D類放大器的多級EMI消減技術

多年來，消費類音頻工程師一直想使用省電的數(shù)字D類放大器來取代耗電的模擬A/B類放大器。但到目前為止，兩個問題阻礙了D類放大器的應用：傳統(tǒng)D類放大器方案中固有的高頻開關產生的EMI高輻射，以及為滿足EMI規(guī)范而添加過濾和屏蔽措施所帶來的高成本。日前，高性能模擬與混合信號IC廠商Silicon laboratories 就針對上述應用瓶頸推出了據(jù)稱是“業(yè)界首顆能有效消減EMI的5瓦特立體聲D類放大器”產品--Si270x。

　　目前，除了多個音頻放大器細分市場快速增長外，另一個引人注目的趨勢則是由A/B類放大器快速轉向D類放大器 。來自Databeans的數(shù)據(jù)顯示，2010年D類放大器市場預計將達到3.47億美元，今后5年的年復合增長率將達到11%，遠遠超過音頻市場的平均增速。

　　作為Silicon Labs D類放大器系列產品的首個成員，新型Si270x放大器被定義為“改變音頻行業(yè)游戲規(guī)則”的產品，目標市場瞄準那些對價格和噪音敏感的消費類音頻產品，包括智能手機擴展設備、桌面收音機、電視機條形音箱和監(jiān)視器、音響和電池供電的收音機。

　　該公司音頻放大器產品總監(jiān)Rick Beale表示，“多級EMI消減技術”將是確保Si270x取得市場成功的關鍵因素，其設計理念就是希望從源頭上抑制傳統(tǒng)D類放大器的干擾，使其更易符合EMI規(guī)范、更適用于AM/FM收音機和智能手機。據(jù)稱，與現(xiàn)存的D類放大器解決方案相比，Si270x在EMI規(guī)范頻帶內將輻射干擾降低了10倍，在FM無線波段內降低了100倍，在AM波段內降低了1000倍。

　　圖：Si270x放大器應用電路框圖。

　　“我們采用四級方案的EMI消減技術包括：擴展PWM有效抑制寬帶開關輻射能量，使其輻射能量不到原有的1/10 ;可調制的無噪聲陷波，確保清晰的AM信號接收 ;可調整的開關轉換更易滿足一致性要求和FM接收 ;以及片上反饋保護，提升音頻質量?！盧ick補充道。

　　此外，由于傳統(tǒng)的D類放大器在900MHz收發(fā)頻段時會產生大量的EMI輻射，消弱了智能手機和其擴展設備空中(OTA)收發(fā)信號質量。而另一方面，目前大多數(shù)擴展平臺均采用模擬架構，非常容易受到TDMA發(fā)射所產生的噪聲影響。因此，Si270x放大器此次采用了智能手機友好的全數(shù)字架構，不易受輻射噪聲的干擾，并增強了OTA的性能和兼容性。

　　為了避免傳統(tǒng)D類放大器帶來的EMI，音頻工程師往往采用低成本但效率低的A/B類放大器，這需要更大、更昂貴的電源供應器及散熱片(一些需要9V或12V電池配置)。Si270x放大器使得開發(fā)者可以在便攜式音頻系統(tǒng)中使用更小和更低成本的電源供應器，更少的電池，且不降低性能。Rick進一步解釋說，與采用A/B類放大器的系統(tǒng)相比，Si270x可延長2.5倍的播放時間，且僅僅需要一半的電池數(shù)量。例如，使用4節(jié)AA堿性電池，基于Si270x的消費類音頻系統(tǒng)可提供長達8.4小時的播放時間。

　　為了向多種消費類音頻產品(如桌面收音機、擴展設備、音響和迷你立體聲系統(tǒng))提供完整的消費類音頻平臺解決方案，Si270x D類放大器還可與Si473x AM/FM廣播調諧器實現(xiàn)無縫連接。據(jù)悉， Si473x集成了立體聲模擬輸入和內部模數(shù)轉換器，并與無線電調諧器前端復用，支持輔助的模擬音頻輸入，無需額外的外部ADC。