如果你仔细想一下,你会发现音频放大器只是一种和人们想象一样的概念上很简单的器件。传统意义上讲,它能够精确的完成一个功能——乘以一个常数——即使是高精度也是如此。在音频放大器中可允许的谐波失真度,至少需要满足规范书上要求的用途,根据最低水平和最高水平的应用它被粗略的限定在1%到0.0003%之间。在本文中,D类放大器有一个特别之处,就是可以快速地让它们的输出级在不同的电源轨之间进行转化,这已不像1958年第一次提出时使用的那种方法。
你可以选择多种方式对D类放大器的商业化历史进行分段,因为这种分段是没有确切答案的。从我的观点来看,商业市场上出现过三代D类放大器设计,第一代的范例是由托卡塔设计的TacT Millennium。证实了D类放大器的概念,但是讨论出来的最终结果是该技术还不能提供足够性能。这使第一代的放大器把关注的焦点由可能性转移到实用性,目标由设计可以工作的器件变成了设计具有广阔市场需求的器件。
第二代D类放大器通过两个方面的改进解决了广阔市场需求的挑战。第一个方面是使其变得相对紧凑而且价格可以承受,第二个方面是在低功耗性能上的表现应与大多数消费级AB类设计接近甚至更好。原始设备制造商(O...

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摘要:D类放大器通常具有比AB类放大器更高的效率,适合低功耗应用。然而,尽管D类放大器具有这一先天优势,但仍然不能弥补传统D类放大器所存在的缺点,即增加了成本,降低了音频性能,并且需要输出滤波。然而,近年来D类放大器技术的进步,降低了D类放大器成本,同时可以提供与AB类放大器相类似的音频性能。此外,一些新型的D类输出调制方案同时也降低许多应用中的EMI。
引言近年来D类放大器的技术迅猛发展,最常见的莫过于应用于每个通道低于50W的低功耗产品中。在这些低功耗应用中,D类放大器相比传统AB类放大器而言有效率上的先天优势,因为D类放大器的输出级通常只处于导通或关断,没有中间偏压级。然而,长久以来,这一效率上的优势并未使其获得设计人员的广泛青睐,因为D类放大器也有明显的缺点:器件成本高、较差的音频性能(与AB类放大器相比),并且需要输出滤波。
近年来,受以下两个主要因素的影响,这样的局面正逐渐扭转,使D类放大器在很多应用领域引起了人们的广泛关注。
首先,是市场需要。D类放大器的某些优点推动了手机和LCD平板显示器这两个终端设备市场的迅速发展。对于手机来说,扬声器和PTT (Push-to-Talk,一键通)...

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摘要:D类放大器的高效特性,使其成为便携式和大功率应用的理想选择。传统的D类放大器需要一个外部低通滤波器,以从脉宽调制信号(PWM)输出波形中提取音频信号。然而,许多现代D类放大器采用先进的调制技术,可使各种应用免去外部滤波器并降低电磁干扰(EMI)。省掉外部滤波器不仅降低了电路板的空间要求,同时也大幅降低了很多便携式/紧凑型应用的成本。
引言
大多数音频系统设计工程师都非常清楚,D类放大器与线性音频放大器(如A类、B类和AB类)相比,在功效上有相当的优势。对于线性放大器(如AB类)来说,偏置元件和输出晶体管的线性工作方式会损耗大量功率。因为D类放大器的晶体管只是作为开关使用的,用来控制流过负载的电流方向,所以输出级的功耗极低。D类放大器的功耗主要来自输出晶体管导通阻抗、开关损耗和静态电流开销。放大器的功耗主要以热量的形式耗散。D类放大器对散热器的要求大为降低,甚至可省掉散热器,因此非常适用于紧凑型大功率应用。
过去,基于PWM方式的典型D类放大器需要外部滤波元件,会产生EMI/EMC兼容性问题,并且THD+N性能较差,因此与线性放大器相比,它的高效优势大为失色。然而,最新一代的D类放大器采用先...

