D類放大器：基本工作原理和近期發(fā)展
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然而，全橋式D類放大器所需的MOSFET開關(guān)個數(shù)也是半橋式拓撲的2倍。一些人會認為這是它的缺點，因為更多的開關(guān)意味著會產(chǎn)生更多的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗。然而，這僅對于大功率輸出的放大器(> 10W)是正確的，因為它們需要更高的輸出電流和電源電壓。有鑒于此，半橋式放大器憑借微弱的效率優(yōu)勢，而常常在大功率應(yīng)用中被采用。大多數(shù)大功率的全橋式放大器在驅(qū)動8Ω負載時，功效在80%到88%之間。然而，當(dāng)每個通道向8Ω負載注入高于14W的功率時，類似MAX9742的半橋式放大器可獲得90%以上的效率。
省去輸出濾波器—免濾波器調(diào)制器
傳統(tǒng)D類放大器的一個主要缺點就是它需要外部LC濾波器。這不僅增加了方案總成本和電路板空間，也可能因濾波元件的非線性而引入額外失真。幸好，很多現(xiàn)代D類放大器采用了先進的"免濾波器"調(diào)制方案，從而省掉或至少是最大限度降低了外部濾波器要求。圖7給出了MAX9700免濾波器調(diào)制器拓撲的簡化功能框圖。與傳統(tǒng)的PWM型BTL放大器不同，每個半橋都有自己專用的比較器，從而可獨立控制每個輸出。調(diào)制器由差分音頻信號和高頻鋸齒波驅(qū)動。當(dāng)兩個比較器輸出均為低電平時，D類放大器的每個輸出均為高。與此同時，或非門的輸出變?yōu)楦唠娖?，但會因為RON和CON組成的RC電路而產(chǎn)生一定延時。一旦或非門延時輸出超過特定門限，開關(guān)SW1和SW2即會閉合。這將使OUT+和OUT-變?yōu)榈停⒈３值较聜€采樣周期的開始。這種設(shè)計使得兩個輸出同時開通一段最短時間(tON(MIN))，這個時間由RON和CON的值決定。如圖8所示，輸入為零時，兩個輸出同相并具有tON(MIN)的脈沖寬度。隨著音頻輸入信號的增加或減小，其中一個比較器會在另一個之前先翻轉(zhuǎn)。這種工作特性外加最短時間導(dǎo)通電路的作用，將促使一個輸出改變其脈沖寬度，另一個輸出的脈沖寬度保持為tON(MIN) (圖8)。這意味著每個輸出的平均值都包含輸出音頻信號的半波整流結(jié)果。對兩路輸出的平均值進行差值運算，便可得到完整的輸出音頻波形。
圖7. 該簡化功能框圖展示了MAX9700免濾波器D類調(diào)制器的拓撲。
圖8. MAX9700免濾波器調(diào)制器拓撲的輸入和輸出波形。
由于MAX9700的輸出端在空閑時為同相信號，所以負載兩端沒有差分電壓，從而最大限度降低了靜態(tài)功耗，并且無需外部濾波器。Maxim的免濾波器D類放大器從輸出中提取音頻信號時并不依靠外部LC濾波器，而是依靠揚聲器負載固有的電感以及人耳的聽覺特性來恢復(fù)音頻信號。揚聲器電阻(RE)和電感(LE)形成一個1階低通濾波器，其截止頻率為：
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