音頻放大器的目的是以要求的音量和功率水平在發聲輸出元件上重新產生真實、高效和低失真的輸入音頻信號。音頻頻率範圍約為20 Hz～20 kHz，因此放大器必須在此頻率範圍內具有良好的頻率響應(當驅動頻帶有限的揚聲器時頻率範圍減小
，例如
，低音揚聲器或高音揚聲器)。輸出功率能力根據應用情況變化範圍很寬，從數毫瓦(mW)的耳機
，幾瓦(W)的電視(TV)或個人計算機(PC)音頻，幾十瓦的“迷你”家庭音響和汽車音頻，到幾百瓦和幾百瓦以上大功率的家用和商用音響係統，以及劇場或音樂廳音響係統。

 

一種音頻放大器的直接模擬實現使用晶體管在線性工作方式下產生一個與輸入電壓成比例的輸出電壓。正向電壓增益通常很高(至少40 dB)。如(ru)果(guo)正(zheng)向(xiang)增(zeng)益(yi)是(shi)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，那(na)麼(me)總(zong)的(de)環(huan)路(lu)增(zeng)益(yi)也(ye)會(hui)很(hen)高(gao)。經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)，因(yin)為(wei)高(gao)環(huan)路(lu)增(zeng)益(yi)可(ke)以(yi)改(gai)善(shan)性(xing)能(neng)，抑(yi)製(zhi)由(you)於(yu)正(zheng)向(xiang)路(lu)徑(jing)中(zhong)線(xian)性(xing)誤(wu)差(cha)造(zao)成(cheng)的(de)失(shi)真(zhen)，並(bing)且(qie)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)電(dian)源(yuan)抑(yi)製(zhi)(PSR)減少電源噪聲。

 

 

在傳統晶體管放大器中，輸出級包含提供瞬時連續輸出電流的晶體管。實現音頻係統放大器許多可能的類型包括A類放大器
，AB類放大器和B類放大器。與D類放大器設計相比較，即使是最有效的線性輸出級，它們的輸出級功耗也很大。這種差別使得D類放大器在許多應用中具有顯著的優勢
，因為低功耗產生熱量較少，節省印製電路板(PCB)麵積和成本
，並且能夠延長便攜式係統的電池壽命。

 

 

線性放大器輸出級直接連接到揚聲器(有些情況下通過電容器連接)。如果輸出級使用雙極性結型晶體管(BJT)
，它們通常工作在線性方式下，具有大的集射極電壓。輸出級也可以用互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管實現，如圖1所示。

  

圖1. CMOS線性輸出級

 

功率消耗在所有線性輸出級，因為產生輸出電壓VOUT的過程中不可避免地會在至少一個輸出晶體管內造成非零的IDS和VDS。功耗大小主要取決於對輸出晶體管的偏置方法。

 

A類放大器拓撲結構使用一隻晶體管作為直流(DC)電流源
，能夠提供揚聲器需要的最大音頻電流。A類放大器輸出級可以提供優良的音質，但功耗非常大


，因為通常有很大的DC偏置電流流過輸出級晶體管(這是我們不期望的)
，而沒有提供給揚聲器(這是我們期望的)。

 

B類放大器拓撲結構沒有DC偏pian置zhi電dian流liu，所suo以yi功gong耗hao大da大da減jian少shao。其qi輸shu出chu晶jing體ti管guan是shi以yi推tui拉la方fang式shi獨du立li控kong製zhi
，從cong而er允yun許xu高gao端duan晶jing體ti管guan為wei揚yang聲sheng器qi提ti供gong正zheng電dian流liu
，而er低di端duan晶jing體ti管guan吸xi收shou負fu電dian流liu。由you於yu隻zhi有you信xin號hao電dian流liu流liu過guo晶jing體ti管guan
，因yin而er減jian少shao了le輸shu出chu級ji功gong耗hao。但dan是shiB類放大器電路的音質較差，因為當輸出電流過零點和晶體管在通斷狀態之間切換時會造成線性誤差(交越失真)。

 

