D類音頻功放IC常見問答(2)

第二部分：佐貝爾(Zobel)電路，D類放大器的測試與測量，PCB布局和接地問題。

在問與答的第二部分內(nèi)容里，主要考慮佐貝爾電路、D 類放大器的測試與測量，以及PCB布局和接地相關(guān)問題。佐貝爾電路是什么?佐貝爾是阻抗匹配電路，常用于擴(kuò)音器中。佐貝爾電路又稱為Boucherot 單元，或者有時被不恰當(dāng)?shù)姆Q為RC 串聯(lián)電路(RC snubber)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)音器的阻抗不是固定的，在音頻段的高端會明顯變大。為了使D 類放大器按照設(shè)計那樣工作，這種增加的阻抗需要在設(shè)計中予以考慮。一種最簡單的補(bǔ)償方法就是使用佐貝爾電路，即一個簡單的電阻和電容串聯(lián)連接到擴(kuò)音器的終端。盡管佐貝爾電路元件的選擇依賴于很多因素，下面的公式給予很好的解決：

RZ = RL

CZ = 1 / (2 * π * fC * RL)

其中RZ 是佐貝爾電路的電阻阻值，而CZ 表示為佐貝爾電路的電容，RL 是擴(kuò)音器的阻抗，fC 是所需的截止頻率。對于一個27.4kHz 的全橋設(shè)計例子，CZ 通常取值為0.73 μF。對于大多數(shù)應(yīng)用，電容值可以取0.47 μF 或1 μF，因為這并不是非常敏感的參數(shù)。

是否可以使用磁珠來代替LC 濾波器?

在很多應(yīng)用中，D 類放大器可與磁珠一道用于連接分流或差分負(fù)載電容的濾波。一個潛在的問題是，在開關(guān)頻率時，磁珠幾乎出現(xiàn)短路，他們的阻抗在1MHz 以上便會增大，在100MHz 附近便會出現(xiàn)峰值。因為在D 類放大器的開關(guān)頻率下，阻抗都是很低的，磁珠在輸出過渡期會增加其峰值電流，從而不僅沒有改善電磁干擾反而是加劇這種干擾程度。用于D 類放大器的磁珠過濾器是根據(jù)經(jīng)驗以及輻射測量推導(dǎo)出來的。一般而言，對于額定輸入到負(fù)載阻抗的音頻信號的峰值，100_ 或者更高的磁珠是較好的選擇起點。例如，如果D 類放大器工作電壓為5V，負(fù)載為4_，那么需要選擇峰值電流至少為1.25-A 的磁珠。磁珠通常通過一對并聯(lián)的電容接地。同樣，這兩個電容的電容值也需要根據(jù)經(jīng)驗來確定，不過100pF 會是一個很好的選擇點。

在D 類放大器中是否需要雙電感?

雙電感有一對密切耦合的同樣圓心的線圈。雙繞組電容只用于D 類放大器，而且不需要特別的輸出調(diào)制。換句話說，只有傳統(tǒng)的“教科書”D 類調(diào)制可以接受，即兩個全橋輸出當(dāng)沒有音頻信號時將偏離相位180 度。任何“無過濾性”的D 類放大器都無需配合使用雙重繞組電感。

這里有一些專門用于D 類放大器的雙電感，其廠商包括：

· Sagami

· Korea Coil Engineering

· FDK

· Toko

這些特定的雙繞組應(yīng)用，其特點是兩個線圈的較低的互耦合。

是否需要為D 類放大器使用共模阻塞一些D 類放大器調(diào)制方案允許使用共模阻塞。共模阻塞意味著一條連接差分信號的低阻抗通道和一條通往其他任何共模信號的高阻抗通道。用在連接小的容性負(fù)載時，共模阻塞比電感有著更高的性價比，但比普通式磁珠要貴一些。共模阻塞用在D 類放大器的正常運(yùn)作是可以觀察到的。主要的驗證參數(shù)是電磁干擾，還可以檢查靜態(tài)電流和THD+N 作為輸出功率的函數(shù)。D 類放大器與共模阻塞不兼容的現(xiàn)象會導(dǎo)致靜態(tài)電流和/或THD+N 的性能退化。

是否需要在D 類過濾器中使用差分電容或單端連接很多已有的D 類放大器使用了單個差分電容，而其他的僅僅使用了一對并聯(lián)電容。大多數(shù)情況下，單端差分電容將提供更好的音頻性能，而并聯(lián)電容會提供更好的抗電磁干擾性能。最好的解決方案是同時使用差分和并聯(lián)電容，其中差分電容的值比并聯(lián)的更大些。

一般而言，低容值的電容可以在更高的頻率下表現(xiàn)得更好。

測試與測量問題

為什么在示波器中看不到正弦波形?

關(guān)于D 類放大器的一個共同的客戶問題是示波器的觀察。工程師習(xí)慣于在輸出端看到一個正弦波，同樣他們也認(rèn)為放大器也是正弦振蕩的。實際上，放大器確實是被設(shè)計為振蕩的。外加串聯(lián)的1-kΩ 電阻與并聯(lián)的4700-pF 電容接地，通常會充分抑制開關(guān)頻率，從而可以在示波器上看到音頻信號。如需要更為精確的測量，需要使用有源濾波器或更高階的LC 梯形過濾電路。