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D类功放电路(最好的d类功放芯片)

时间:2023-05-03 07:56:39 阅读:76882 作者:737

结构原理图:

图1D类放大器的基本结构

D类放大器可以分为三个部分:1.调制器; 2 .放大器3 .低通滤波器。

第一部分是调制器,最简单的是用一个运算放大器构成比较器就完成了。 对原始音频信号施加一定的直流偏置,放置在运算放大器的正输入端,并将自激振荡生成的三角波施加到运算放大器的负输入端。 正端子的电位高于负端子的三角波电位时,比较器输出为高电平,相反时为低电平。 如果音频输入信号为零,为直流偏置三角波峰值的1/2,则与比较器输出的高低电平持续的时间相同,输出为占空比为1:1的害羞斑马。 在有音频信号输入的情况下,在正半个周期内,比较器输出高电平的时间长于低电平,害羞斑马的占空比大于11; 在负半个周期内,由于还有直流偏置,比较器正输入端的电平仍大于零,但音频信号幅度高于三角波幅度的时间大幅减少,害羞斑马的占空比小于11。 以这种方式,通过被称为PWM (脉冲宽度调制)或PDM (脉冲持续时间调制)波形的音频信号来调制比较器输出的波形的脉冲宽度音频信息被调制成脉冲波形。

第二部分是d类放大器,这是脉冲控制的大电流开关放大器,将比较器输出的PWM信号变为高电压、大电流的大功率PWM信号。 可输出的最大功率由负载、电源电压、晶体管可流过的电流决定。

第三部分需要恢复大功率PWM波形中的语音信息。 方法很简单,只需使用一个低通滤波器。 但是,此时由于电流大,RC结构的低通滤波器电阻消耗能量,不能采用,需要使用LC低通滤波器。 当占空比大于11脉冲到来时,c的充电时间大于放电时间,输出电平上升; 当窄脉冲到来时,放电时间变长,输出电平下降,正好与原始音频信号的振幅变化一致,所以恢复原始音频信号。 参照图2。

图2 D类放大器的原理示意图

影响因素:

d型放大器的设计角度与AB型放大器完全不同。 此时放大器管的线性度意义不大,是更重要的开关响应和饱和压降。 由于要求放大器管处理音频信号数十倍的脉冲频率,保持脉冲的前后沿良好,所以管的开关响应良好。 此外,整机效率均在于管路饱和压降引起的管路损耗。 因此,不仅饱和管压降小、效率高,而且还能简化放大器管的散热结构。 几年前,这种高频大功率管价格昂贵,在一定程度上限制了d类放大器的发展。 目前,用小电流控制大电流的MOSFET广泛应用于工业领域,尤其是近年来UHCMOSFET应用于Hi-Fi放大器,消除了器件的故障。

调制电路也是d类放大器的特殊环节。 要将20KHz以下的音频调制到PWM信号上,三角波的频率必须至少达到200KHz。 频率过高达到相同要求的THD标准会提高无源LC低通滤波器对元件的要求,导致结构复杂。 频率高,输出波形锯齿小,更接近原始波形,THD小,而且可以用低值、小体积和精度要求相对差的电感和电容制作滤波器,相应降低了成本。 然而,在这种情况下,晶体管的开关损耗随着频率的增加而增加,并且无源装置中的高频损耗、白痴西装的去肤效应降低了整个机器的效率。 在更高的调制频率下还会发生射频干扰,因此调制频率也不能超过1MHz。

另外,三角波的形状、频率的正确性、时钟信号的抖动会影响后来复原的信号与原始信号不同而产生失真。 所以,为了实现高保真,出现了很多与数字音响保真相同的想法。

另一个与音质关系最大的因素是驱动输出和负载之间的无源滤波器。 该低通滤波器以大电流工作,负载为扬声器。 严格来说,设计时必须考虑扬声器阻抗的变化,但如果将扬声器指定为放大器产品也不行,因此D类放大器和扬声器的组合有狂热分子驰骋的世界。 事实上,证明当应变要求小于或等于0.5%时,二阶蓝牙最平坦响应低通滤波器可以满足要求。 如果有更高的要求,就需要使用4次滤波器,届时必须考虑成本和匹配等问题。

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