D类放大器

通过控制开关单元的ON/OFF,驱动扬声器的放大器称D类放大器。

在D类调制器中,通过将音频信号与高频固定频率信号比较,并将结果在固定频率的载波上调制,数字音频信号被转换成了PWM信号。形成的信号是可变脉宽的固定载波频率(通常在几百kHz),然后由高压功率MOSFET对这些PWM信号进行放大,放 大后的PWM信号再通过低通滤波器去掉载频,恢复出原始基带音频信号。

和性能优良的A/B类放大器相比,D类放大器的音频性能是很差的,不仅失真大,而且动态范围窄。所以,当前D类放大器的设计者就必须改进其性能。通过集成高性能采样率转换器(SRC)和Δ-∑处理技术,新一代解决方案使失真(THD+N)得到了更大的改善,而且动态范围也超过了100dB。

D类功放优点:

 1、D类功放的使用范围很广,其连接的负载阻抗最低值可以达到很低,另外不管负载阻抗值如何变化,其电池的转换率基本上可以说是不变。

 2、D类功放非常适合产品的大批量生产。只要确保安装对元器件,就可以使产品具有的很好的一致性,而且生产的过程中不需要任何的调试,安全可靠。

 3、D类功放具有很高的能量使用转换率,而且它的体积很小,具有很强的可靠性。D类功放的电池使用率可以达到90%以上,符合绿色环保的要求。

 4、D类功放可以直接实现群控、遥控、监测等功能,而不需要添加任何的装置。

 5、D类功放没有高频、中频、低频的相对变化,它的声音非常清晰,而且声像有很准确的定位。

D类功放缺点:

 1、D类功率放大器的功率晶体管在其刚开始连接和最后的关闭过程中,紧靠地面的电位会发生波动等情况,从而增加了噪音。

 2、D类功率放大器的扬声器可能会因为某种原因而出现失真等情况。

 3、D类功率放大器的没有专门的开关,若是安装的功率晶体管和其他器件匹配的不好,会导致整个产品质量不过关。

 4、D类功率放大器的输出电路有可能会出现死区等情况。

D类放大器以极高的放大效率受到用户青睐,随着技术的进步,原来保真度低的缺陷也得到逐渐解决,应用范围已扩大到家庭、汽车电子领域。

"随着D类放大器技术的不断进步,现在D类放大器已可做到失真极少,因此能确保音频系统高度原音。"美国国家半导体亚太区音频产品市场经理林伟山表示。因此,在便携式电池供电多媒体产品中,D类放大器已经得到普遍的应用,一般来说,D类放大器比采用AB类放大器可以提高2～3倍电池使用寿命。

而在家庭AV设备市场,D类放大器已在一些DVD 播放机、LCD-TV以及特大功率的家庭影院中被使用。"这些产品在实现小型化的同时,还要求高功率,或者同时实现高功率与多种功能。在此情况下,D 类放大器拥有极大的市场潜力。"TI高性能模拟产品部市场营销经理Gregory Davis说道。采用D类放大器的好处是无需为音频放大器加设体积较大的散热器,确保系统外型更为小巧,而且也有助于简化系统设计。

D类放大器在汽车音响和GPS等车载电子中的应用也越来越广。"大部分汽车音响系统的扬声器,尤其输出功率较大的超低音扬声器,较宜采用D 类放大器,因为它体积小巧,可以节省电路板的板面空间。汽车内的全球定位系统都利用D类放大器提供语音指示。"林伟山称。D类放大器在汽车音响领域也具有越来越强的竞争力。

"不过相对于便携式产品市场,汽车音响市场对D类放大器的需求量尚小,大多数是使用在高端产品中,主要目的也是降低功耗和节约能源。而且车载型产品的等级要求远高于消费类产品,因此车载型的D类放大器尚难吸引各汽车电子供应商的高度注意。

D类放大器的有源元件是开关输出级和调制器。该电路的成本可以大致与模拟线性放大器的成本相当,而系统的其他元件上是需要真正付出代价的地方。

D类放大器的较低的功率耗散可以为其省下冷却装置(散热器或者风扇)的成本(和空间)。D类集成电路放大器可以使用一个比线性放大器更小的、更便宜的封装。在利用数字音频信号源进行播放时,模拟的线性放大器需要通过数字-模拟变换器来将音频信号变换为模拟形式。模拟输入的D类放大器也需要数模变换器,但数字输入型电路可以有效的集成一个D/A转换器功能。

另一方面,D类放大器在成本上的主要缺点就在于它要使用LC滤波器。该元件――特别是电感――将占用电路板空间并增加成本。在大功率的放大器中,总的系统成本仍然具有竞争力,因为在冷却装置方面实现的极大的成本节约可以抵消LC滤波器的成本的增加。但是,在对成本敏感的、低功耗的应用中,电感的成本是巨大的。在极端情况下,如手机用的低价位放大器,放大器IC的成本可能低于总的LC滤波器的成本。此外,即使不考虑成本,LC滤波器所占用的电路板空间对于小外形尺寸的应用来说也是一个问题。

为了解决这些问题,有时人们干脆取消LC滤波器,即采用一个无滤波的放大器。这可以节约成本和空间,虽然不能享受到低通滤波的好处。如果没有滤波器的话,EMI和高频功率耗散可能会增加到令人无法接受的地步,除非扬声器是电感性的,其位置紧邻放大器,而且电路环面积很小,功率水平很低。虽然在手机等便携式应用中常常可以作到这一点,但该技术并不适用于功率更大的系统,如家用立体声音响。

D类放大器的有源元件是开关输出级和调制器。该电路的成本可以大致与模拟线性放大器的成本相当,而系统的其他元件上是需要真正付出代价的地方。

D类放大器的较低的功率耗散可以为其省下冷却装置(散热器或者风扇)的成本(和空间)。D类集成电路放大器可以使用一个比线性放大器更小的、更便宜的封装。在利用数字音频信号源进行播放时,模拟的线性放大器需要通过数字-模拟变换器来将音频信号变换为模拟形式。模拟输入的D类放大器也需要数模变换器,但数字输入型电路可以有效的集成一个D/A转换器功能。

另一方面,D类放大器在成本上的主要缺点就在于它要使用LC滤波器。该元件――特别是电感――将占用电路板空间并增加成本。在大功率的放大器中,总的系统成本仍然具有竞争力,因为在冷却装置方面实现的极大的成本节约可以抵消LC滤波器的成本的增加。但是,在对成本敏感的、低功耗的应用中,电感的成本是巨大的。在极端情况下,如手机用的低价位放大器,放大器IC的成本可能低于总的LC滤波器的成本。此外,即使不考虑成本,LC滤波器所占用的电路板空间对于小外形尺寸的应用来说也是一个问题。

为了解决这些问题,有时人们干脆取消LC滤波器,即采用一个无滤波的放大器。这可以节约成本和空间,虽然不能享受到低通滤波的好处。如果没有滤波器的话,EMI和高频功率耗散可能会增加到令人无法接受的地步,除非扬声器是电感性的,其位置紧邻放大器,而且电路环面积很小,功率水平很低。虽然在手机等便携式应用中常常可以作到这一点,但该技术并不适用于功率更大的系统,如家用立体声音响。