D類放大器:基本工作原理和近期發(fā)展
將等式4和5代入等式3,得到以下等式:
最后,得到VO的表達式:
式中D是輸出開關波形的占空比。
利用反饋改善性能
許多D類放大器采用PWM輸出至器件輸入的負反饋環(huán)路。閉環(huán)方案不僅可以改善器件的線性,而且使器件具備電源抑制能力。開環(huán)放大器卻正相反,它的電源抑制能力微乎其微(如果有的話)。在閉環(huán)拓撲中,因為會檢測輸出波形并將其反饋至放大器的輸入端,所以能夠在輸出端檢測到電源的偏離情況,并通過控制環(huán)路對輸出進行校正。閉環(huán)設計的優(yōu)勢是以可能出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題為代價的,這也是所有反饋系統(tǒng)共同面臨的問題。因此必須精心設計控制環(huán)路并進行補償,確保在任何工作條件下都能保持穩(wěn)定。典型的D類放大器采用具有噪聲整形功能的反饋環(huán)路,可極大地降低由脈寬調制器、輸出級以及電源電壓偏離的非線性所引入的帶內噪聲。這種拓撲與用在Σ-Δ調制器中的噪聲整形類似。為闡明噪聲整形功能,圖4給出了一個1階噪聲整形器的簡化框圖。反饋網(wǎng)絡通常包含一個電阻分壓網(wǎng)絡,但為簡便起見,圖4的反饋比例為1。由于理想積分器的增益與頻率成反比,圖中積分器的傳遞函數(shù)也被簡化為1/s。同時假定PWM模塊具有單位增益,并且在控制環(huán)路中具有零相位偏移。使用基本的控制模塊分析方法,可得到以下輸出表達式:
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