AB類放大器是A類放大器和B類放大器的組合折衷，它也使用DC偏置電流，但它遠小於單純的A類放大器。小的 DC偏置電流足以防止交越失真
，從而能提供良好的音質。其功耗介於A類放大器和B類放大器之間，但通常更接近於B類放大器。與B類放大器電路類似，AB類放大器也需要一些控製電路以使其提供或吸收大的輸出電流。

 

不幸的是
，即使是精心設計AB類(lei)放(fang)大(da)器(qi)也(ye)有(you)很(hen)大(da)的(de)功(gong)耗(hao)，因(yin)為(wei)其(qi)中(zhong)等(deng)範(fan)圍(wei)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)通(tong)常(chang)遠(yuan)離(li)正(zheng)電(dian)源(yuan)或(huo)負(fu)電(dian)源(yuan)。由(you)於(yu)漏(lou)源(yuan)極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)壓(ya)降(jiang)很(hen)大(da)，所(suo)以(yi)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)瞬(shun)時(shi)功(gong)耗(hao)IDS×VDS。

 

D類放大器由於具有不同的拓撲結構(見圖2)，其功耗遠小於上麵任何一類放大器。D類lei放fang大da器qi的de輸shu出chu級ji在zai正zheng電dian源yuan和he負fu電dian源yuan之zhi間jian切qie換huan從cong而er產chan生sheng一yi串chuan電dian壓ya脈mai衝chong。這zhe種zhong波bo形xing有you利li於yu降jiang低di功gong耗hao
，因yin為wei當dang輸shu出chu晶jing體ti管guan在zai不bu導dao通tong時shi具ju有you零ling電dian流liu，並bing且qie在zai導dao通tong時shi具ju有you很hen低di的deVDS，因而產生較小的功耗IDS×VDS。

  

圖2. D類開環放大器框圖

 

由(you)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)不(bu)是(shi)脈(mai)衝(chong)串(chuan)
，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)包(bao)括(kuo)一(yi)個(ge)調(tiao)製(zhi)器(qi)將(jiang)音(yin)頻(pin)輸(shu)入(ru)轉(zhuan)換(huan)為(wei)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)。脈(mai)衝(chong)的(de)頻(pin)率(lv)成(cheng)分(fen)包(bao)括(kuo)需(xu)要(yao)的(de)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)和(he)與(yu)調(tiao)製(zhi)過(guo)程(cheng)相(xiang)關(guan)的(de)重(zhong)要(yao)的(de)高(gao)頻(pin)能(neng)量(liang)。經(jing)常(chang)在(zai)輸(shu)出(chu)級(ji)和(he)揚(yang)聲(sheng)器(qi)之(zhi)間(jian)插(cha)入(ru)一(yi)個(ge)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)以(yi)將(jiang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)(EMI)減至最小
，並且避免以太多的高頻能量驅動揚聲器。為了保持開關輸出級的功耗優點
，要求該濾波器(見圖3)是無損的(或接近於無損)。低通濾波器通常采用電容器和電感器
，隻有揚聲器是耗能元件。

  

圖3. 差分開關輸出級和LC低通濾波器

 

圖4是A類放大器和B類放大器輸出級功耗(PDISS)的理想值與 AD1994 D類放大器輸出級功耗的測量值的比較。圖中的曲線是指給定的音頻正弦波信號的輸出級功率與揚聲器提供的負載功率(PLOAD)之間的關係。其中負載功率相對最大負載(PLOAD max)功率水平歸一化，箝位的正弦波信號保證10%總諧波失真(THD)。圖中的垂直線表示PLOAD開始箝位的位置。

  

 

圖4. A類、B類放大器和D類放大器輸出級的功耗比較

 

可以看出
，對於多種負載其功耗明顯不同，尤其是在高端和中端值負載條件下。在箝位開始之初，D類放大器輸出級的功耗約是B類放大器的1/2.5，是A類放大器的1/27。應當注意，消耗在A類放大器輸出級的功率比傳遞到揚聲器的功耗大
，這是使用大的DC偏置電流的結果。

 

輸出級功率效率Eff定義如下：

  

 

在箝位開始之初，A類放大器的Eff= 25%，B類放大器的Eff=78.5%

，D類放大器的Eff=90%(見圖5)。對於A類放大器和B類放大器，這些最佳例證經常在教科書中引用。

  

