隨sui著zhe音yin頻pin市shi場chang對dui放fang大da器qi性xing能neng需xu求qiu的de不bu斷duan變bian化hua，音yin頻pin放fang大da器qi電dian路lu結jie構gou已yi經jing取qu得de了le很hen大da進jin步bu。所suo以yi，設she計ji者zhe必bi須xu了le解jie可ke選xuan用yong的de音yin頻pin放fang大da器qi類lei型xing及ji其qi特te點dian。這zhe是shi確que保bao選xuan擇ze最zui佳jia音yin頻pin放fang大da器qi的de唯wei一yi方fang法fa。本ben文wen中zhong
，我wo們men介jie紹shao當dang今jin可ke用yong的de各ge種zhong音yin頻pin放fang大da器qi的de最zui重zhong要yao特te點dian：A類、B類、AB類、D類、G類、DG類和H類。

 

 

最簡單的音頻放大器為A類放大器。A類放大器具有導通的輸出晶體管(圖1)，與輸出信號波形無關。A類音頻放大器的線性度最好，但效率較低。這類放大器用於要求高線性度並且可用功率能滿足要求的應用。

 

圖1. A類音頻放大器通常具有高線性度
，但效率較低。

 

 

B類放大器采用推挽式放大器結構。B類放大器的輸出采用正向和反向晶體管。為複現輸入信號，每個晶體管僅在信號波形的半周期(180°)期間導通(圖2)。這允許放大器在空閑時為零電流
，因此比A類放大器的效率高。

 

B類放大器是一種折衷：效率提高
，音頻質量下降。這是因為存在一個交越點，兩個晶體管都從導通狀態跳變為關斷狀態。眾所周知
，B類音頻放大器在處理低電平信號時存在交越失真

，不適合低功率應用。

 

圖2 .B類音頻放大器中
，輸出晶體管僅在信號波形的半周期(180°)期間導通。為放大整個信號，使用兩個晶體管，其中一個在正向輸出信號導通，另一個在負向輸出信號導通。

 

 

介於A類和B類放大器結構之間的是AB音頻放大器。AB類放大器具有A類放大器結構的音質
，同時具有B類放大器的效率。這種性能是采用以下方法實現的：將兩個晶體管偏置到導通接近於零的信號輸出
，即B類放大器開始呈現非線性的點(圖3)。對於小信號，兩個晶體管均導通，作用相當於A類放大器
；對於大信號偏移，每半個波形周期內隻有一個晶體管導通，因此像B類放大器一樣工作。

 

AB類揚聲器放大器具有高信噪比(SNR)、低THD+N，典型效率高達65%，使其成為高保真揚聲器驅動器的理想選擇。MAX98309和MAX98310等AB類放大器被廣泛用於便攜式媒體播放器、數碼相機
、平板電腦和電子書閱讀器等必須保證高保真的設備。有些耳機放大器采用BTL配置的AB類放大器結構。例如
，MAX97220A耳機放大器在整個音頻頻率內具有優異的低THD+N性能，同時輸出高達125mW的功率。MAX97220A是當今世界上應用最廣泛的AB類耳機放大器之一。更多示例請參考Maxim的 AB類放大器。

 

圖3. AB類放大器將兩個晶體管偏置
，使其在信號接近零時能夠導通。所以這類放大器的效率比A類放大器高，失真比B類放大器小。

 

 

智能手機、MP3播放器和便攜式擴展塢等手持移動音頻設備的普及將功耗問題推上了風口浪尖。現在
，必須通過降低功耗來延長電池壽命。D類放大器利用脈寬調製(PWM)產生滿擺幅數字輸出信號
，利用占空比的變化表示模擬輸入信號(圖4)。由於輸出晶體管在工作期間要麼完全導通，要麼完全關閉，所以這些放大器的效率較高(往往高達90%或更高)。該方法完全避免了使用晶體管的線性區域，而晶體管線形區正是造成其它類型放大器效率較低的原因。現代的D類放大器的保真度也可媲美AB類放大器。由於D類開關放大器具有較高效率
，例如MAX98304和MAX98400A
，所以被廣泛用於便攜式應用。更多示例請參考Maxim的D類放大器。

