關(guān)于開環(huán)閉環(huán)D類放大器

　　討論如何彌補(bǔ)PSRR測(cè)量方法的一些不足之前，讓我們首先討論一下反饋功能。如果您是喝著咖啡，一直跟隨本文的討論，那么您就不會(huì)為D類放大器本身存在的一些電源噪聲問題感到吃驚了。如果不是反饋功能，其便是一個(gè)嚴(yán)重的問題。(高端音頻應(yīng)用中，開環(huán)放大器聽起來(lái)不錯(cuò)，但那是另外一種情況了。它們一般都擁有非常穩(wěn)定、高性能的電源和極高的成本目標(biāo)。)為了補(bǔ)償電源噪聲敏感度，設(shè)計(jì)人員會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)具有高穩(wěn)定電源的系統(tǒng)(會(huì)增加成本)，或者使用一個(gè)具有反饋功能的D類放大器(也稱作閉環(huán)放大器)。

　　當(dāng)今，消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)上大多數(shù)模擬輸入D類放大器均為閉環(huán)。但是，數(shù)字輸入I2S放大器卻是另外一種情況。I2S放大器直接通過一條數(shù)字總線連接音頻處理器或音頻源。通過去除不必要的數(shù)模轉(zhuǎn)換，不但可降低成本而且還可提高性能。遺憾的是，今天的市場(chǎng)上并沒有很多閉環(huán)I2S放大器，因?yàn)闃?gòu)建一個(gè)對(duì)PWM輸出采樣并將其同輸入I2S數(shù)字音頻流相加的反饋環(huán)路，是一件十分困難的事情。在模擬反饋系統(tǒng)中，您可將模擬輸出同模擬輸入相加，因此實(shí)施起來(lái)更為容易。但是，隨著I2S市場(chǎng)的發(fā)展，大多數(shù)I2S放大器都應(yīng)遵循與模擬輸入放大器一樣的發(fā)展道路，并采用反饋架構(gòu)。

　　很明顯，對(duì)于BTLD類放大器來(lái)說(shuō)，PSRR并不是一種有效的電源抑制性能測(cè)量方法。那么，接下來(lái)做什么呢?還是回到那個(gè)生動(dòng)形象的聲音術(shù)語(yǔ)互調(diào)。我們需要測(cè)量播放音頻時(shí)產(chǎn)生的互調(diào)失真及其相應(yīng)的THD+N變量曲線。在這樣做以前，讓我們轉(zhuǎn)回到SE架構(gòu)。在SE架構(gòu)中，不管它是AB類、D類還是Z類放大器，您都得不到BTL架構(gòu)的抵消效果，因?yàn)閾P(yáng)聲器的一端被連接到放大器，而另一端則接地。因此，在SE架構(gòu)中，傳統(tǒng)的PSRR測(cè)量方法具有較好的電源噪聲抑制指示，而不管是AB類還是D類放大器。

　　現(xiàn)在，讓我們進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室中獲得一些數(shù)據(jù)。下面是一系列測(cè)量法，其中我們?cè)谝粋€(gè)開環(huán)和閉環(huán)I2S放大器中分析和對(duì)比了電源紋波IMD。將一個(gè)1kHz數(shù)字聲調(diào)注入到放大器的輸入端，同時(shí)將一個(gè)100Hz、500mVpp的紋波信號(hào)注入到電源。通過使用一個(gè)帶音頻精確度內(nèi)建FFT函數(shù)的差分輸出FFT來(lái)觀察IMD。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示一個(gè)閉環(huán)I2S放大器的IMD測(cè)量時(shí)，1kHz輸入信號(hào)時(shí)幾乎不存在邊帶。該反饋環(huán)路正出色地抑制互調(diào)失真。

　　另一個(gè)實(shí)驗(yàn)顯示了相同的IMD測(cè)量方法，但這次針對(duì)的是一個(gè)I2S開環(huán)放大器。900Hz和1.1kHz邊帶均非常明顯，因?yàn)闆]有反饋抑制IMD。

　　但是就音頻質(zhì)量而言，IMD并非是一種能夠給您諸多定性方法的簡(jiǎn)單的測(cè)量方法。一種選擇是進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，但現(xiàn)在卻是對(duì)THD+N變量曲線進(jìn)行測(cè)量，這也正是我們要在后面兩個(gè)測(cè)量方法中做的。利用一個(gè)1kHz數(shù)字音頻信號(hào)和500mVpp電源紋波對(duì)THD+N進(jìn)行測(cè)量。電源紋波頻率在50Hz到1kHz范圍內(nèi)變化。

　　圖2中，觀察不同電源紋波頻率下開環(huán)部分的THD+N掃描。紅線表示電源沒有紋波的放大器性能，其代表理想狀況。其它曲線代表50Hz到1kHz之間變化的紋波頻率。請(qǐng)注意，紋波頻率增加時(shí)，失真影響的頻率帶寬也同時(shí)增加。請(qǐng)注意，開環(huán)性能在穩(wěn)定電源環(huán)境中較好，但是這會(huì)增加成本，并且會(huì)在當(dāng)今這個(gè)消費(fèi)類電子產(chǎn)品激烈競(jìng)爭(zhēng)的世界中處于不利地位。

　　觀察圖3所示的相同THD+N掃描，但現(xiàn)在針對(duì)的是閉環(huán)放大器。反饋功能將抑制互調(diào)失真，因此您沒有看到任何紋波噪聲對(duì)音頻性能的影響。

　　結(jié)論

　　本文中，我們回顧了測(cè)量PSRR的傳統(tǒng)方法，并說(shuō)明