 

圖5. A類
、B類和D類放大器輸出級的功率效率比較                

 

功耗和功率效率的差異在中等功率水平處很大。這對於音頻很重要，因為大音量音樂的長期平均功率水平要比達到PLOAD max的瞬時峰值水平低很多(為其1/5到1/20，取決於音樂類型)。因而，對於音頻放大器，[PLOAD = 0.1×PLOAD max] 是一個合理的平均功率水平，按照這個功率水平評估PDISS。在這個功率水平，D類放大器輸出級的功耗是B類放大器的1/9，是A類放大器的1/107。

 

對於10 W PLOAD max的音頻放大器，1 W的平均PLOAD認為是保真音頻功率水平。在這種條件下，D類放大器輸出級內部功耗為282 mW，對於B類放大器為2.53 W
，對於A類放大器為30.2 W。在這種情況下，D類放大器的效率從高功率條件下的90%減少到78%。但即使是78%也要遠優於B類放大器和A類放大器，它們的效率分別為28%和3%。

 

這些差別對於係統設計具有重要的影響。對於1 Wyishangdegonglvshuiping，xianxingshuchujideguodadegonghaoyaoqiucaiyongyouxiaodesanrefangfayibimianbukejieshoudefare
，tongchangshishiyongdajinshubanzuoweisanreban，huoyongfengshancujinfangdaqikongqisanre。ruguofangdaqishijichengdianlu(IC)，就可能需要大尺寸、高成本的增強散熱封裝以促進熱傳導。這些考慮在消費類產品中很麻煩，例如平板電視，其印製電路板麵積(PCB)麵積很寶貴，或汽車音響
，其發展趨勢是在固定空間內增加通道數。

 

對於1 W以下的功率水平
，處理浪費的功率可能比處理散熱還困難。如果是電池供電，線性放大器輸出級消耗電池電荷要比D類放大器快。在上麵的例子中，D類放大器輸出級耗費的電源電流是B類放大器的1/2.8
，是A類放大器的1/23.6，因此它們用於蜂窩電話，PDA和MP3播放器等產品在電池的壽命方麵有很大差別。

 

迄今為止，我們為了簡單起見，隻是專門注重放大器輸出級的分析。但是當考慮放大器係統中所有功耗時，線性放大器要比低輸出功率D 類放大器更有利。原因是在低功率水平條件下，產生和調製開關波形所需要的功率會很大。因而
，精心設計的低中功率的AB類放大器的寬係統靜態功耗優勢使得它們可與D類放大器相競爭。雖然對於寬的輸出功率範圍

，毫無疑問D類放大器具有低功耗優勢。

 

 

圖3示出D類放大器中輸出晶體管和LC濾波器的差分實現。這個H橋具有兩個半橋開關電路
，它們為濾波器提供相反極性的脈衝，其中濾波器包含兩個電感器
、兩個電容器和揚聲器。每個半橋包含兩個輸出晶體管，一個是連接到正電源的高端晶體管MH，另一個是連接到負電源的低端晶體管ML。圖3中示出的是高端pMOS晶體管。經常采用高端nMOS晶體管以減小尺寸和電容

，但需要特殊的柵極驅動方法控製它們(見深入閱讀資料1)。

 

全H橋電路通常由單電源(VDD)供電，接地端用於接負電源端(VSS)。對於給定的VDD和VSS
，H橋(qiao)電(dian)路(lu)的(de)差(cha)分(fen)方(fang)式(shi)提(ti)供(gong)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)是(shi)單(dan)端(duan)方(fang)式(shi)的(de)兩(liang)倍(bei)
，並(bing)且(qie)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)是(shi)其(qi)四(si)倍(bei)。半(ban)橋(qiao)電(dian)路(lu)可(ke)由(you)雙(shuang)極(ji)性(xing)電(dian)源(yuan)或(huo)單(dan)極(ji)性(xing)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)
，但(dan)單(dan)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)會(hui)對(dui)DC偏置電壓產生潛在的危害，因為隻有VDD/2電壓施加到過揚聲器
，除非加一個隔直電容器。

 

