EEPW首頁 > 模擬技術(shù) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > D類放大器,D類放大器是什么意思
以前的模擬放大器和D類放大器的增幅電路，可表示為下圖。
模擬放大器線性放大輸入信號(hào)。放大前和放大后波形不變。
D類放大器通過PWM將輸入信號(hào)變換為數(shù)字脈沖，進(jìn)行放大。輸出數(shù)字脈沖信號(hào)，用LPF提取音頻信號(hào)。
與目前的高端DAC DAC所采用的技術(shù)類似，通過集成高階Δ-Σ處理技術(shù)，D類放大器的音頻質(zhì)量也得到了改善?；讦?Σ技術(shù)的調(diào)制器采用可以降低調(diào)制誤差的內(nèi)部反饋。通過減小采樣誤差，調(diào)制器可以改善輸出失真，從而獲得更好的音質(zhì)。
降低系統(tǒng)成本
為了追求D類放大器更低的成本，設(shè)計(jì)者在功率放大級(jí)采用半橋放大拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以達(dá)到降低復(fù)雜性和減少物料成本的目的。因?yàn)榘霕蚪Y(jié)構(gòu)輸出通常是全橋的一半，功率MOSFET和外部濾波器件的數(shù)量也就減少一半。這也增加了后端設(shè)備單位功率通道數(shù)的數(shù)量。然而，半橋放大器在輸出端也需要一個(gè)隔直電容，而且對(duì)供電干線上的噪聲也是極其敏感的。
在啟動(dòng)時(shí)，隔直流電容必須被充電到偏置點(diǎn)（高壓供電干線電壓的一半）。如果輸出信號(hào)沒有從地電位上升到偏置點(diǎn)，就會(huì)在揚(yáng)聲器中產(chǎn)生很大的“噗”聲（開機(jī)沖擊聲）。新型的D類放大器采用預(yù)充電電容使啟動(dòng)時(shí)揚(yáng)聲器保持無聲。
使揚(yáng)聲器在隔直電容充電時(shí)保持無沖擊聲的方法之一是使用數(shù)字電壓提升技術(shù)，也就是使PWM占空比從非開關(guān)狀態(tài)緩慢增加到50％。這將不會(huì)在揚(yáng)聲器中產(chǎn)生較大的“噗”聲，但由于MOSFET開關(guān)時(shí)產(chǎn)生大量的瞬態(tài)電流，揚(yáng)聲器也不是沒有聲音的。
使揚(yáng)聲器在隔直電容充電時(shí)保持無沖擊聲的另一種方法是模擬電壓提升技術(shù)。在這種類型的電壓提升過程中，一個(gè)電流源將電容充電到偏置點(diǎn)。一旦電容兩端的電壓達(dá)到偏置點(diǎn)，電流源就會(huì)關(guān)閉。
電源反饋
由于半橋是單端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就不存在差分全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的共模抑制。在一個(gè)全橋放大器中，由于放大器的差分輸出是從同一個(gè)電壓源供電的，公共電壓源上的噪聲將在輸出端抵消。在半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，放大器供電電源上的任何交流紋波噪聲都將直接耦合到輸出端。由于半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)電源供電噪聲的敏感，常常需要提供供電抑制反饋（PSR）電路來進(jìn)行降噪。
模擬D類放大器有許多本身固有的PSR PSR特性，而完全的數(shù)字D類放大器則沒有。在目前的數(shù)字PSR方案中，通常采用一個(gè)外部的ADC來監(jiān)視放大器的供電電源。
反饋和噪聲抵消處理是在調(diào)制器的數(shù)字域中進(jìn)行的。有些制造商僅將這種反饋方法用于補(bǔ)償那些降低系統(tǒng)性能的從供電干線上耦合進(jìn)PWM輸出端的交流噪聲的影響。另外一些制造商也將其用于補(bǔ)償由于負(fù)載變化而引起的直流供電電壓的改變（電壓降落），例如，低音單元（超重低音揚(yáng)聲器）所需要的快速浪涌電流，或者供電線路的電壓波動(dòng)。交流和直流器件中PSR反饋所帶來的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)擴(kuò)展到了全橋放大器，并改善了目前多通道家庭影院放大器中通道間的隔離，在串?dāng)_和線路電壓改變到達(dá)輸出之前有效地抵消了它們。
音頻放大器背景
d類放大器首次提出于1958年，近些年已逐漸流行起來。
音頻放大器的目的是以要求的音量和功率水平，在發(fā)聲輸出元件上重新產(chǎn)生真實(shí)、高效和低失真的輸入音頻信號(hào)。音頻頻率范圍約為20 hz～20 khz，因此放大器必須在此頻率范圍內(nèi)具有良好的頻率響應(yīng)（當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻帶有限的揚(yáng)聲器時(shí)頻率范圍減小，例如低音揚(yáng)聲器或高音揚(yáng)聲器）。輸出功率能力根據(jù)應(yīng)用情況變化范圍很寬，從數(shù)毫瓦（mw）的耳機(jī)，幾瓦（w）的電視（tv）或個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）音頻，幾十瓦的“迷你”家庭音響和汽車音頻，到幾百瓦和幾百瓦以上大功率的家用和商用音響系統(tǒng)，以及劇場或音樂廳音響系統(tǒng)。
一種音頻放大器的直接模擬實(shí)現(xiàn)使用晶體管在線性工作方式下產(chǎn)生一個(gè)與輸入電壓成比例的輸出電壓。正向電壓增益通常很高（至少40 db）。如果正向增益是反饋環(huán)路的一部分，那么總的環(huán)路增益也會(huì)很高。經(jīng)常使用反饋環(huán)路，因?yàn)楦攮h(huán)路增益可以改善性能，抑制由于正向路徑中線性誤差造成的失真，并且通過增加電源抑制（psr）減少電源噪聲。
D類放大器優(yōu)點(diǎn)
在傳統(tǒng)晶體管放大器中，輸出級(jí)包含提供瞬時(shí)連續(xù)輸出電流的晶體管。實(shí)現(xiàn)音頻系統(tǒng)放大器許多可能的類型包括a類放大器，ab類放大器和b類放大器。與d 類放大器設(shè)計(jì)相比較，即使是最有效的線性輸出級(jí)，它們的輸出級(jí)功耗也很大。這種差別使得d類放大器在許多應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢，因?yàn)榈凸漠a(chǎn)生熱量較少，節(jié)省印制電路板（pcb）面積和成本，并且能夠延長便攜式系統(tǒng)的電池壽命。
D類放大器和功耗(圖)
線性放大器輸出級(jí)直接連接到揚(yáng)聲器（有些情況下通過電容器連接）。如果輸出級(jí)使用雙極性結(jié)型晶體管（bjt），它們通常工作在線性方式下，具有大的集射極電壓。輸出級(jí)
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