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D类放大器,D类放大器是什么意思

作者:时间:2013-11-09来源:网络收藏
; TEXT-INDENT: 2em; MARGIN: 0px 0px 20px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; COLOR: rgb(0,0,0); FONT-SIZE: 14px; PADDING-TOP: 0px">  ,效率高发热少,能减少不必要的功率消耗。在使用电池和干电池供电的应用中,可保持长时间持续供电。以下是和以前的模拟的消耗电流比较图表。可以看出放大器明显地消耗电流少。

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D类放大器的操作概要

  以前的模拟放大器和D类放大器的增幅电路,可表示为下图。

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模拟放大器的放大

  模拟放大器线性放大输入信号。放大前和放大后波形不变。

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D类放大器的放大

  D类放大器通过PWM将输入信号变换为数字脉冲,进行放大。输出数字脉冲信号,用LPF提取音频信号。

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  与目前的高端DAC DAC所采用的技术类似,通过集成高阶Δ-Σ处理技术,D类放大器的音频质量也得到了改善。基于Δ-Σ技术的调制器采用可以降低调制误差的内部反馈。通过减小采样误差,调制器可以改善输出失真,从而获得更好的音质。
  降低系统成本 
  为了追求D类放大器更低的成本,设计者在功率放大级采用半桥放大拓扑结构,以达到降低复杂性和减少物料成本的目的。因为半桥结构输出通常是全桥的一半,功率MOSFET和外部滤波器件的数量也就减少一半。这也增加了后端设备单位功率通道数的数量。然而,半桥放大器在输出端也需要一个隔直电容,而且对供电干线上的噪声也是极其敏感的。
  在启动时,隔直流电容必须被充电到偏置点(高压供电干线电压的一半)。如果输出信号没有从地电位上升到偏置点,就会在扬声器中产生很大的“噗”声(开机冲击声)。新型的D类放大器采用预充电电容使启动时扬声器保持无声。
  使扬声器在隔直电容充电时保持无冲击声的方法之一是使用数字电压提升技术,也就是使PWM占空比从非开关状态缓慢增加到50%。这将不会在扬声器中产生较大的“噗”声,但由于MOSFET开关时产生大量的瞬态电流,扬声器也不是没有声音的。
  使扬声器在隔直电容充电时保持无冲击声的另一种方法是模拟电压提升技术。在这种类型的电压提升过程中,一个电流源将电容充电到偏置点。一旦电容两端的电压达到偏置点,电流源就会关闭。
  电源反馈
  由于半桥是单端拓扑结构,就不存在差分全桥拓扑结构中的共模抑制。在一个全桥放大器中,由于放大器的差分输出是从同一个电压源供电的,公共电压源上的噪声将在输出端抵消。在半桥拓扑结构中,放大器供电电源上的任何交流纹波噪声都将直接耦合到输出端。由于半桥拓扑结构对电源供电噪声的敏感,常常需要提供供电抑制反馈(PSR)电路来进行降噪。
  模拟D类放大器有许多本身固有的PSR PSR特性,而完全的数字D类放大器则没有。在目前的数字PSR方案中,通常采用一个外部的ADC来监视放大器的供电电源。
  反馈和噪声抵消处理是在调制器的数字域中进行的。有些制造商仅将这种反馈方法用于补偿那些降低系统性能的从供电干线上耦合进PWM输出端的交流噪声的影响。另外一些制造商也将其用于补偿由于负载变化而引起的直流供电电压的改变(电压降落),例如,低音单元(超重低音扬声器)所需要的快速浪涌电流,或者供电线路的电压波动。交流和直流器件中PSR反馈所带来的优点已经扩展到了全桥放大器,并改善了目前多通道家庭影院放大器中通道间的隔离,在串扰和线路电压改变到达输出之前有效地抵消了它们。
音频放大器背景
  d类放大器首次提出于1958年,近些年已逐渐流行起来。
  音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平,在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。音频频率范围约为20 hz~20 khz,因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应(当驱动频带有限的扬声器时频率范围减小,例如低音扬声器或高音扬声器)。输出功率能力根据应用情况变化范围很宽,从数毫瓦(mw)的耳机,几瓦(w)的电视(tv)或个人计算机(pc)音频,几十瓦的“迷你”家庭音响和汽车音频,到几百瓦和几百瓦以上大功率的家用和商用音响系统,以及剧场或音乐厅音响系统。
  一种音频放大器的直接模拟实现使用晶体管在线性工作方式下产生一个与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高(至少40 db)。如果正向增益是反馈环路的一部分,那么总的环路增益也会很高。经常使用反馈环路,因为高环路增益可以改善性能,抑制由于正向路径中线性误差造成的失真,并且通过增加电源抑制(psr)减少电源噪声。
D类放大器优点
  在传统晶体管放大器中,输出级包含提供瞬时连续输出电流的晶体管。实现音频系统放大器许多可能的类型包括a类放大器,ab类放大器和b类放大器。与d 类放大器设计相比较,即使是最有效的线性输出级,它们的输出级功耗也很大。这种差别使得d类放大器在许多应用中具有显着的优势,因为低功耗产生热量较少,节省印制电路板(pcb)面积和成本,并且能够延长便携式系统的电池寿命。
D类放大器和功耗(图)
  线性放大器输出级直接连接到扬声器(有些情况下通过电容器连接)。如果输出级使用双极性结型晶体管(bjt),它们通常工作在线性方式下,具有大的集射极电压。输出级

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关键词: D类 放大器

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