<p>Softube has developed DSP-card and software for simulation of the sound of old tube amplifiers. The purpose with this thesis is to design a compact amplifier with high power to function together with the DSP-card and build a unit that can replace several other guitar amplifiers. The advantages with that kind of solution could be that it would be cheaper, easier to carry and easier to stor than the real amplifiers. The amplifier that has been designed is of class D type with digital PWM modulator. There is several types of amplifier modules on the market that use analog input signal, but if one of them would be used a D-A converter is needed on the DSP card. The resultate of this thesis is an amplifier with 400 W output power, with 0.4% distorsion on 1 kHz and with 70% of the maximum signal. The report contains of three main blocks. The first block with general information of class D amplifiers, next block with the construction of this amplifier, and the last block with messurements of the amplifier.</p> / <p>Softube har utvecklat DSP-kort och mjukvara för att simulera ljudet från rörförstärkare. Syftet med det här examensarbetet är att konstruera en kompakt förstärkare med hög effekt som ska fungera tillsammans med DSP-kortet för att bilda en enhet som ska kunna ersätta flera olika typer av gitarrförstärkare. Fördelar med en sådan lösning är att den skulle vara lättare att bära, ta mindre plats och bli billigare, än om de riktiga förstärkarna används. Förstärkaren som konstruerats är av klass D-typ med digital modulator. Det finns ett antal olika färdiga moduler som utgår från en analog signal, men eftersom signalen från DSP-kortet kommer i digital form skulle i så fall en separat DA-omvandlare behövas. Resultatet är en förstärkare på ca 400 W, med 0,4% distorsion vid 1 kHz och 70% av maximal signalnivå. Rapporten består av en allmän faktadel där principerna för klass D presenteras, en del som beskriver konstruktionen av just den här förstärkarmodulen, och sist en resultatdel med mätningar.</p>

Softube has developed DSP-card and software for simulation of the sound of old tube amplifiers. The purpose with this thesis is to design a compact amplifier with high power to function together with the DSP-card and build a unit that can replace several other guitar amplifiers. The advantages with that kind of solution could be that it would be cheaper, easier to carry and easier to stor than the real amplifiers. The amplifier that has been designed is of class D type with digital PWM modulator. There is several types of amplifier modules on the market that use analog input signal, but if one of them would be used a D-A converter is needed on the DSP card. The resultate of this thesis is an amplifier with 400 W output power, with 0.4% distorsion on 1 kHz and with 70% of the maximum signal. The report contains of three main blocks. The first block with general information of class D amplifiers, next block with the construction of this amplifier, and the last block with messurements of the amplifier. / Softube har utvecklat DSP-kort och mjukvara för att simulera ljudet från rörförstärkare. Syftet med det här examensarbetet är att konstruera en kompakt förstärkare med hög effekt som ska fungera tillsammans med DSP-kortet för att bilda en enhet som ska kunna ersätta flera olika typer av gitarrförstärkare. Fördelar med en sådan lösning är att den skulle vara lättare att bära, ta mindre plats och bli billigare, än om de riktiga förstärkarna används. Förstärkaren som konstruerats är av klass D-typ med digital modulator. Det finns ett antal olika färdiga moduler som utgår från en analog signal, men eftersom signalen från DSP-kortet kommer i digital form skulle i så fall en separat DA-omvandlare behövas. Resultatet är en förstärkare på ca 400 W, med 0,4% distorsion vid 1 kHz och 70% av maximal signalnivå. Rapporten består av en allmän faktadel där principerna för klass D presenteras, en del som beskriver konstruktionen av just den här förstärkarmodulen, och sist en resultatdel med mätningar.

