可有效抑制EMI的D類放大器以低成本提供高音質

消費類音頻工程師多年以來試圖利用較省電的數字D類放大器來取代功耗較高的模擬A/B類放大器。但傳統D類放大器解決方案中固有的EMI高輻射會干擾AM/FM收音機和智能手機的運行，為滿足EMI規(guī)范而添加過濾和屏蔽措施又帶來較高的成本，阻礙了D類放大器的應用。

高性能模擬與混合信號IC廠商Silicon Laboratories（芯科實驗室有限公司）發(fā)布能有效消減電磁干擾（EMI）的5W立體聲D類放大器。該放大器通過獨特技術削減EMI對音質的影響，為消費類音頻電子產品帶來高保真音質。

Silicon Labs廣播系統音頻處理放大器總監(jiān)Rick Beale介紹說，傳統的D類放大器在900MHz收發(fā)頻段產生大量的EMI輻射，削弱了智能手機和其擴展設備空中（OTA）收發(fā)信號質量。此外，大多數擴展平臺采用模擬架構，非常容易受到TDMA發(fā)射所產生的噪聲影響。Si270x放大器是智能手機友好的全數字架構，不易受輻射噪聲的干擾，Silicon Labs的EMI消減技術增強了OTA的性能和兼容性。作為Silicon Labs D類放大器系列產品的首個成員，新型Si270x放大器廣泛適用于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。

Si270x放大器采用多級EMI消減技術，從源頭上抑制傳統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。與現存的D類放大器解決方案相比，Si270x放大器在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。

Rick Beale表示，憑借其開創(chuàng)性的EMI消減技術，Silicon Labs解決了D類放大器技術面臨的挑戰(zhàn)。Si270x主要通過4個層面的技術實現對EMI的抑制：首先是利用了擴展PWM（脈寬調制）的方式，有效抑制寬帶開關輻射能量，使輻射能量縮減到少于原有的1/10，且在此過程中有效保證音質；第二，可調制的無噪聲陷波（Notch）技術降低35dB的噪音，確保清晰的AM信號接收；第三，可調整的開關轉換使PWM的轉換過程更加平滑，更易滿足一致性要求和FM接收；最后，Si270x提供了片上反饋保護，除提升音頻質量外，還可抑制在削減EMI影響時可能出現的衍生問題，對某些信號變化提供補償。

在音質方面，其總諧波失真（THD）為-0.05%，信噪比（SNR）達到90dB ~ 95dB。Si270x放大器內部針對主音頻設備提供7波段均衡調節(jié)功能，附屬音頻設備提供2波段調節(jié)功能。前者主要針對主音頻流輸出，因此提供較多的調節(jié)靈活度，附屬通道一般外接低通通道等附屬聲道，僅需部分調節(jié)功能即可滿足要求。為了避免傳統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（如音響）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。與采用A/B類放大器的系統相比，Si270x可延長2.5倍的播放時間，且僅需一半的電池數量（4節(jié)AA堿性電池）即可提供長達8.4小時的播放時間。

“此外，Si270x內置的音頻處理DSP功能也可以為音頻系統的主處理器分擔一部分計算任務，” Rick Beale說，集成的DSP音頻處理器采用Silicon Labs獨有的雙核24位DSP核心，可平衡調制揚聲器、壓縮器增加音量，并內建3D聲效支持。Silicon Labs Si270x僅需要低成本的濾波器，即可利用省電、有效抑制EMI的D類放大器技術與音頻設備協同工作，將徹底改變現有音頻放大器的市場格局。

圖1，Si270x結構框圖