D類放大器：基本工作原理和近期發(fā)展

作者：時(shí)間：2013-11-14 來源：網(wǎng)絡(luò)

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可以看出，各區(qū)域面積(AON和AOFF)的絕對(duì)值只有彼此相等，等式2才能成立?；谶@一信息，我們可以利用開關(guān)波形占空比來表示濾波后的輸出電壓：

等式3

將等式4和5代入等式3，得到以下等式：

等式6

最后，得到VO的表達(dá)式：

等式7

式中D是輸出開關(guān)波形的占空比。

利用反饋改善性能

許多D類 放大器采用PWM輸出至器件輸入的負(fù)反饋環(huán)路。閉環(huán)方案不僅可以改善器件的線性，而且使器件具備電源抑制能力。開環(huán)放大器卻正相反，它的電源抑制能力微乎其微(如果有的話)。在閉環(huán)拓?fù)渲?，因?yàn)闀?huì)檢測(cè)輸出波形并將其反饋至放大器的輸入端，所以能夠在輸出端檢測(cè)到電源的偏離情況，并通過控制環(huán)路對(duì)輸出進(jìn)行校正。閉環(huán)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是以可能出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題為代價(jià)的，這也是所有反饋系統(tǒng)共同面臨的問題。因此必須精心設(shè)計(jì)控制環(huán)路并進(jìn)行補(bǔ)償，確保在任何工作條件下都能保持穩(wěn)定。

典型的D類放大器采用具有噪聲整形功能的反饋環(huán)路，可極大地降低由脈寬調(diào)制器、輸出級(jí)以及電源電壓偏離的非線性所引入的帶內(nèi)噪聲。這種拓?fù)渑c用在Σ-Δ調(diào)制器中的噪聲整形類似。為闡明噪聲整形功能，圖4給出了一個(gè)1階噪聲整形器的簡(jiǎn)化框圖。反饋網(wǎng)絡(luò)通常包含一個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，但為簡(jiǎn)便起見，圖4的反饋比例為1。由于理想積分器的增益與頻率成反比，圖中積分器的傳遞函數(shù)也被簡(jiǎn)化為1/s。同時(shí)假定PWM模塊具有單位增益，并且在控制環(huán)路中具有零相位偏移。使用基本的控制模塊分析方法，可得到以下輸出表達(dá)式：

等式8