D類(lèi)放大器,D類(lèi)放大器是什么意思

D類(lèi)放大器,D類(lèi)放大器是什么意思

D類(lèi)放大器的定義
　　通過(guò)控制開(kāi)關(guān)單元的ON/OFF，驅動(dòng)揚聲器的放大器稱(chēng)D類(lèi)放大器。D類(lèi)放大器首次提出于1958年，近些年已逐漸流行起來(lái)。
D類(lèi)放大器的趨勢
　　數字放大器改善了音頻質(zhì)量和系統性能。
　　D類(lèi)放大器在過(guò)去的幾代產(chǎn)品中，已經(jīng)得到了巨大的發(fā)展，系統設計者極大地改善了系統的耐用性，并提高了其音頻質(zhì)量。實(shí)際上，對大多數應用者而言，使用這些放大器所帶來(lái)的好處已經(jīng)遠遠超過(guò)了它們的不足。
　　在傳統D類(lèi)放大器中，用控制器將模擬或數字音頻信號在被集成到功率后端設備中的功率MOSFET MOSFET管放大之前，轉換成PWM PWM信號。這些放大器效率很高，使用很小的散熱器或根本不需要散熱器，且降低了對電源輸出功率的要求。然而，與傳統的A/B類(lèi)放大器相比，它們本身也存在固有的成本、性能和EMI EMI方面的問(wèn)題，解決這些問(wèn)題就是D類(lèi)放大器的發(fā)展新趨勢。
　　降低EMI
　　自從D類(lèi)放大器誕生以來(lái)，由于其自身的軌對軌（rail-to-rail）供電開(kāi)關(guān)特性，而引起的大量輻射EMI，就一直困擾著(zhù)系統設計者，這將使設備無(wú)法通過(guò)FCC FCC和CISPR CISPR認證。
　　在D類(lèi)調制器中，通過(guò)將音頻信號與高頻固定頻率信號比較，并將結果在固定頻率的載波上調制，數字音頻信號被轉換成了PWM信號。形成的信號是可變脈寬的固定載波頻率（通常在幾百kHz），然后由高壓功率MOSFET對這些PWM信號進(jìn)行放大，放 大后的PWM信號再通過(guò)低通濾波器去掉載頻，恢復出原始基帶音頻信號。
　　雖然這種拓撲結構很有效，但它也導致一些不希望的后果，如大量的輻射EMI。由于調制器采用固定頻率載波，因此將產(chǎn)生基載波的多次諧波輻射。而且，由于PWM信號自身的開(kāi)關(guān)特性，過(guò)沖/下沖和振鈴將產(chǎn)生固定比率的高頻（10～100MHz的范圍）輻射EMI。為了壓制輻射EMI，最新一代PWM調制器發(fā)展的趨勢是采用擴展頻譜調制技術(shù)。
　　擴展頻譜調制技術(shù)用于在更大的帶寬內擴展開(kāi)關(guān)PWM信號的頻譜能量，而不改變原始音頻的內容。一個(gè)改進(jìn)傳統調制器高輻射EMI的有效方法是改變PWM開(kāi)關(guān)信號的兩個(gè)邊沿，如圖1所示。信號以載波頻率為中心，但任何一個(gè)邊沿都不是按周期重復的。這不僅維持了固定載波頻率，而且由于邊沿不是以固定比率跳變的，載波頻率上的輻射能量就得到了極大的降低。
　　改善音頻質(zhì)量
　　和性能優(yōu)良的A/B類(lèi)放大器相比，D類(lèi)放大器的音頻性能是很差的，不僅失真大，而且動(dòng)態(tài)范圍窄。所以，當前D類(lèi)放大器的設計者就必須改進(jìn)其性能。通過(guò)集成高性能采樣率轉換器（SRC）和Δ-Σ處理技術(shù)，新一代解決方案使失真（THD+N）得到了更大的改善，而且動(dòng)態(tài)范圍也超過(guò)了100dB。
　　目前，D類(lèi)放大器的一個(gè)噪聲源是音頻采樣時(shí)鐘的抖動(dòng)。而時(shí)鐘通常是由SOC（MPEG解碼器和DSP等）產(chǎn)生的，即使很小的抖動(dòng)也能迅速地影響到常規D類(lèi)放大器的性能，因為音頻時(shí)鐘是與調制器的輸出時(shí)鐘關(guān)聯(lián)的。
　　解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方法是采用SRC SRC技術(shù)。因為SRC使用本地穩定的時(shí)鐘源來(lái)同步數字音頻的時(shí)鐘，例如石英晶體振蕩器，所以調制器的輸出抖動(dòng)實(shí)際上與其他音頻時(shí)鐘是獨立的、不相關(guān)的。SRC的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論輸入音頻的采樣率如何波動(dòng)，其輸出開(kāi)關(guān)比率都是固定的，這一點(diǎn)與基于PLL的調制器不同。當音頻輸入源改變或輸入時(shí)鐘缺失時(shí)，SRC也通過(guò)消除可聽(tīng)見(jiàn)的噪聲改善了系統的耐用性。

通過(guò)控制開(kāi)關(guān)單元的ON/OFF，驅動(dòng)揚聲器的放大器稱(chēng)D類(lèi)放大器。

類(lèi)放大器具有以下的特征。

D類(lèi)放大器的特征

高效率

　　以前的模擬放大器的效率停留在50％左右，剩下的50％主要作為熱量被消耗。D類(lèi)放大器的效率相當高，達到80～90％。不僅不浪費電源，有效地利用電源，還能得到較大的功率輸出。以下是D類(lèi)放大器和以前的模擬放大器的效率比較圖表?？梢钥闯鯠類(lèi)放大器明顯地高效率。

低發(fā)熱

　　效率高，低發(fā)熱。以前的高發(fā)熱模擬放大器，封裝大，需要大的散熱板，因此需要較大的空間。而D類(lèi)放大器發(fā)熱少，能作小型封裝。同時(shí)，不用散熱板，從而能節約空間。以下是D類(lèi)放大器和以前的模擬放大器的能量損失(發(fā)熱)比較圖表?？梢钥闯鯠類(lèi)放大器明顯地能量損失(發(fā)熱)小。

低消耗電力

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