<p>The purpose with the report is to show that it is possible to design a class-D amplifier, using a programmable FPGA mounted on a developing card from Xess and a H-bridge. The FPGA was programmed in VHDL which is the language the software from Xilinx use to implement a logical function into the FPGA The logical function corresponds to a modeling of the music signal and the modeling can be described as a comparator which compare the music signal with a triangle wave and as a out signal produce a pulse width modulated (PWM) signal. The report is also a review and evaluating of two different modulating technologies, AD- modeling and BD-modeling. A detailed part about how the H-bridge was designed and how it works. The result of this project is a working audio amplifier to a significant lower price than the products in todays market.</p>

The purpose with the report is to show that it is possible to design a class-D amplifier, using a programmable FPGA mounted on a developing card from Xess and a H-bridge. The FPGA was programmed in VHDL which is the language the software from Xilinx use to implement a logical function into the FPGA The logical function corresponds to a modeling of the music signal and the modeling can be described as a comparator which compare the music signal with a triangle wave and as a out signal produce a pulse width modulated (PWM) signal. The report is also a review and evaluating of two different modulating technologies, AD- modeling and BD-modeling. A detailed part about how the H-bridge was designed and how it works. The result of this project is a working audio amplifier to a significant lower price than the products in todays market.

<p>Syftet med högskoleavhandlingen var att konstruera en klass-D förstärkare för audio med en DDXi-2161 krets från Apogee. Förstärkaren har en digital stereoingång för I²S-format. Digitalisering av en analog audiosignal sker med codec-kretsen WM8731 från Wolfson. För att möjliggöra implementering av funktioner för digital signalbehandling av audiosignalen ingår en FPGA-krets från Altera i systemet. Gränssnitten mellan codec-kretsen och FPGA:n samt FPGA:n och klass-D förstärkaren är beskrivna med VHDL och implementerade i FPGA:n. Klass-D förstärkaren har byggts upp på ett två-lagers mönsterkort. Ett utvecklingskort från ALTERA (DE2) med codec-krets och FPGA har använts. Resultaten visar goda möjligheter att konstruera en klass-D förstärkare med bra ljud och låg effektförbrukning.</p>

Syftet med högskoleavhandlingen var att konstruera en klass-D förstärkare för audio med en DDXi-2161 krets från Apogee. Förstärkaren har en digital stereoingång för I²S-format. Digitalisering av en analog audiosignal sker med codec-kretsen WM8731 från Wolfson. För att möjliggöra implementering av funktioner för digital signalbehandling av audiosignalen ingår en FPGA-krets från Altera i systemet. Gränssnitten mellan codec-kretsen och FPGA:n samt FPGA:n och klass-D förstärkaren är beskrivna med VHDL och implementerade i FPGA:n. Klass-D förstärkaren har byggts upp på ett två-lagers mönsterkort. Ett utvecklingskort från ALTERA (DE2) med codec-krets och FPGA har använts. Resultaten visar goda möjligheter att konstruera en klass-D förstärkare med bra ljud och låg effektförbrukning.

Usage of class D audio amplifiers has become increasingly widespread in recent years, mainly due to their high efficiency, which can reach almost 100 %. Class D amplifiers can also be compact, making them suitable for mobile applications. In contrast, the most efficient conventional amplifiers such as class B can reach a maximum efficiency of 78.5 %. The high efficiency of class D amplifiers can be attributed to the switching stage, which in the case of a half-bridge design consists of two amplifying MOSFETs. These MOSFETs are never on at the same time, which minimizes the quiescent current and thereby the power losses. The goal of this project was to design, simulate and construct a half-bridge class D audio amplifier. A working amplifier with 80 % efficiency was built, with power losses occuring mainly in the voltage regulators. Simulations of the amplifier corresponded well with the constructed amplifier apart from issues originating from the aforementioned voltage regulation as well as the triangle wave generator. The goal of the project was achieved and the finished amplifier possessed good sound quality and little unwanted noise. To further improve on the design, better voltage regulation, a full-bridge configuration and a feedback loop could be utilized.