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印制线路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件,它提供电路元件和器件之间的电气连接,它是各种电子设备最基本的组成部分,它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。随着信息化社会的发展,各种电子产品经常在一起工作,它们之间的干扰越来越严重,所以,电磁兼容问题也就成为一个电子系统能否正常工作的关键。同样,随着电于技术的发展,PCB的密度越来越高,PCB设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。要使电子电路获得最佳性能,除了元器件的选择和电路设计之外,良好的PCB布线在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。
既然PCB是系统的固有成分,在PCB布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。但是,在印制线路板设计中,产品设计师往往只注重提高密度,减小占用空间,制作简单,或追求美观,布局均匀,忽视了线路布局对电磁兼容性的影响,使大量的信号辐射到空间形成骚扰。一个拙劣的PCB布线能导致更多的电磁兼容问题,而不是消除这些问题。在很多例子中,就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问题。到最后,不得不对整个板子重新布线。因此,在开始时养成良好的PCB布线习惯是最省钱的办法。
有一点需要注意,PCB...

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便携式及小型化消费类产品中,D类音频功率放大器的应用已非常普遍。本文介绍了D类音频放大器的输出低通滤波器的设计原理,给出了滤波器中电感和电容值的计算方法和选择时的考虑因素。本文还以美国国家半导体的D类音频放大器LM4668和LM4680为例,描述了具体的输出滤波器的设计方法,并介绍了即将推出的LM4681的电路框图和特性。
一直以来,电子系统中的音频信号都是用模拟电信号来表示的。尽管数字处理和数字放大技术在当今的系统中已经得到了运用,但是音频/声音信号还是必须转换回模拟信号,以满足人的听觉系统收听音乐的需要。
图1:单片D类音频放大器的组成。
目前,在大多数便携式及小型化消费类产品,如MP3、便携式DVD和平板显示器等中,开关模式(D类)音频功率放大器的应用已很普遍。由于D类放大器的功耗较低,因此能够实现较高的效率。它延长了便携式设备的电池使用寿命,并能够减小散热器的尺寸和PCB的面积,从而节省了系统成本。所以,许多大型平板显示器和消费类音频产品都更愿意采用此类放大器。
不过,D类放大器基于使用高开关频率信号的数字调制技术,旨在实现信号的高效放大。调制频率通常高达数百kHz,这远远超出了音频范围。...

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---音频放大器已经有快要一个世纪的历史了,从最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器。然而直到现在为止,它还在不断地更新、发展、前进。主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种,也是最基本的一种。为了满足它的需要,有关的音频放大器就要不断地加以改进。
---进入21世纪以后,各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。从作为通讯工具的手机,到作为娱乐设备的MP3播放机,已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。陆续将要普及的还有便携式电视机,便携式DVD,… 。所有这些便携式的电子设备的一个共同点就是都有音频输出,也就是都需要有一个音频放大器;另一个特点就是它们都是电池供电的。都希望能够有较长的使用寿命。就是在这种需求的背景下,D类放大器被开发出来了。它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。
---高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要,在大功率的电子设备中也需要。因为,功率越大,效率也就越重要。而随着人们的居住条件的改善,高保真音响设备和更高挡的家庭影院也逐渐开始兴起。在这些设备中,往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时,低失真、高效率的...

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摘要: 本文详细阐述了D类音频放大器技术及其设计要素,并介绍了ADI公司的D类放大器的产品特点。关键词: D类放大器;输出级功率;输出晶体管;EMI;LC滤波器
音质在D类放大器中,要获得好的总体音质必须解决几个问题。“卡搭”声:当放大器导通或断开时发出的卡搭声非常讨厌。但不幸的是,它们易于引入到D类放大器中,除非当放大器静噪或非静噪时特别注意调制器状态、输出级时序和LC滤波器状态。信噪比(SNR):为了避免放大器本底噪声产生的嘶嘶声,对于便携式应用的低功率放大器,SNR通常应当超过90 dB,对于中等功率设计SNR应当超过100 dB,对于大功率设计应当超过110 dB。这对于各种放大器是可以达到的,但在放大器设计期间必须跟踪具体的噪声源以保证达到满意的总体SNR。失真机理: 失真机理包括调制技术或调制器实现中的非线性,以及为了解决冲击电流问题输出级所采用的死区时间。在D类调制器输出脉宽中通常对包含音频信号幅度的信息进行编码。用于防止输出级冲击电流附加的死区时间会引入非线性时序误差,它在扬声器产生的失真与相对于理想脉冲宽度的时序误差成正比。用于避免冲击最短的死区时间对于将失真减至最小经常是最有利的;欲了解优化开关输出级失...

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