D類放大器,D類放大器是什么意思

D類放大器,D類放大器是什么意思

D類放大器的定義
　　通過控制開關(guān)單元的ON/OFF，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大器稱D類放大器。D類放大器首次提出于1958年，近些年已逐漸流行起來。
D類放大器的趨勢(shì)
　　數(shù)字放大器改善了音頻質(zhì)量和系統(tǒng)性能。
　　D類放大器在過去的幾代產(chǎn)品中，已經(jīng)得到了巨大的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者極大地改善了系統(tǒng)的耐用性，并提高了其音頻質(zhì)量。實(shí)際上，對(duì)大多數(shù)應(yīng)用者而言，使用這些放大器所帶來的好處已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了它們的不足。
　　在傳統(tǒng)D類放大器中，用控制器將模擬或數(shù)字音頻信號(hào)在被集成到功率后端設(shè)備中的功率MOSFET MOSFET管放大之前，轉(zhuǎn)換成PWM PWM信號(hào)。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(duì)電源輸出功率的要求。然而，與傳統(tǒng)的A/B類放大器相比，它們本身也存在固有的成本、性能和EMI EMI方面的問題，解決這些問題就是D類放大器的發(fā)展新趨勢(shì)。
　　降低EMI
　　自從D類放大器誕生以來，由于其自身的軌對(duì)軌（rail-to-rail）供電開關(guān)特性，而引起的大量輻射EMI，就一直困擾著系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，這將使設(shè)備無法通過FCC FCC和CISPR CISPR認(rèn)證。
　　在D類調(diào)制器中，通過將音頻信號(hào)與高頻固定頻率信號(hào)比較，并將結(jié)果在固定頻率的載波上調(diào)制，數(shù)字音頻信號(hào)被轉(zhuǎn)換成了PWM信號(hào)。形成的信號(hào)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(duì)這些PWM信號(hào)進(jìn)行放大，放 大后的PWM信號(hào)再通過低通濾波器去掉載頻，恢復(fù)出原始基帶音頻信號(hào)。
　　雖然這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很有效，但它也導(dǎo)致一些不希望的后果，如大量的輻射EMI。由于調(diào)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(hào)自身的開關(guān)特性，過沖/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(diào)制器發(fā)展的趨勢(shì)是采用擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)。
　　擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)用于在更大的帶寬內(nèi)擴(kuò)展開關(guān)PWM信號(hào)的頻譜能量，而不改變?cè)家纛l的內(nèi)容。一個(gè)改進(jìn)傳統(tǒng)調(diào)制器高輻射EMI的有效方法是改變PWM開關(guān)信號(hào)的兩個(gè)邊沿，如圖1所示。信號(hào)以載波頻率為中心，但任何一個(gè)邊沿都不是按周期重復(fù)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類放大器相比，D類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(dāng)前D類放大器的設(shè)計(jì)者就必須改進(jìn)其性能。通過集成高性能采樣率轉(zhuǎn)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)范圍也超過了100dB。
　　目前，D類放大器的一個(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(guī)D類放大器的性能，因?yàn)橐纛l時(shí)鐘是與調(diào)制器的輸出時(shí)鐘關(guān)聯(lián)的。
　　解決這個(gè)問題的一個(gè)方法是采用SRC SRC技術(shù)。因?yàn)镾RC使用本地穩(wěn)定的時(shí)鐘源來同步數(shù)字音頻的時(shí)鐘，例如石英晶體振蕩器，所以調(diào)制器的輸出抖動(dòng)實(shí)際上與其他音頻時(shí)鐘是獨(dú)立的、不相關(guān)的。SRC的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無論輸入音頻的采樣率如何波動(dòng)，其輸出開關(guān)比率都是固定的，這一點(diǎn)與基于PLL的調(diào)制器不同。當(dāng)音頻輸入源改變或輸入時(shí)鐘缺失時(shí)，SRC也通過消除可聽見的噪聲改善了系統(tǒng)的耐用性。

通過控制開關(guān)單元的ON/OFF，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大器稱D類放大器。

類放大器具有以下的特征。

D類放大器的特征

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類放大器的效率相當(dāng)高，達(dá)到80～90％。不僅不浪費(fèi)電源，有效地利用電源，還能得到較大的功率輸出。以下是D類放大器和以前的模擬放大器的效率比較圖表?？梢钥闯鯠類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(jié)約空間。以下是D類放大器和以前的模擬放大器的能量損失(發(fā)熱)比較圖表。可以看出D類放大器明顯地能量損失(發(fā)熱)小。

低消耗電力

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