D類放大器,D類放大器是什么意思
加入技術(shù)交流群
D類放大器的操作概要
EEPW首頁 > 模擬技術(shù) > 設(shè)計應(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。放大前和放大后波形不變。
D類放大器通過PWM將輸入信號變換為數(shù)字脈沖，進行放大。輸出數(shù)字脈沖信號，用LPF提取音頻信號。
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)計者在功率放大級采用半橋放大拓撲結(jié)構(gòu)，以達到降低復(fù)雜性和減少物料成本的目的。因為半橋結(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隔直電容，而且對供電干線上的噪聲也是極其敏感的。
在啟動時，隔直流電容必須被充電到偏置點（高壓供電干線電壓的一半）。如果輸出信號沒有從地電位上升到偏置點，就會在揚聲器中產(chǎn)生很大的“噗”聲（開機沖擊聲）。新型的D類放大器采用預(yù)充電電容使啟動時揚聲器保持無聲。
使揚聲器在隔直電容充電時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％。這將不會在揚聲器中產(chǎn)生較大的“噗”聲，但由于MOSFET開關(guān)時產(chǎn)生大量的瞬態(tài)電流，揚聲器也不是沒有聲音的。
使揚聲器在隔直電容充電時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，一個電流源將電容充電到偏置點。一旦電容兩端的電壓達到偏置點，電流源就會關(guān)閉。
電源反饋
由于半橋是單端拓撲結(jié)構(gòu)，就不存在差分全橋拓撲結(jié)構(gòu)中的共模抑制。在一個全橋放大器中，由于放大器的差分輸出是從同一個電壓源供電的，公共電壓源上的噪聲將在輸出端抵消。在半橋拓撲結(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。由于半橋拓撲結(jié)構(gòu)對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)字域中進行的。有些制造商僅將這種反饋方法用于補償那些降低系統(tǒng)性能的從供電干線上耦合進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償由于負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（超重低音揚聲器）所需要的快速浪涌電流，或者供電線路的電壓波動。交流和直流器件中PSR反饋所帶來的優(yōu)點已經(jīng)擴展到了全橋放大器，并改善了目前多通道家庭影院放大器中通道間的隔離，在串擾和線路電壓改變到達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、高效和低失真的輸入音頻信號。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)（當驅(qū)動頻帶有限的揚聲器時頻率范圍減小，例如低音揚聲器或高音揚聲器）。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，幾瓦（w）的電視（tv）或個人計算機（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現(xiàn)使用晶體管在線性工作方式下產(chǎn)生一個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)路增益也會很高。經(jīng)常使用反饋環(huán)路，因為高環(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
在傳統(tǒng)晶體管放大器中，輸出級包含提供瞬時連續(xù)輸出電流的晶體管。實現(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)計相比較，即使是最有效的線性輸出級，它們的輸出級功耗也很大。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，因為低功耗產(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)
線性放大器輸出級直接連接到揚聲器（有些情況下通過電容器連接）。如果輸出級使用雙極性結(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
電子管相關(guān)文章:電子管原理
評論