“激勵”的半橋電路電源電壓總線可以超過LC濾波器的大電感器電流產生的標稱值。在VDD和VSS之間加大的去耦電容器可以限製激勵dV/dtdeshuntaibianhua。quanqiaodianlubushouzongxianjilideyingxiang，yinweidianganqidianliucongyigebanqiaoliuru，conglingyigebanqiaoliuchu，congershibendidianliuhuanluduidianyuanganraojixiao。

 

 

雖然利用D類放大器的低功耗優點有力推動其音頻應用，但是有一些重要問題需要設計工程師考慮，包括：

 

● 輸出晶體管尺寸選擇

 

● 輸出級保護

 

● 音質

 

● 調製方法

 

● 抗電磁幹擾(EMI)

 

● LC濾波器設計

 

● 係統成本

 

 

選擇輸出晶體管尺寸是為了在寬範圍信號調理範圍內降低功耗。當傳導大的IDS時保證VDS很小，要求輸出晶體管的導通電阻(RON)很小(典型值為0.1Ω～0.2Ω)。但這要求大晶體管具有很大的柵極電容(CG)。開關電容柵極驅動電路的功耗為CV2f
，其中C是電容
，V是充電期間的電壓變化，f是開關頻率。如果電容或頻率太高
，這個“開關損耗”就會過大，所以存在實際的上限。因此，晶體管尺寸的選擇是傳導期間將IDS×VDS損(sun)失(shi)降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao)與(yu)將(jiang)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao)之(zhi)間(jian)的(de)一(yi)個(ge)折(zhe)衷(zhong)。在(zai)高(gao)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)情(qing)況(kuang)下(xia)，功(gong)耗(hao)和(he)效(xiao)率(lv)主(zhu)要(yao)由(you)傳(chuan)導(dao)損(sun)耗(hao)決(jue)定(ding)

，而(er)在(zai)低(di)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)情(qing)況(kuang)下(xia)，功(gong)耗(hao)主(zhu)要(yao)由(you)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)決(jue)定(ding)。功(gong)率(lv)晶(jing)體(ti)管(guan)製(zhi)造(zao)商(shang)試(shi)圖(tu)將(jiang)其(qi)器(qi)件(jian)的(de)RON×CG減至最小以減少開關應用中的總功耗
，從而提供開關頻率選擇上的靈活性。

 

 

輸出級必須加以保護以免受許多潛在危險條件的危害：

 

過熱： 盡管D類lei放fang大da器qi輸shu出chu級ji功gong耗hao低di於yu線xian性xing放fang大da器qi，但dan如ru果guo放fang大da器qi長chang時shi間jian提ti供gong非fei常chang高gao的de功gong率lv
，仍reng會hui達da到dao危wei害hai輸shu出chu晶jing體ti管guan的de水shui平ping。為wei了le防fang止zhi過guo熱re危wei險xian，需xu要yao溫wen度du監jian視shi控kong製zhi電dian路lu。在zai簡jian單dan的de保bao護hu方fang案an中zhong
，當dang通tong過guo一yi個ge片pian內nei傳chuan感gan器qi測ce量liang的de溫wen度du超chao過guo熱re關guan斷duan安an全quan閾yu值zhi時shi
，輸shu出chu級ji關guan斷duan
，並bing且qie一yi直zhi保bao持chi到dao冷leng卻que下xia來lai。除chu了le簡jian單dan的de有you關guan溫wen度du是shi否fou已yi經jing超chao過guo關guan斷duan閾yu值zhi的de二er進jin製zhi指zhi示shi以yi外wai，傳chuan感gan器qi還hai可ke提ti供gong其qi它ta的de溫wen度du信xin息xi。通tong過guo測ce量liang溫wen度du

，控kong製zhi電dian路lu可ke逐zhu漸jian減jian小xiao音yin量liang水shui平ping，減jian少shao功gong耗hao並bing且qie很hen好hao地di將jiang溫wen度du保bao持chi在zai限xian定ding值zhi範fan圍wei內nei，而er不bu是shi在zai熱re關guan斷duan期qi間jian強qiang製zhi不bu發fa出chu聲sheng音yin。

 

