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为便携式电子设备设计D类音频放大器

发布时间:2020-07-21 18:06:59 阅读: 来源:护头厂家

不同含义的效率

本文引用地址:类音频放大器最具吸引力的特性是高效率。音频放大器的效率有多种含义不同的效率,传统定义是输出电功率与总输入功率之比。对于音频放大器,转换为可听声音的电功率与总输入功率之比需要最大,这引出了另一个含义的效率。请注意这两个效率定义之间的差别:

A.总电气效率=输出功率/输入功率;

B. 可听声音电气效率=可听声音电气输出功率/输入功率。

音频电气效率总是低于总电气效率,D类音频放大器尤其如此。

下面是一些提高可听声音电气效率的常用方法:

一、不要使用低于扬声器响应频率范围的信号来驱动扬声器。例如,大多数手机使用的小尺寸扬声器不能有效地响应低于400Hz的信号,而音频信号源可能输出低至30Hz的频率分量。用低于该频率的信号驱动这些扬声器,不仅会浪费电能和降低可听声音电气效率,而且还会因为将扬声器驱动到线性位移范围之外而增大扬声器非线性产生的失真。由于大多数音频信号源发出的最低信号频率低于400Hz,因此需在音频放大器前面放置高通滤波器。可利用输入耦合电容和放大器的固定输入阻抗简单地形成高通滤波器来加以实现。该滤波器的截止频率可设置为扬声器低端截止频率的几分之一。

二、不要使用高于扬声器高端截止频率的信号来驱动扬声器。对于手机中使用的典型小尺寸扬声器,这个频率在4KHz到10KHz之间,而有些音频信号源的信号最高频率可高达20kHz。以高于这个频率的信号驱动这些扬声器不仅会浪费电能和降低可听声音电气效率,而且也使音频信号的波峰因数(峰值/RMS值)很高,增大了输出信号被输出级截断以致增加失真的可能性。为了防止信号源的高端信号频率高于扬声器的高端截止频率,可在信号源和音频放大器输入之间插入低通滤波器,它可以是简单的RC滤波器。将低通滤波器放在输出级之后效果不好,由于信号的波峰因数高,信号可能在到达低通滤波器之前已被输出级截断。

三、尽量减小扬声器中的开关频率电流。依赖于D类放大器使用的调制方案,扬声器两端的差分电压在开关频率下变化幅度很大。应选择具有“无滤波”调制方案且开关频率足够高的放大器,否则,需在放大器输出端用外部电感滤掉开关频率分量。8Ω手机扬声器的典型固有电感在10μH到15μH之间,当开关频率为1MHz时,15μH电感与8Ω直流电阻的总阻抗为94.6Ω。SSM2301/2302/2304/2306系列产品使用Σ-Δ脉冲密度调制(PDM),开关频率为1.8MHz。这种调制方案在扬声器两端产生的开关频率电压较低,而高开关频率使扬声器能利用固有电感有效地阻断开关信号,因而这些器件无需使用外部电感就可把扬声器中的开关频率电流保持在低水平。

将电磁干扰降至最低

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