數(shù)字功率放大器(04-100)

　　前言

　　現(xiàn)代高保真立體聲系統(tǒng)都采用數(shù)字信號(hào)音源：諸如激光唱片(CD)、數(shù)字錄音帶(DAT)、數(shù)字音頻廣播(DAB)等。數(shù)字語音和樂音信號(hào)通常是脈沖編碼調(diào)制的，具有12位，16位或更高的分辨率，取樣頻率分別為32KHz(DAB)；44.1KHz(CD)；48KHz(DAT)。對(duì)這些數(shù)字信號(hào)，傳統(tǒng)的方法是將它送到D/A變換器變換成模擬信號(hào)，經(jīng)低通濾波后再送至模擬功率放大器來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的揚(yáng)聲器。

　　數(shù)字信號(hào)在存儲(chǔ)、傳輸和處理方面的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的，數(shù)字系統(tǒng)的保真度、可靠性和經(jīng)濟(jì)性大大超過了模擬系統(tǒng)。因此，在信號(hào)鏈最后一環(huán)，即功率放大級(jí)，采用數(shù)字技術(shù)也是順理成章的。一個(gè)顯而易見的數(shù)字功放方案可以采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)，其簡(jiǎn)化的方框圖如圖1所示。一個(gè)低功率音頻信號(hào)(該信號(hào)可以是模擬的也可以是數(shù)字的)，送入脈寬調(diào)制器，它產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制PWM波形，對(duì)它進(jìn)行功率放大，放大后的PWM信號(hào)再加到PWM解調(diào)器(通常是一個(gè)低通濾波器)，最終得到一個(gè)功率音頻信號(hào)。這類功率放大器也稱為D類放大器。

　　PWM放大器最重要特性是簡(jiǎn)化了功率放大過程。就二進(jìn)脈沖信號(hào)放大而言，功率放大過程簡(jiǎn)化為高功率DC電壓源和由低功率PWM信號(hào)控制的開關(guān)電路，如圖2所示。圖中LC低通濾波器取代了PWM解調(diào)器；電阻RL是負(fù)載電阻，就是揚(yáng)聲器。在實(shí)際電路中，開關(guān)用兩個(gè)快速功率MOSFET構(gòu)成，為了避免在準(zhǔn)靜態(tài)工作時(shí)負(fù)載上產(chǎn)生直流偏移，可以采用橋式結(jié)構(gòu)。