耳機(jī)放大器架構(gòu)設(shè)置全新解決方案(一)

　　各種執(zhí)行都有其優(yōu)缺點(diǎn)，不過(guò)，對(duì)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(shè)計(jì)人員而言，一種稱(chēng)為接地置中或「無(wú)電容」的較新架構(gòu)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(jī)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(nèi)的 VDD/2，而是整合了一顆電荷泵并提供一組負(fù)電源軌，進(jìn)而讓耳機(jī)放大器在正電源軌 （VDD） 與負(fù)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(jī)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(jī)放大器

　　圖 4 顯示該高通濾波器的頻率響應(yīng)如何隨著不同的 DC 阻隔電容產(chǎn)生變化。對(duì)于 16Ω 的固定負(fù)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(jié)果是當(dāng)電容值減小，截止頻率就會(huì)提高，而且越少音頻低音內(nèi)容能被傳輸?shù)蕉鷻C(jī)喇叭。

　　圖 4. 輸出頻率響應(yīng)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(yùn)作，相較于含偏移接地套管或大型 DC 阻隔電容的傳統(tǒng)耳機(jī)放大器，接地置中耳機(jī)放大器會(huì)耗用較多的電源，而略微縮短系統(tǒng)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(gòu)做法中，放大器總是以最高電源電壓運(yùn)作，這表示，對(duì)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(dāng)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(shè)電池供應(yīng) 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(jī)放大器運(yùn)作

　　假設(shè)放大器的靜態(tài)電流相較于流向負(fù)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。

　　（等式 3）

　　圖 6 顯示 AB 類(lèi)接地置中耳機(jī)簡(jiǎn)易示意圖。隨著音頻的變化，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。