輸出晶體管過流： 如果輸出級和揚聲器端正確連接，輸出晶體管呈低導通電阻狀態不會出現問題，但如果這些結點不注意與另一個結點或正、fudianyuanduanlu，huichanshengjudadedianliu。ruguobujinghezha
，zhegedianliuhuipohuaijingtiguanhuowaiweidianlu。yinci
，xuyaodianliujianceshuchujingtiguanbaohudianlu。zaijiandanbaohufanganzhong
，ruguoshuchudianliuchaoguoanquanyuzhi，shuchujiguanduan。zaibijiaofuzadefanganzhong。

 

電dian流liu傳chuan感gan器qi輸shu出chu反fan饋kui到dao放fang大da器qi中zhong
，試shi圖tu限xian製zhi輸shu出chu電dian流liu到dao一yi個ge最zui大da安an全quan水shui平ping，同tong時shi允yun許xu放fang大da器qi連lian續xu工gong作zuo而er無wu須xu關guan斷duan。在zai這zhe個ge方fang案an中zhong，如ru果guo限xian流liu保bao護hu無wu效xiao，最zui後hou的de手shou段duan是shi強qiang製zhi關guan斷duan。有you效xiao的de限xian流liu器qi還hai可ke在zai由you於yu揚yang聲sheng器qi共gong振zhen出chu現xian暫zan時shi的de大da瞬shun態tai電dian流liu時shi保bao持chi放fang大da器qi安an全quan工gong作zuo。

 

欠壓： daduoshukaiguanshuchujidianluzhiyoudangzhengdianyuandianyazugougaoshicainengzhengchanggongzuo。ruguodianyuandianyataidi，chuxianqianyaqingkuang，jiuhuichuxianwenti。zhegewentitongchangtongguoqianyafengsuodianlulaichuli
，zhiyoudangdianyuandianyadayuqianyafengsuoyuzhishicaiyunxushuchujigongzuo。

 

輸出晶體管導通時序 ： MH和ML輸出級晶體管(見圖6)具有非常低的導通電阻。因此，避免MH和ML同時導通的情況很重要，因為它會產生一個從VDD到VSS的低電阻路徑通過晶體管，從而產生很大的衝擊電流。最好的情況是晶體管發熱並且消耗功率;zuihuaideqingkuangshijingtiguankenengbeihuihuai。jingtiguandexiankaihouhekongzhitongguozaiyigejingtiguandaotongzhiqianqiangzhilianggejingtiguandouduankaiyifangzhichongjidianliuqingkuangfasheng。lianggejingtiguandouduankaideshijianjiangechengweifeizhongdieshijianhuosiqushijian。

  

 

圖6. 輸出級晶體管的先合後開開關

 

 

在D類放大器中
，要獲得好的總體音質必須解決幾個問題。

 

“哢嗒”聲：當放大器導通或斷開時發出的哢嗒聲非常討厭。但不幸的是，它們易於引入到D類放大器中，除非當放大器靜噪或非靜噪時特別注意調製器狀態、輸出級時序和LC濾波器狀態。

 

信噪比(SNR)：為了避免放大器本底噪聲產生的嘶嘶聲，對於便攜式應用的低功率放大器
，SNR通常應當超過90 dB
，對於中等功率設計SNR應當超過100 dB，對於大功率設計應當超過110 dB。這對於各種放大器是可以達到的，但在放大器設計期間必須跟蹤具體的噪聲源以保證達到滿意的總體SNR。

 

失真機理： 失真機理包括調製技術或調製器實現中的非線性
，以及為了解決衝擊電流問題輸出級所采用的死區時間。

 

在D類lei調tiao製zhi器qi輸shu出chu脈mai寬kuan中zhong通tong常chang對dui包bao含han音yin頻pin信xin號hao幅fu度du的de信xin息xi進jin行xing編bian碼ma。用yong於yu防fang止zhi輸shu出chu級ji衝chong擊ji電dian流liu附fu加jia的de死si區qu時shi間jian會hui引yin入ru非fei線xian性xing時shi序xu誤wu差cha，它ta在zai揚yang聲sheng器qi產chan生sheng的de失shi真zhen與yu相xiang對dui於yu理li想xiang脈mai衝chong寬kuan度du的de時shi序xu誤wu差cha成cheng正zheng比bi。用yong於yu避bi免mian衝chong擊ji最zui短duan的de死si區qu時shi間jian對dui於yu將jiang失shi真zhen減jian至zhi最zui小xiao經jing常chang是shi最zui有you利li的de;欲了解優化開關輸出級失真性能的詳細設計方法請參看深入閱讀資料2。

