D類(lèi)音頻放大器LM4680的輸出濾波器設計

　在便攜式及小型化消費類(lèi)產(chǎn)品中，D類(lèi)音頻功率放大器的應用已非常普遍。本文介紹了D類(lèi)音頻放大器的輸出低通濾波器的設計原理，給出了濾波器中電感和電容值的計算方法和選擇時(shí)的考慮因素。本文還以美國國家半導體的

　　圖1：?jiǎn)纹珼類(lèi)音頻放大器的組成。

　　目前，在大多數便攜式及小型化消費類(lèi)產(chǎn)品，如MP3、便攜式DVD和平板顯示器等中，開(kāi)關(guān)模式(D類(lèi))音頻功率放大器的應用已很普遍。由于D類(lèi)放大器的功耗較低，因此能夠實(shí)現較高的效率。它延長(cháng)了便攜式設備的電池使用壽命，并能夠減小散熱器的尺寸和PCB的面積，從而節省了系統成本。所以，許多大型平板顯示器和消費類(lèi)音頻產(chǎn)品都更愿意采用此類(lèi)放大器。

　　不過(guò)，D類(lèi)放大器基于使用高開(kāi)關(guān)頻率信號的數字調制技術(shù)，旨在實(shí)現信號的高效放大。調制頻率通常高達數百kHz，這遠遠超出了音頻范圍。　　由于我們需要從數字化或調制信號來(lái)恢復所需的真實(shí)音頻信號(音樂(lè ))，因而必需采用一個(gè)輸出低通濾波器來(lái)濾除高頻分量，以再生與人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)系統相匹配的真實(shí)模擬信號。

　　這里，我們將闡述一些有關(guān)輸出低通濾波設計的考慮因素和建議。

　　圖2：BTL半電路模型。

　　D類(lèi)放大器：?jiǎn)纹紻類(lèi)音頻放大器包括模擬音頻輸入、調制器、功率晶體管等(見(jiàn)圖1)。

　　輸出濾波器設計：由于我們需要恢復所需的音頻信號，因此重要的是設計出一款優(yōu)秀的輸出低通濾波器，以濾除高頻分量(無(wú)用信號)并獲得高品質(zhì)的模擬聲音。我們必須設計具有特定電抗性輸出阻抗的輸出濾波器，以便與負載阻抗相匹配。BTL半邊電路模型如圖2所示。

　　D類(lèi)放大器的輸出濾波器通常是一個(gè)二階、LC型Butterworth(巴特沃斯)濾波器。這是因為巴特沃斯濾波器能夠提供相對平坦的通帶頻率響應，而且所需的元件數量很少。這里給出一幅參考曲線(xiàn)圖，用于顯示巴特沃斯、Bessel(貝塞爾)和chebyshev(切比雪夫)型濾波器的LPF響應(圖3)。

　　圖3：巴特沃斯、貝塞爾、切比雪夫型濾波器的低通濾波響應的比較。