耳機放大器架構設置全新解決方案(一)

　　各種執行都有其優(yōu)缺點(diǎn)，不過(guò)，對于需要較佳音頻并避免潛在接地回路問(wèn)題或大型 DC 阻隔電容的設計人員而言，一種稱(chēng)為接地置中或「無(wú)電容」的較新架構開(kāi)始備受矚目。

TPA4411、TPA6130A2 及 TPA6132A2 等由德州儀器提供的接地置中或 DirectPathTM 耳機放大器使用創(chuàng )新的做法來(lái)省卻通常使用的 DC 阻隔輸出電容。其做法并非將音頻偏移至裝置內的 VDD/2，而是整合了一顆電荷泵并提供一組負電源軌，進(jìn)而讓耳機放大器在正電源軌 （VDD） 與負電源電壓 （VSS） 之間擺蕩。這完全不需要任何偏移，因此不再需要輸出的高通濾波。這能夠讓耳機喇叭播放整個(gè)音頻頻帶，提供更好的音質(zhì)。

　　圖 3. 含整合式電荷泵的接地置中 DirectPathTM 耳機放大器

　　圖 4 顯示該高通濾波器的頻率響應如何隨著(zhù)不同的 DC 阻隔電容產(chǎn)生變化。對于 16Ω 的固定負載阻抗，只要改變輸出 DC 阻隔電容，截止頻率便會(huì )隨之變動(dòng)。結果是當電容值減小，截止頻率就會(huì )提高，而且越少音頻低音內容能被傳輸到耳機喇叭。

　　圖 4. 輸出頻率響應比較

　　這種做法看起來(lái)很理想，不過(guò)，由于整合式電荷泵的低效運作，相較于含偏移接地套管或大型 DC 阻隔電容的傳統耳機放大器，接地置中耳機放大器會(huì )耗用較多的電源，而略微縮短系統的電池使用時(shí)間。為解決這個(gè)問(wèn)題的創(chuàng )新做法是使用改良的 Class-G技術(shù)。

　　Class-G 技術(shù)

　　在 AB 類(lèi)放大器的接地置中架構做法中，放大器總是以最高電源電壓運作，這表示，對于音頻的無(wú)噪聲階段而言，整個(gè)輸出 FET 的電壓降幅相當大。以鋰離子電池為例，一般的電池電壓范圍是 3.0V 至 4.2V。假設電池供應 3.6V 的電壓，圖 5 的紅色箭頭表示播放輸出音頻時(shí)整個(gè)輸出 FET 的電壓降幅。

　　圖 5. AB 類(lèi)接地置中耳機放大器運作

　　假設放大器的靜態(tài)電流相較于流向負載的電流來(lái)說(shuō)非常地小，即可推算電池電流與輸出電流呈正比。

　?。ǖ仁?3）

　　圖 6 顯示 AB 類(lèi)接地置中耳機簡(jiǎn)易示意圖。隨著(zhù)音頻的變化，整個(gè)輸出 FET 的電壓降幅也會(huì )變動(dòng)。裝置的功率損耗是電壓降幅乘以電池電流 （IBATT） 所得的乘積。