 

其它失真源包括：輸出脈衝上升時間和下降時間的不匹配，輸出晶體管柵極驅動電路時序特性的不匹配，以及LC低通濾波器元器件的非線性。

 

電源抑製 (PSR)： 在圖2suoshidedianluzhong
，dianyuanzaoshengjihuzhijieouhedaoshuchuyangshengqi，juyouhenxiaodeyizhizuoyong。fashengzhezhongqingkuangshiyinweishuchujijingtiguantongguoyigefeichangdidedianzujiangdianyuanlianjiedaoditonglvboqi。lvboqiyizhigaopinzaosheng
，dansuoyouyinpinpinlvdouhuitongguo
，baokuoyinpinzaosheng。guanyuduidanduanhechafenkaiguanshuchujidianludianyuanzaoshengyingxiangdexiangxishuomingqingcankanshenruyueducailiao3。

 

如果不解決失真問題和電源問題
，就很難達到PSR優於10 dB
，或總諧波失真(THD)優於0.1%。甚至更壞的情況
，THD趨向於有害音質的高階失真。

 

幸運的是，有一些好的解決方案來解決這些問題。使用具有高環路增益的反饋(正如在許多線性放大器設計中所采用的)幫助很大。LC濾波器輸入的反饋會大大提高PSR並且衰減所有非LC濾波器失真源。LC濾波器非線性可通過在反饋環路中包括的揚聲器進行衰減。在精心設計的閉環D類放大器中
，可以達到 PSR 》 60 dB和THD 

 

圖7. PWM原理和例子

 

 

D類放大器輸出的高頻分量值得認真考慮。如果不正確理解和處理，這些分量會產生大量EMI並且幹擾其它設備的工作。

 

兩種EMI需要考慮：輻射到空間的信號和通過揚聲器及電源線傳導的信號。D類放大器調製方案決定傳導EMI和輻射EMI分量的基線譜。但是，可以使用一些板級的設計方法減少D類放大器發射的EMI，而不管其基線譜如何。

 

一條有用的原則是將承載高頻電流的環路麵積減至最小，因為與EMI相關的強度與環路麵積及環路與其它電路的接近程度有關。例如，整個LC濾波器(包括揚聲器接線)的布局應盡可能地緊密
，並且保持靠近放大器。電流驅動和返回路印製線應當集中在一起以將環路麵積減至最小(揚聲器使用雙絞線對接線很有幫助)。另(ling)一(yi)個(ge)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)地(di)方(fang)是(shi)當(dang)輸(shu)出(chu)級(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)柵(zha)極(ji)電(dian)容(rong)開(kai)關(guan)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)荷(he)。通(tong)常(chang)這(zhe)個(ge)電(dian)荷(he)來(lai)自(zi)儲(chu)能(neng)電(dian)容(rong)
，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)包(bao)含(han)兩(liang)個(ge)電(dian)容(rong)的(de)電(dian)流(liu)環(huan)路(lu)。通(tong)過(guo)將(jiang)環(huan)路(lu)麵(mian)積(ji)減(jian)至(zhi)最(zui)小(xiao)可(ke)降(jiang)低(di)環(huan)路(lu)中(zhong)瞬(shun)態(tai)的(de)EMI影響
，意味著儲能電容應盡可能靠近晶體管對它充電。

 

有時，插入與放大器電源串聯的RF扼流線圈很有幫助。正確布置它們可將高頻瞬態電流限製在靠近放大器的本地環路內，而不會沿電源線長距離傳導。

 

