服务热线:4008-368-078   中文  ENGLISH

关键字

技术支持1 -> 技术资料库 -> D 类音频功率放大器的评估及应用

字号:   

D 类音频功率放大器的评估及应用

浏览次数: 日期:2011-08-03

现今几类基本功放拓扑中,AB 类功率放大器已经被广泛的应用于各种音频

品,包括手机、mp3 播放器和 PMP 系统中。考虑到 AB 类功率放大器能够提供高

品质的信号放大性能,因此非常适合耳机和一些小功率喇叭的应用。但是由于更多、

更新的便携式产品对多媒体功能有着更高的要求,立体声音频,3D 环绕音效以及大

音量输出已逐渐成为新一代便携式多媒体产品必不可少的功能。更小的外形设计、

使用更薄的电池、较低的效率成为 AB 类功率放大器的致命弱点。为了解决节能和

大功率音频输出之间的矛盾,D 类功放较之 AB 类在效率上有了很大的提升,已逐

步应用在一些高端产品中。下面将简单介绍 D 类功放的工作原理,以及基本的测试

方法。

以安森美半导体公司 NCP2820 为例,D 类功率放大器使用完全不同于 AB

的工作模式,如图 1 所示,NCP2820 内部由三部分组成:预放大、采样及脉宽调

制和 H 型功率输出部分。

预放大,由一个全差分模拟运放构成,对输入的差分信号做相应的放大,增益

由内部固定阻值的电阻 Rf 除以 Ri 得来。Ci Ri 构成一个低通滤波电路,隔离输入

信号中不需要的直流部分。由于 NCP2820 使用了全差分运放,所以如果输入为全

差分信号, Ci 也可以省略。

采样及脉宽调制,把预放大以后的信号和一个 250kHz 的三角波相比较后形成

一个 250kHz 脉宽调制的方波信号。每个脉冲的宽度实时体现了输入信号的幅度。

H 型输出电路,如图 1 中显示由两对 MOSFET 构成,并由前级产生的脉冲信

号驱动。产生具有功率输出的脉冲信号到负载扬声器。现在普遍应用的 8Ω 动圈式

扬声器,其内部线圈具有近似 15mH 感抗和本身 8Ω 的阻抗构成解调电路,可以把

脉冲方波还原成模拟信号。这也是为什么不需要在输出端外加低通滤波器做解调电

路的原因。

NCP2820 使用了 1.5mm×1.5mm flip-chip 的小型封装,以及很少的外部器件,

使电路设计更为简单,电路板布线也更为方便。但这里需要强调的是由于 D 类功放

的输出为近似 250kHz 的脉冲波形,所以在布线时,尽量使功放靠近扬声器,以避

免不必要的噪声和干扰。

工程师在对 AB 类功放进行测试时,可以直接用示波器探头捕捉到实际的输入

和输出波形。但是在测试 D 类功放时,由于输出不是模拟的音频信号,而是一定频

率的数字脉冲方波,这就需要附加滤波器来进行测试。图 2 D 类音频功放的测试

配置。

从工程师的角度看,THD+N(总谐波失真+噪声)和 PSRR(电源抑制比)是

相对比较重要的两个参数,这两个参数直接体现了音频放大器的性能。

3 给出了测试谐波失真+噪声的电路配置。利用音频分析仪的信号发生器可

以产生供测试用的标准正弦差分或单端信号输入到 NCP2820,并检测 NCP2820

输出端。可以按照测试设定的要求分析输入以及输出信号,并按照设定,显示出测

试结果。

              

如果设定测试输出 THD+N 性能相对输出功率时,音频分析仪的信号发生器会

在一个固定频率点上调整输入到 NCP2820 的正弦波的幅度,并且测试出在不同幅

度输入下输出信号的谐波值,依据给定负载计算出功率。这个功率值除以基带功率

就得到 THD+N 的测试结果,并以图形形式表现出来,如图 4 NCP2820 4.2V

电源电压,8Ω 负载下,得到的测试结果。可以看出 NCP2820 1W 的输出功率

下,THD+N<1%保证了输出音乐的质量

              

 

 

 

 THD+N 的性能决定了输出音质的好坏。由于 D 类功放的工作原理,因此性能

会略差于 AB 类功放。

另一个相对重要的性能参数就是 PSRR 电源抑制比,这个参数体现了功放受电

源电压波动影响的程度。在便携式无线通讯产品中显得尤为重要。

如图 6 中所示为电源抑制比测试的基本配置。可以看出和谐波失真测试不同,

此时的 NCP2820 的输入端被接到地,理想情况下 BTL 输出得到的差分信号应该为

零。但是由于电源波动会造成输出信号产生相应的波动,从而产生可以被听见的噪

声。在测量电源抑制比相对电源波动频率时,信号发生器产生一个幅度固定频率从

20Hz~20KHz 的标准正弦信号,通过 BUFFER 驱动提供 NCP2820 工作所需的直流

分量。分析仪的接受端口测试出在 20Hz~20KHz 频率下,输出信号的有效值,然后

和输入信号有效值相比较,并以图形表示出来,如图 7 dB 为单位表示的 NCP2820

的电源抑制比特性波特图。

THD+N 的性能决定了输出音质的好坏。由于 D 类功放的工作原理,因此性能

会略差于 AB 类功放。

另一个相对重要的性能参数就是 PSRR 电源抑制比,这个参数体现了功放受电

源电压波动影响的程度。在便携式无线通讯产品中显得尤为重要。

如图 6 中所示为电源抑制比测试的基本配置。可以看出和谐波失真测试不同,

此时的 NCP2820 的输入端被接到地,理想情况下 BTL 输出得到的差分信号应该为

零。但是由于电源波动会造成输出信号产生相应的波动,从而产生可以被听见的噪

声。在测量电源抑制比相对电源波动频率时,信号发生器产生一个幅度固定频率从

20Hz~20KHz 的标准正弦信号,通过 BUFFER 驱动提供 NCP2820 工作所需的直流

分量。分析仪的接受端口测试出在 20Hz~20KHz 频率下,输出信号的有效值,然后

和输入信号有效值相比较,并以图形表示出来,如图 7 dB 为单位表示的 NCP2820

的电源抑制比特性波特图。

所属类别: 技术资料库

该资讯的关键词为:

首页  关于我们  产品中心  新闻中心  自动化测试系统  人才招聘  下载中心  主要客户  联系我们
版权所有:深圳市爱普泰科电子有限公司 粤ICP备11029114号
error