Modern wireless communication techniques employed in the Wi-Fi® protocol, such as orthogonal frequency-division multiplexing exhibit analogue signals with high peak-to-average power ratio. Therefore, power amplifiers for Wi-Fi suffer from low efficiency when operating in back-off mode, away from their maximum efficiency at peak power. In recent years, digital power amplifiers have been developed to replace their analogue equivalent, taking advantage of easier scaling and circumventing transition frequency issues. Since the digital power amplifier technology for Wi-Fi application is recent, it has not yet replaced robust analogue amplifiers in industrial context. This work proposes to investigate the feasibility and complexity to replace an analogue amplifier with its digital counterpart, with at least the same specification. Among several possible architectures, the reverse class D is chosen for its apparent simplicity. It achieves low power loss into transistors parasitics by operating in square-current mode instead of voltage mode, hence displaying a current-based RF-DAC behaviour. After elaborating the core design with simple efficiency enhancement techniques specific to reverse class D, the layout of the circuitry has been designed. Post-layout simulations have shown the reverse class D digital amplifier designed in CMOS 22nm achieves the required specification of 18dBm average output power with -28dB error vector magnitude in the 2.4GHz range. This basic architecture achieves 19% average drain efficiency, a small improvement over its analogue equivalent currently in use. / Moderna trådlösa kommunikationstekniker som används i Wi-Fi®-protokollet, till exempel ortogonal frekvensdelningsmultiplexering, uppvisar analoga signaler med hög variation i amplitud. Därför har effektförstärkare för Wi-Fi låg verkningsgrad eftersom de arbetar i back-off-läge, långt ifrån sin maximala verkningsgrad vid hög uteffekt. Under de senaste åren har digitala effektförstärkare utvecklats för att byta ut deras analoga motsvarigheter. Eftersom digitala effektförstärkare för Wi-Fi är nya, har de ännu inte ersatt robusta analoga förstärkare i industriella sammanhang. I detta arbete föreslås en undersökning av genomförbarheten och komplexiteten i att ersätta en analog förstärkare med dess digitala motsvarighet, med åtminstone samma specifikation. Bland flera möjliga arkitekturer har den strömbaserade klass D valts på grund av sin enkelhet. Den uppnår låg effektförlust i transistorparasiter genom att arbeta i strömsläge istället för i spänningsläge, och fungerar som en strömbaserade RF-DAC. Efter att ha utarbetat kärnkonstruktionen med enkla tekniker för effektivitetsförbättring som är specifika för strömbaserade klass D har kretsens layout utformats. Simuleringar efter layouten har visat att den digitala förstärkaren i strömbaserade klass D som konstruerats i CMOS 22nm uppnår den nödvändiga specifikationen på 18 dBm genomsnittlig uteffekt med -28 dB felvektorstorlek vid 2,4 GHz. Denna arkitektur uppnår en genomsnittlig verkningsgrad på 19%, vilket är en liten förbättring jämfört med den analoga motsvarighet som för nuvarande används.

I denna rapport utreds vilka komponenter en bärbar trådlös Bluetooth-högtalarebestår av och de designparametrar som en presumtiv konstruktör bör ta hänsyntill. Egenskaperna hos sex på marknaden förekommande högtalarmodeller och dekonstruktionslösningar som används i dessa undersöktes. Designparametrarnaanalyserades för att utreda om och i sådana fall hur dessa gick att förbättra. Simuleringarav högtalarprototyper utfördes och prototyper av högtalare och förstärkardelbyggdes. Mätningar gjordes för att kunna jämföra och kontrollera prototypernasljudmässiga resultat. Ytterligare mätningar av musikstycken gjordes för att utredahur RMS-värdet i musik påverkar effektbehovet i förstärkare rent allmänt ochi aktivt delade system. I slutet av rapporten ges rekommendationer för hur en bärbarBluetooth-högtalare bör byggas tillsammans med förslag på alternativ teknologiatt undersöka för implementering i framtida Bluetooth-högtalare. / This report investigates which components a portable wireless Bluetooth speakerconsists of and the design parameters a prospective designer should take into consideration.The characteristics of six commercially available speaker models andthe design solutions used in these were examined. The design parameters wereanalyzed to investigate if and how these could be improved upon. Simulations ofspeaker prototypes were done and prototypes of speakers and an amplifier werebuilt. Measurements were made to be able to compare and verify the audio performanceof the prototypes. Moreover, measurements of music were made to investigatehow the RMS-value of music impacts the power of an amplifier in general andin active systems in particular. Design recommendations on how to build a Bluetoothspeaker are given in the end of the report together with suggestions on alternatetechnologies to look into for implementation in future Bluetooth speakers.