如果柵極驅動非重疊時間非常長

，揚聲器或LC濾lv波bo器qi的de感gan應ying電dian流liu會hui正zheng向xiang偏pian置zhi輸shu出chu級ji晶jing體ti管guan端duan的de寄ji生sheng二er極ji管guan。當dang非fei重zhong疊die時shi間jian結jie束shu時shi，二er極ji管guan偏pian置zhi從cong正zheng向xiang變bian為wei反fan向xiang。在zai二er極ji管guan完wan全quan斷duan開kai之zhi前qian
，會hui出chu現xian大da的de反fan向xiang恢hui複fu電dian流liu尖jian峰feng
，從cong而er產chan生sheng麻ma煩fan的deEMI源。通過保持非重疊時間非常短(還建議將音頻失真減至最小)使EMI減至最小。如果反向恢複方案仍不可接受，可使用肖特基(Schottky)二極管與該晶體管的寄生二極管並聯
，從而轉移電流並且防止寄生二極管一直導通。這很有幫助，因為Schottky二極管的金屬半導體結本質上不受反向恢複效應的影響。

 

具有環形電感器磁芯的LC濾波器可將放大器電流導致的雜散現場輸電線影響減至最小。在成本和EMI性xing能neng之zhi間jian的de一yi種zhong好hao的de折zhe衷zhong方fang法fa是shi通tong過guo屏ping蔽bi減jian小xiao來lai自zi低di成cheng本ben鼓gu形xing磁ci芯xin的de輻fu射she，如ru果guo注zhu意yi可ke保bao證zheng這zhe種zhong屏ping蔽bi可ke接jie受shou地di降jiang低di電dian感gan器qi線xian性xing和he揚yang聲sheng器qi音yin質zhi。

 

 

為了節省成本和PCB麵積，大多數D類放大器的LC濾波器采用二階低通設計。圖3示出一個差分式二階LC濾lv波bo器qi。揚yang聲sheng器qi用yong於yu減jian弱ruo電dian路lu的de固gu有you諧xie振zhen。盡jin管guan揚yang聲sheng器qi阻zu抗kang有you時shi近jin似si於yu簡jian單dan的de電dian阻zu，但dan實shi際ji阻zu抗kang比bi較jiao複fu雜za並bing且qie可ke能neng包bao括kuo顯xian著zhe的de無wu功gong分fen量liang。要yao獲huo得de最zui佳jia濾lv波bo器qi設she計ji效xiao果guo，設she計ji工gong程cheng師shi應ying當dang總zong是shi爭zheng取qu使shi用yong精jing確que的de揚yang聲sheng器qi模mo型xing。

 

常見的濾波器設計選擇目的是為了在所需要的最高音頻頻率條件下將濾波器響應下降減至最小以獲得最低帶寬。如果對於高達20 kHz頻率，要求下降小於1 dB，則要求典型的濾波器具有40 kHz巴特沃斯(Butterworth)響應(以達到最大平坦通帶)。對於常見的揚聲器阻抗以及標準的L值和C值

，下表給出了標稱元器件值及其相應的近似Butterworth響應：

  

 

如果設計不包括揚聲器反饋
，揚聲器THD會對LC濾波器元器件的線性度敏感。

 

電感器設計考慮因素：設計或選擇電感器的重要因素包括磁芯的額定電流和形狀
，以及饒線電阻。

 

額定電流：選xuan用yong磁ci芯xin的de額e定ding電dian流liu應ying當dang大da於yu期qi望wang的de放fang大da器qi的de最zui高gao電dian流liu。原yuan因yin是shi如ru果guo電dian流liu超chao過guo額e定ding電dian流liu閾yu值zhi並bing且qie電dian流liu密mi度du太tai高gao，許xu多duo電dian感gan器qi磁ci芯xin會hui發fa生sheng磁ci性xing飽bao和he，導dao致zhi電dian感gan急ji劇ju減jian小xiao

，這zhe是shi我wo們men所suo不bu期qi望wang的de。

 

tongguozaicixinzhouweiraoxianerxingchengdianganqi。ruguoraoxianzashuhenduo，yuzongraoxianchangduxiangguandedianzuhenzhongyao。youyugaidianzuchuanlianyubanqiaoheyangshengqizhijian
，yinerhuixiaohaoyixieshuchugonglv。ruguodianzutaigao，yingdangshiyongjiaocuderaoxianhuoxuanyongyaoqiuraoxianzashujiaoshaodeqitajinshucaizhidecixinyitigongxuyaodediangan。

 

最後，不要忘記所使用的電感器的形狀也會影響EMI，正如上麵所提到的。

 

 

在使用D類放大器的音頻係統中，有哪些重要因素影響其總體成本? 我們怎樣才能將成本減至最低?

