新一代的高性能低功耗音頻放大器

新一代的D類放大器：

新唐科技硅谷研發(fā)中心的工程師率先著手，通過兩年深入的努力來解決上節(jié)中所描述的缺點。他們使用全球資源來調(diào)查各種可能的解決方案來定義和設(shè)計新一代的D類放大器。IC框圖如下面的圖6所示。新唐科技推出的新型D類放大器系列，NAU系列，采用了這種技術(shù)和電路的設(shè)計思路(專利待批)。以下對新唐科技所采用的解決D類問題的創(chuàng)新方法進(jìn)行了簡要的技術(shù)說明：

1 低靜態(tài)電流 – NAU系列可為輸出功率提供超低靜態(tài)電流，樹立了嶄新的標(biāo)準(zhǔn)。 NAU8223是一款3 W的立體聲D類放大器，具有每通道1.1 mA的靜態(tài)電流。目前，業(yè)內(nèi)的靜態(tài)電流平均為每通道3 mA!

2 出色的EMI性能和無濾波器架構(gòu) - NAU8223和NAU8224立體聲3 W D類音頻放大器無需外部輸出濾波器，并提供出色的EMI性能，如下面的圖5所示。新唐科技的D類放大器采用BD調(diào)制(也稱為三元式或無濾波器調(diào)制)。采用BD調(diào)制時，2個揚聲器驅(qū)動器輸出的相位正好相互抵消。在BD調(diào)制下，2個比較器接收相同的載波信號(同相)，輸入信號異相。如圖4所示，一個比較器接收輸入信號INP，另一個比較器接收異相信號INM。兩者都與相同的參考波形VREF進(jìn)行比較。OUTM和OUTP是2個揚聲器輸出，它們以BTL(橋接負(fù)載)配置來驅(qū)動揚聲器。因此，當(dāng)任一輸入沒有信號時，輸出平均電壓則非常接近于0。當(dāng)信號在正周期下時，一個揚聲器輸出的占空比大于50%，另一個小于50%。當(dāng)輸入信號在負(fù)周期下時，輸出的占空比相反。因此，總體而言，在開關(guān)操作期間，負(fù)載上的輸出電壓為零，從而降低了輸出電流和功耗。由于開關(guān)功耗較低，因此揚聲器可用作其本身的LC濾波器，從而無需額外的LC濾波器。開關(guān)頻率元器件仍然存在，但由于其頻率較高，揚聲器為其提供非常高的阻抗，并且使其損耗大大降低，并且不被人所聽到。

此外，NAU8223和NAU8224具有良好的抗干擾性能和出色的PSRR(頻率為217Hz時大于85 dB)，是無線和AM頻段應(yīng)用的理想的D類音頻放大器。

圖4：BD調(diào)制方案波形

圖5：帶30 cm導(dǎo)線的新唐NAU8223/NAU8224立體聲3 W D類射頻發(fā)射

3 防削波(Anti-Clip)控制功能 - 此功能用于控制輸出，以獲得無失真的最大輸出電平。當(dāng)輸入端加載會引起削波和失真的較大輸入信號時，啟用防削波功能。防削波功能將放大器的增益降低至適當(dāng)值，使差分信號輸出端上不會引起削波。防削波功能同時監(jiān)控電源電壓，以確保不會由于電源電壓的變化而引起削波。這使音質(zhì)得到顯著的提高，并保護(hù)揚聲器不受損壞。

圖6：單聲道D類放大器

圖7：采用WLCSP封裝的單聲道D類

展望未來：

隨著移動平臺的迅猛發(fā)展和手機(jī)逐漸成為音頻內(nèi)容的主要傳遞設(shè)備，整個音頻信號路徑(不只是放大器)對低功耗音頻解決方案具有持續(xù)的市場需求，為實現(xiàn)這些需求的新型半導(dǎo)體解決方案提供了動力。