為便攜式電子設(shè)備設(shè)計D類音頻放大器

　　不同含義的效率

　　D類音頻放大器最具吸引力的特性是高效率。音頻放大器的效率有多種含義不同的效率，傳統(tǒng)定義是輸出電功率與總輸入功率之比。對于音頻放大器，轉(zhuǎn)換為可聽聲音的電功率與總輸入功率之比需要最大，這引出了另一個含義的效率。請注意這兩個效率定義之間的差別：

　　A.總電氣效率=輸出功率/輸入功率;

　　B. 可聽聲音電氣效率=可聽聲音電氣輸出功率/輸入功率。

　　音頻電氣效率總是低于總電氣效率，D類音頻放大器尤其如此。

　　下面是一些提高可聽聲音電氣效率的常用方法：

　　一、不要使用低于揚(yáng)聲器響應(yīng)頻率范圍的信號來驅(qū)動揚(yáng)聲器。例如，大多數(shù)手機(jī)使用的小尺寸揚(yáng)聲器不能有效地響應(yīng)低于400Hz的信號，而音頻信號源可能輸出低至30Hz的頻率分量。用低于該頻率的信號驅(qū)動這些揚(yáng)聲器，不僅會浪費(fèi)電能和降低可聽聲音電氣效率，而且還會因為將揚(yáng)聲器驅(qū)動到線性位移范圍之外而增大揚(yáng)聲器非線性產(chǎn)生的失真。由于大多數(shù)音頻信號源發(fā)出的最低信號頻率低于400Hz，因此需在音頻放大器前面放置高通濾波器?？衫幂斎腭詈想娙莺头糯笃鞯墓潭ㄝ斎胱杩购唵蔚匦纬筛咄V波器來加以實現(xiàn)。該濾波器的截止頻率可設(shè)置為揚(yáng)聲器低端截止頻率的幾分之一。

　　二、不要使用高于揚(yáng)聲器高端截止頻率的信號來驅(qū)動揚(yáng)聲器。對于手機(jī)中使用的典型小尺寸揚(yáng)聲器，這個頻率在4KHz到10KHz之間，而有些音頻信號源的信號最高頻率可高達(dá)20kHz。以高于這個頻率的信號驅(qū)動這些揚(yáng)聲器不僅會浪費(fèi)電能和降低可聽聲音電氣效率，而且也使音頻信號的波峰因數(shù)(峰值/RMS值)很高，增大了輸出信號被輸出級截斷以致增加失真的可能性。為了防止信號源的高端信號頻率高于揚(yáng)聲器的高端截止頻率，可在信號源和音頻放大器輸入之間插入低通濾波器，它可以是簡單的RC濾波器。將低通濾波器放在輸出級之后效果不好，由于信號的波峰因數(shù)高，信號可能在到達(dá)低通濾波器之前已被輸出級截斷。

　　三、盡量減小揚(yáng)聲器中的開關(guān)頻率電流。依賴于D類放大器使用的調(diào)制方案，揚(yáng)聲器兩端的差分電壓在開關(guān)頻率下變化幅度很大。應(yīng)選擇具有“無濾波”調(diào)制方案且開關(guān)頻率足夠高的放大器，否則，需在放大器輸出端用外部電感濾掉開關(guān)頻率分量。8Ω手機(jī)揚(yáng)聲器的典型固有電感在10μH到15μH之間，當(dāng)開關(guān)頻率為1MHz時，15μH電感與8Ω直流電阻的總阻抗為94.6Ω。SSM2301/2302/2304/2306系列產(chǎn)品使用Σ-Δ脈沖密度調(diào)制(PDM)，開關(guān)頻率為1.8MHz。這種調(diào)制方案在揚(yáng)聲器兩端產(chǎn)生的開關(guān)頻率電壓較低，而高開關(guān)頻率使揚(yáng)聲器能利用固有電感有效地阻斷開關(guān)信號，因而這些器件無需使用外部電感就可把揚(yáng)聲器中的開關(guān)頻率電流保持在低水平。

　　將電磁干擾降至最低