 

D類(lei)放(fang)大(da)器(qi)的(de)有(you)源(yuan)器(qi)件(jian)是(shi)開(kai)關(guan)輸(shu)出(chu)級(ji)和(he)調(tiao)製(zhi)器(qi)。構(gou)成(cheng)該(gai)電(dian)路(lu)的(de)成(cheng)本(ben)大(da)致(zhi)與(yu)模(mo)擬(ni)線(xian)性(xing)放(fang)大(da)器(qi)相(xiang)同(tong)。真(zhen)正(zheng)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)折(zhe)衷(zhong)是(shi)係(xi)統(tong)的(de)其(qi)它(ta)元(yuan)器(qi)件(jian)。

 

D類放大器的低功耗節省了散熱裝置的成本(以及PCB麵積)
，例如，散熱片或風扇。D類集成電路放大器可采用比模擬線性放大器尺寸小和成本低的封裝。當驅動數字音頻源時，模擬線性放大器需要數模轉換器(DAC)將音頻信號轉換為模擬信號。對於處理模擬輸入的D類放大器也需如此轉換
，但對於數字輸入的D類放大器有效地集成了DAC功能。

 

另一方麵，D類放大器的主要成本缺點是LC濾波器。LC濾波器的元器件
，尤其是電感器
，占用PCB麵積並且增加成本。在大功率放大器中
，D類放大器的總體係統成本仍具有競爭力，因為在散熱裝置節省的大量成本可以抵消LC濾波器的成本。但是在低成本、低功耗應用中，電感器的成本很高。在極個別情況下，例如，用於蜂窩電話的低成本放大器
，放大器IC的成本可能比LC濾波器的總成本還要低。即使是忽略成本方麵的考慮
，LC濾波器占用的PCB麵積也是小型應用中的一個問題。

 

為了滿足這些考慮，有時會完全取消LC濾波器，以采用無濾波放大器設計。這樣可節省成本和PCB麵積
，雖然失去了低通濾波器的好處。如果沒有濾波器
，EMI和(he)高(gao)頻(pin)功(gong)耗(hao)的(de)增(zeng)加(jia)將(jiang)會(hui)不(bu)可(ke)接(jie)受(shou)，除(chu)非(fei)揚(yang)聲(sheng)器(qi)采(cai)用(yong)電(dian)感(gan)式(shi)並(bing)且(qie)非(fei)常(chang)靠(kao)近(jin)放(fang)大(da)器(qi)，電(dian)流(liu)環(huan)路(lu)麵(mian)積(ji)最(zui)小(xiao)，而(er)且(qie)功(gong)率(lv)水(shui)平(ping)保(bao)持(chi)很(hen)低(di)。盡(jin)管(guan)這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)在(zai)便(bian)攜(xie)式(shi)應(ying)用(yong)中(zhong)經(jing)常(chang)采(cai)用(yong)，例(li)如(ru)，蜂(feng)窩(wo)電(dian)話(hua)，但(dan)不(bu)適(shi)合(he)大(da)功(gong)率(lv)係(xi)統(tong)
，例(li)如(ru)，家(jia)庭(ting)音(yin)響(xiang)。

 

另一種方法是將每個音頻通道所需要的LClvboqiyuanqijianshujianzhizuishao。zhekeyitongguoshiyongdanduanbanqiaoshuchujishixian，taxuyaodedianganqihedianrongqishuliangshichafenquanqiaodianludeyiban。danruguobanqiaoshuchujixuyaoshuangjixingdianyuan
，nameyuchanshengfudianyuanxiangguandechengbenkenengjiuhuiguogao

，chufeifudianyuanyijingyouyixieqitamude
，huofangdaqiyouzugouduodeyinpintongdao，yifentanfudianyuanchengben。lingwai，banqiaoyekecongdandianyuangongdian，danzheyanghuijiangdishuchugonglvbingqiejingchangxuyaoshiyongyigedadegezhiliudianrongqi。

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