 

圖4. D類(lei)音(yin)頻(pin)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)開(kai)關(guan)波(bo)形(xing)，頻(pin)率(lv)遠(yuan)高(gao)於(yu)需(xu)要(yao)複(fu)現(xian)的(de)最(zui)高(gao)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)。由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)晶(jing)體(ti)管(guan)在(zai)工(gong)作(zuo)期(qi)間(jian)要(yao)麼(me)完(wan)全(quan)導(dao)通(tong)，要(yao)麼(me)完(wan)全(quan)關(guan)閉(bi)，所(suo)以(yi)這(zhe)些(xie)放(fang)大(da)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)較(jiao)高(gao)。

 

 

G類放大器與AB類放大器類似，但使用兩路或多路供電電壓。G類放大器工作在低信號電平時
，選擇低電源電壓。當信號電平升高時，這些放大器自動選擇相應的電源電壓(圖5)。G類放大器僅在必要時使用最高電源電壓，而AB類放大器始終使用最高電源電壓，所以G類放大器的效率高於AB類放大器。

 

便攜式音頻應用中有一個常見的問題：可供揚聲器放大器使用的電源電壓是有限的。G類功率放大器利用電荷泵將電源升壓，從而解決了電源電壓問題。例如，MAX9730揚聲器放大器為傳統的動態揚聲器進行優化，而MAX9788揚聲器放大器設計用於陶瓷揚聲器。更多示例請參考Maxim的G類放大器。

 

圖5. G類放大器僅在必要時使用最高電源電壓
，所以其效率高於AB類放大器。

 

 

DG類放大器利用PWM產生滿擺幅、占空比可變的數字輸出信號。在這方麵
，DG類放大器與D類放大器相同。然而，DG類放大器也使用多電平輸出級檢測輸出信號的幅值(圖6)
；然後根據需要切換電源軌，以更高效率提供要求的功率。DG類放大器，例如MAX98308，采用與D類放大器結構相同的雙電源概念，獲得更高的效率。更多示例請參考Maxim的DG類放大器。

 

圖6. DG類放大器檢測輸出信號的幅值，然後根據需要切換電源軌，以更高的效率提供需要的功率。

 

 

H類放大器調製其電源電壓，最大程度減小輸出級的壓降。實現方法包括從使用多個分立式電壓到無限可調電源等。盡管與G類放大器降低輸出器件功耗的技術相類似
，但H類放大器結構不要求多個電源(圖7)。

 

H類放大器一般比其它音頻放大器設計更複雜。這些放大器要求精確的控製電路，以預測和控製電源電壓。音頻編解碼IC，例如MAX98090和MAX98091
，集成了AB類耳機放大器和H類電源結構
，實現了極低功耗、提供了完備的音頻方案。更多示例請參考Maxim的H類放大器。

 

圖7. H類音頻放大器降低了輸出器件的功耗，放大器的工作效率與優化的AB類放大器相當
，而與輸出功率無關。

 

 

本ben文wen簡jian要yao介jie紹shao了le當dang今jin設she計ji中zhong常chang用yong的de多duo種zhong音yin頻pin放fang大da器qi。顯xian而er易yi見jian，無wu論lun為wei何he種zhong類lei型xing的de設she備bei設she計ji音yin頻pin電dian路lu，都dou應ying該gai嚴yan格ge確que定ding最zui適shi合he具ju體ti應ying用yong的de音yin頻pin放fang大da器qi結jie構gou。充chong分fen了le解jie不bu同tong類lei型xing的de音yin頻pin放fang大da器qi，將jiang有you助zhu於yu選xuan擇ze最zui適shi合he設she計ji的de音yin頻pin放fang大da器qi。