為便攜式電子設(shè)備設(shè)計(jì)D類音頻放大器

　　不同含義的效率

　　D類音頻放大器最具吸引力的特性是高效率。音頻放大器的效率有多種含義不同的效率，傳統(tǒng)定義是輸出電功率與總輸入功率之比。對于音頻放大器，轉(zhuǎn)換為可聽聲音的電功率與總輸入功率之比需要最大，這引出了另一個(gè)含義的效率。請注意這兩個(gè)效率定義之間的差別：

　　A.總電氣效率=輸出功率/輸入功率;

　　B. 可聽聲音電氣效率=可聽聲音電氣輸出功率/輸入功率。

　　音頻電氣效率總是低于總電氣效率，D類音頻放大器尤其如此。

　　下面是一些提高可聽聲音電氣效率的常用方法：

　　一、不要使用低于揚(yáng)聲器響應(yīng)頻率范圍的信號來驅(qū)動揚(yáng)聲器。例如，大多數(shù)手機(jī)使用的小尺寸揚(yáng)聲器不能有效地響應(yīng)低于400Hz的信號，而音頻信號源可能輸出低至30Hz的頻率分量。用低于該頻率的信號驅(qū)動這些揚(yáng)聲器，不僅會浪費(fèi)電能和降低可聽聲音電氣效率，而且還會因?yàn)閷P(yáng)聲器驅(qū)動到線性位移范圍之外而增大揚(yáng)聲器非線性產(chǎn)生的失真。由于大多數(shù)音頻信號源發(fā)出的最低信號頻率低于400Hz，因此需在音頻放大器前面放置高通濾波器。可利用輸入耦合電容和放大器的固定輸入阻抗簡單地形成高通濾波器來加以實(shí)現(xiàn)。該濾波器的截止頻率可設(shè)置為揚(yáng)聲器低端截止頻率的幾分之一。

　　二、不要使用高于揚(yáng)聲器高端截止頻率的信號來驅(qū)動揚(yáng)聲器。對于手機(jī)中使用的典型小尺寸揚(yáng)聲器，這個(gè)頻率在4KHz到10KHz之間，而有些音頻信號源的信號最高頻率可高達(dá)20kHz。以高于這個(gè)頻率的信號驅(qū)動這些揚(yáng)聲器不僅會浪費(fèi)電能和降低可聽聲音電氣效率，而且也使音頻信號的波峰因數(shù)(峰值/RMS值)很高，增大了輸出信號被輸出級截?cái)嘁灾略黾邮д娴目赡苄?。為了防止信號源的高端信號頻率高于揚(yáng)聲器的高端截止頻率，可在信號源和音頻放大器輸入之間插入低通濾波器，它可以是簡單的RC濾波器。將低通濾波器放在輸出級之后效果不好，由于信號的波峰因數(shù)高，信號可能在到達(dá)低通濾波器之前已被輸出級截?cái)唷?/p>

　　三、盡量減小揚(yáng)聲器中的開關(guān)頻率電流。依賴于D類放大器使用的調(diào)制方案，揚(yáng)聲器兩端的差分電壓在開關(guān)頻率下變化幅度很大。應(yīng)選擇具有“無濾波”調(diào)制方案且開關(guān)頻率足夠高的放大器，否則，需在放大器輸出端用外部電感濾掉開關(guān)頻率分量。8Ω手機(jī)揚(yáng)聲器的典型固有電感在10μH到15μH之間，當(dāng)開關(guān)頻率為1MHz時(shí)，15μH電感與8Ω直流電阻的總阻抗為94.6Ω。SSM2301/2302/2304/2306系列產(chǎn)品使用Σ-Δ脈沖密度調(diào)制(PDM)，開關(guān)頻率為1.8MHz。這種調(diào)制方案在揚(yáng)聲器兩端產(chǎn)生的開關(guān)頻率電壓較低，而高開關(guān)頻率使揚(yáng)聲器能利用固有電感有效地阻斷開關(guān)信號，因而這些器件無需使用外部電感就可把揚(yáng)聲器中的開關(guān)頻率電流保持在低水平。

　　將電磁干擾降至最低