基于便攜式設備可降低電磁干擾(EMl)新技術(shù)的應用

由等式1可知，噪聲項En(s)與一個(gè)高通濾波器函數(噪聲傳遞函數)相乘，而輸入項VIN(s)與一個(gè)低通濾波器函數(信號傳遞函數)相乘。噪聲傳遞函數的高通濾波器對D類(lèi)放大器的噪聲進(jìn)行整形。如果輸出濾波器的截止頻率選取得當，大部分噪聲會(huì )被推至帶外(見(jiàn)圖2右上角坐標糸統)。

圖2 現代D類(lèi)放大器反饋補償回路方框以傳遞函數形式表達的示意圖

上述例子使用的是1階噪聲整形器，而多數現代D類(lèi)放大器采用高階噪聲整形拓撲，以便進(jìn)一步優(yōu)化線(xiàn)性度和電源抑制特性。新型無(wú)濾波器D類(lèi)放大器的導出

傳統D類(lèi)放大器的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是它需要外部LC濾波器。這不僅增加了方案總成本和電路板空間，也可能因濾波元件的非線(xiàn)性而引入額外失真。幸好，很多現代D類(lèi)放大器采用了先進(jìn)的“免濾波器”調制方案，從而省掉或至少是最大限度降低了外部濾波器要求。圖3給出免濾波器調制器拓撲的簡(jiǎn)化功能框圖。

圖3 免濾波器調制器拓撲的簡(jiǎn)化功能框圖

與傳統的PWM型BTL放大器不同，每個(gè)半橋都有自己專(zhuān)用的比較器，從而可獨立控制每個(gè)輸出。調制器由差分音頻信號和高頻鋸齒波驅動(dòng)。當兩個(gè)比較器輸出均為低電平時(shí)，D類(lèi)放大器的每個(gè)輸出均為高。與此同時(shí)，或非門(mén)的輸出變?yōu)楦唠娖?，但?huì )因為RON和CON組成的RC電路而產(chǎn)生一定延時(shí)。一旦或非門(mén)延時(shí)輸出超過(guò)特定門(mén)限，開(kāi)關(guān)SWl和SW2隨即閉合。這將使OUT+和OUT-變?yōu)榈?，并保持到下個(gè)采樣周期的開(kāi)始。這種設計使得兩個(gè)輸出同時(shí)開(kāi)通一段最短時(shí)間 t0N(MIN)，這個(gè)時(shí)間由RON和CON的值決定。如圖4所示，輸人為零時(shí)，兩個(gè)輸出同相并具有t0N(MIN)的脈沖寬度。

圖4 免濾波器調制器拓撲的輸入與輸出波形示意圖

隨著(zhù)音頻輸入信號的增加或減小，其中一個(gè)比較器會(huì )在另一個(gè)之前先翻轉。這種工作特性外加最短時(shí)間導通電路的作用，將促使一個(gè)輸出改變其脈沖寬度，另一個(gè)輸出的脈沖寬度保持為t0N(MIN)，見(jiàn)圖4所示。這意味著(zhù)每個(gè)輸出的平均值都包含輸出音頻信號的半波整流結果。對兩路輸出的平均值進(jìn)行差值運算，便可得到完整的輸出音頻波形。

由于MAX9700的輸出端在空閑時(shí)為同相信號，所以負載兩端沒(méi)有差分電壓，從而最大限度降低了靜態(tài)功耗，并且無(wú)需外部濾波器。免濾波器D類(lèi)放大器從輸出中提取音頻信號時(shí)并不依靠外部LC濾波器，而是依靠揚聲器負載固有的電感以及人耳的聽(tīng)覺(jué)特性來(lái)恢復音頻信號。揚聲器電阻(RE)和電感(LE)形成一個(gè)1階低通濾波器，其截止頻率為：

對大多數揚聲器而言，這個(gè)l階低通濾波器足以恢復音頻信號，并可防止在揚聲器電阻上耗散過(guò)多高頻開(kāi)關(guān)能量。即使依然存在殘余開(kāi)關(guān)能量使揚聲器組件產(chǎn)生運動(dòng)，這些頻率也無(wú)法被入耳聽(tīng)到或影響聽(tīng)覺(jué)感受。使用免濾波器D類(lèi)放大器時(shí)，為獲得最大輸出功率，揚聲器負載應保證在放大器開(kāi)關(guān)頻率下仍為感性負載。利用D類(lèi)放大器延長(cháng)電池使用壽命

高效D類(lèi)音頻功率放大器使電池使用壽命延長(cháng)為傳統線(xiàn)性放大器的兩倍，從而使音樂(lè )播放時(shí)間更長(cháng)。DC音量控制等特性不僅降低了系統成本，實(shí)現了板級空間的最小化，同時(shí)其低噪聲底限能擴大動(dòng)態(tài)范圍，并優(yōu)化音頻質(zhì)量。D類(lèi)音頻放大器可為你的便攜式揚聲器系統提供靈活的低成本設計解決方案，見(jiàn)圖5示意圖。圖5中 D類(lèi)放大器可采用TPA2008D2型2×3W