D類放大器：基本工作原理和近期發(fā)展
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然而，全橋式D類放大器所需的MOSFET開關(guān)個數(shù)也是半橋式拓撲的2倍。一些人會認為這是它的缺點，因為更多的開關(guān)意味著會產(chǎn)生更多的傳導和開關(guān)損耗。然而，這僅對于大功率輸出的放大器(> 10W)是正確的，因為它們需要更高的輸出電流和電源電壓。有鑒于此，半橋式放大器憑借微弱的效率優(yōu)勢，而常常在大功率應用中被采用。大多數(shù)大功率的全橋式放大器在驅(qū)動8Ω負載時，功效在80%到88%之間。然而，當每個通道向8Ω負載注入高于14W的功率時，類似MAX9742的半橋式放大器可獲得90%以上的效率。
省去輸出濾波器—免濾波器調(diào)制器
傳統(tǒng)D類放大器的一個主要缺點就是它需要外部LC濾波器。這不僅增加了方案總成本和電路板空間，也可能因濾波元件的非線性而引入額外失真。幸好，很多現(xiàn)代D類放大器采用了先進的"免濾波器"調(diào)制方案，從而省掉或至少是最大限度降低了外部濾波器要求。圖7給出了MAX9700免濾波器調(diào)制器拓撲的簡化功能框圖。與傳統(tǒng)的PWM型BTL放大器不同，每個半橋都有自己專用的比較器，從而可獨立控制每個輸出。調(diào)制器由差分音頻信號和高頻鋸齒波驅(qū)動。當兩個比較器輸出均為低電平時，D類放大器的每個輸出均為高。與此同時，或非門的輸出變?yōu)楦唠娖?，但會因為RON和CON組成的RC電路而產(chǎn)生一定延時。一旦或非門延時輸出超過特定門限，開關(guān)SW1和SW2即會閉合。這將使OUT+和OUT-變?yōu)榈?，并保持到下個采樣周期的開始。這種設(shè)計使得兩個輸出同時開通一段最短時間(tON(MIN))，這個時間由RON和CON的值決定。如圖8所示，輸入為零時，兩個輸出同相并具有tON(MIN)的脈沖寬度。隨著音頻輸入信號的增加或減小，其中一個比較器會在另一個之前先翻轉(zhuǎn)。這種工作特性外加最短時間導通電路的作用，將促使一個輸出改變其脈沖寬度，另一個輸出的脈沖寬度保持為tON(MIN) (圖8)。這意味著每個輸出的平均值都包含輸出音頻信號的半波整流結(jié)果。對兩路輸出的平均值進行差值運算，便可得到完整的輸出音頻波形。
圖7. 該簡化功能框圖展示了MAX9700免濾波器D類調(diào)制器的拓撲。
圖8. MAX9700免濾波器調(diào)制器拓撲的輸入和輸出波形。
由于MAX9700的輸出端在空閑時為同相信號，所以負載兩端沒有差分電壓，從而最大限度降低了靜態(tài)功耗，并且無需外部濾波器。Maxim的免濾波器D類放大器從輸出中提取音頻信號時并不依靠外部LC濾波器，而是依靠揚聲器負載固有的電感以及人耳的聽覺特性來恢復音頻信號。揚聲器電阻(RE)和電感(LE)形成一個1階低通濾波器，其截止頻率為：
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