.
En primer lloc, s’exposen les bases teòriques de l’amplificació d’àudio i la motivació darrere l’ús d’amplificadors commutats per a aquesta finalitat. A continuació, s’estudien les diferents tècniques de modulació existents mitjançant la recerca bibliogràfica i eines de simulació. S’escull la modulació sigma – delta, i es dissenya i es fabrica el prototip d’un amplificador commutat d’àudio emprant aquesta tècnica de modulació.
Finalment, s’avalua el seu funcionament mitjançant la mesura experimental de paràme- tres clau per a amplificadors d’àudio, obtenint un amplificador d’àudio que presenta una THD de menys del 0,5 %, un SNR de 45 dB, amb una variació de resposta en freqüència a la banda passant de ±2 dB.
Este trabajo consiste en el estudio, diseño y la implementación de un prototipo de am- plificador de áudio conmutado. En términos generales, los principales subsistemas de un amplificador conmutado son la fuente de alimentación, el modulador y la etapa de salida. El trabajo se centra en el modulador, pero también se realiza juntamente con el resto con la finalidad de validar el funcionamiento y demostrar experimentalmente la viabilidad del sistema en su conjunto.
En primer lugar, se exposen las bases teóricas de la amplificación de áudio y la motiva- ción que hay detrás del uso de amplificadores conmutados para esta finalidad. A continua- ción, se estudian las diferentes técnicas de modulación existentes a través de investigación bibliográfica y herramientas de simulación. Se escogen la modulació sigma - delta, y se diseña y se fabrica el prototipo de un amplificador conmutado de áudio utilizando esta técnica de modulación.
Finalmente, se avalua su funcionamiento por medio de la medida experimental de pará- metros clave para los amplificadores de áudio, obteniento un amplificador de áudio que presenta una THD del 0,5 %, un SNR de 45dB, con una variación de la respuesta en frecuencia en la banda pasante de ±2 dB.
This work presents the study, design and implementation of the prototype of a switched audio amplifier. In general terms, the main subsystems behind a switched amplifier are: the power source, the modulator and the output stage. This final degree thesis focus on the modulator, although it’s developed along with the rest of mentioned items in order to validate the correct functioning and to demonstrate empirically the viability of the whole system.
First, a theoretical basis on switched audio amplifiers will be given as well as the motivation behind the use of switched amplifiers in this scope. Following, there will be a study on the different modulation techniques through bibliographic references as well as simulation tools. The sigma-delta modulation is chosen, and a prototype is designed and fabricated for the use of this technique.
At the end, the prototype is evaluated according to the experimental measurements of key parameters for audio amplifiers, obtaining a switched audio amplifier with a 0,5 % THD, a 45 dB SNR, with a variation of the frequency response in the audio band of ±2 dB.
