PSRR測量技術探討及檢視D類放大器性能的替代方法

顯然PSRR不是測量BTL D類放大器供電抑制的有效方法，那么應該怎么做？現在回頭談談互調這個名詞。設計人員需要測量在播放音頻時所產生的互調失真及其對應的THD+N配置。在開始之前，讓我們先回顧一下SE架構。在SE架構中，不論是AB類、D類或Z類，都沒有BTL架構的抵消作用，這是因為喇叭的其中一端連接放大器，另一端則接地。因此，對于AB 類或D類放大器而言，在SE架構中，傳統的PSRR測量都能夠確實指出供電噪音抑制的情形。

在進行實驗后便能取得一些數據，而藉由下列一系列測量所得的數據，則可分析和比較開放回路及封閉回路I2S放大器的電源紋波IMD。數字1kHz音調注入放大器的輸入，而100Hz 的500mVpp紋波信號則注入電源供應。通過音頻精準度內建于FFT的功能可取得差動輸出的FFT，進而進行觀測IMD。

圖3顯示封閉回路I2S放大器的IMD測量，注意其中的1 kHz輸入信號以及幾乎不存在的旁波帶(sideband)。反饋回路正有效地抑制互調失真。

圖3:TAS5706封閉回路互調曲線圖

圖4顯示相同的IMD測量，但是這次是在I2S開放回路放大器進行測量。900 Hz及1.1kHz的旁波帶相當明顯，因為其中沒有抑制IMD的反饋。

圖4:開放回路互調曲線圖

現在提供一個好消息。在圖3及圖4中，可以清楚看出電源噪音IMD所產生的效果，不過，就音質而言，IMD是一種很難達到定性的測量方式。進行這種實驗時，可選擇改為測量 THD+N配置，以下兩項測量將依此進行。THD+N是以1kHz數字音頻及500mVpp電源紋波進行測量，電源紋波頻率則介于50Hz至1kHz之間。

圖5顯示開放回路放大器在不同電源紋波頻率下的THD+N曲線圖。紅線表示電源供應未出現任何紋波的放大器性能，這是最理想的狀態。另一條曲線表示介于50Hz至1kHz之間的紋波頻率。當紋波頻率增加時，失真對頻率帶寬的影響也會增加。通過經過良好調節的電源能夠達到良好的開放回路性能，不過，這會使得成本提高，對于現今極為競爭的消費性電子產品市場而言，會是一大問題。

圖5:開放回路：不同PVCC紋波頻率的THD+N與頻率

圖6顯示封閉回路放大器的相同THD+N曲線圖。其中反饋抑制了互調失真，因此音頻未出現任何紋波噪音。

圖6:封閉回路：不同PVCC紋波頻率的THD+N與頻率

結論

本文回顧了測量PSRR的傳統方法，并指出其未能有效測量BTL D類放大器供電紋波效應的原因。BTL輸出配置本身的抵消作用加上測量期間未出現任何音頻，便產生了錯誤的讀數。這是規格上的重大缺陷，因為供電噪音抑制性能是選擇D類放大器時其中一項相當重要的指標，尤其在檢視數字輸入 (I2S) 封閉回路及開放回路放大器的性能差異時更是如此。若要更正確地了解供電噪音抑制，就必須檢查輸出出現1kHz音頻信號且電源供應出現噪音時的IMD及THD+N情況。本文最后說明封閉回路D類放大器何以能夠針對供電噪音進行補償而開放回路放大器卻無法做到。在極為競爭的消費性電子產品市場中，成本是考慮的核心因素，而封閉回路架構能否降低系統成本是相當重要的設計重點。