新一代的高性能低功耗音頻放大器

新一代的D類放大器：

新唐科技硅谷研發中心的工程師率先著手，通過兩年深入的努力來解決上節中所描述的缺點。他們使用全球資源來調查各種可能的解決方案來定義和設計新一代的D類放大器。IC框圖如下面的圖6所示。新唐科技推出的新型D類放大器系列，NAU系列，采用了這種技術和電路的設計思路(專利待批)。以下對新唐科技所采用的解決D類問題的創新方法進行了簡要的技術說明：

1 低靜態電流 – NAU系列可為輸出功率提供超低靜態電流，樹立了嶄新的標準。 NAU8223是一款3 W的立體聲D類放大器，具有每通道1.1 mA的靜態電流。目前，業內的靜態電流平均為每通道3 mA!

2 出色的EMI性能和無濾波器架構 - NAU8223和NAU8224立體聲3 W D類音頻放大器無需外部輸出濾波器，并提供出色的EMI性能，如下面的圖5所示。新唐科技的D類放大器采用BD調制(也稱為三元式或無濾波器調制)。采用BD調制時，2個揚聲器驅動器輸出的相位正好相互抵消。在BD調制下，2個比較器接收相同的載波信號(同相)，輸入信號異相。如圖4所示，一個比較器接收輸入信號INP，另一個比較器接收異相信號INM。兩者都與相同的參考波形VREF進行比較。OUTM和OUTP是2個揚聲器輸出，它們以BTL(橋接負載)配置來驅動揚聲器。因此，當任一輸入沒有信號時，輸出平均電壓則非常接近于0。當信號在正周期下時，一個揚聲器輸出的占空比大于50%，另一個小于50%。當輸入信號在負周期下時，輸出的占空比相反。因此，總體而言，在開關操作期間，負載上的輸出電壓為零，從而降低了輸出電流和功耗。由于開關功耗較低，因此揚聲器可用作其本身的LC濾波器，從而無需額外的LC濾波器。開關頻率元器件仍然存在，但由于其頻率較高，揚聲器為其提供非常高的阻抗，并且使其損耗大大降低，并且不被人所聽到。

此外，NAU8223和NAU8224具有良好的抗干擾性能和出色的PSRR(頻率為217Hz時大于85 dB)，是無線和AM頻段應用的理想的D類音頻放大器。

圖4：BD調制方案波形

圖5：帶30 cm導線的新唐NAU8223/NAU8224立體聲3 W D類射頻發射

3 防削波(Anti-Clip)控制功能 - 此功能用于控制輸出，以獲得無失真的最大輸出電平。當輸入端加載會引起削波和失真的較大輸入信號時，啟用防削波功能。防削波功能將放大器的增益降低至適當值，使差分信號輸出端上不會引起削波。防削波功能同時監控電源電壓，以確保不會由于電源電壓的變化而引起削波。這使音質得到顯著的提高，并保護揚聲器不受損壞。

圖6：單聲道D類放大器

圖7：采用WLCSP封裝的單聲道D類

展望未來：

隨著移動平臺的迅猛發展和手機逐漸成為音頻內容的主要傳遞設備，整個音頻信號路徑(不只是放大器)對低功耗音頻解決方案具有持續的市場需求，為實現這些需求的新型半導體解決方案提供了動力。