PSRR測(cè)量技術(shù)探討及檢視D類放大器性能的替代方法

顯然PSRR不是測(cè)量BTL D類放大器供電抑制的有效方法，那么應(yīng)該怎么做？現(xiàn)在回頭談?wù)劵フ{(diào)這個(gè)名詞。設(shè)計(jì)人員需要測(cè)量在播放音頻時(shí)所產(chǎn)生的互調(diào)失真及其對(duì)應(yīng)的THD+N配置。在開(kāi)始之前，讓我們先回顧一下SE架構(gòu)。在SE架構(gòu)中，不論是AB類、D類或Z類，都沒(méi)有BTL架構(gòu)的抵消作用，這是因?yàn)槔鹊钠渲幸欢诉B接放大器，另一端則接地。因此，對(duì)于AB 類或D類放大器而言，在SE架構(gòu)中，傳統(tǒng)的PSRR測(cè)量都能夠確實(shí)指出供電噪音抑制的情形。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后便能取得一些數(shù)據(jù)，而藉由下列一系列測(cè)量所得的數(shù)據(jù)，則可分析和比較開(kāi)放回路及封閉回路I2S放大器的電源紋波IMD。數(shù)字1kHz音調(diào)注入放大器的輸入，而100Hz 的500mVpp紋波信號(hào)則注入電源供應(yīng)。通過(guò)音頻精準(zhǔn)度內(nèi)建于FFT的功能可取得差動(dòng)輸出的FFT，進(jìn)而進(jìn)行觀測(cè)IMD。

圖3顯示封閉回路I2S放大器的IMD測(cè)量，注意其中的1 kHz輸入信號(hào)以及幾乎不存在的旁波帶(sideband)。反饋回路正有效地抑制互調(diào)失真。

圖3:TAS5706封閉回路互調(diào)曲線圖

圖4顯示相同的IMD測(cè)量，但是這次是在I2S開(kāi)放回路放大器進(jìn)行測(cè)量。900 Hz及1.1kHz的旁波帶相當(dāng)明顯，因?yàn)槠渲袥](méi)有抑制IMD的反饋。

圖4:開(kāi)放回路互調(diào)曲線圖

現(xiàn)在提供一個(gè)好消息。在圖3及圖4中，可以清楚看出電源噪音IMD所產(chǎn)生的效果，不過(guò)，就音質(zhì)而言，IMD是一種很難達(dá)到定性的測(cè)量方式。進(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)時(shí)，可選擇改為測(cè)量 THD+N配置，以下兩項(xiàng)測(cè)量將依此進(jìn)行。THD+N是以1kHz數(shù)字音頻及500mVpp電源紋波進(jìn)行測(cè)量，電源紋波頻率則介于50Hz至1kHz之間。

圖5顯示開(kāi)放回路放大器在不同電源紋波頻率下的THD+N曲線圖。紅線表示電源供應(yīng)未出現(xiàn)任何紋波的放大器性能，這是最理想的狀態(tài)。另一條曲線表示介于50Hz至1kHz之間的紋波頻率。當(dāng)紋波頻率增加時(shí)，失真對(duì)頻率帶寬的影響也會(huì)增加。通過(guò)經(jīng)過(guò)良好調(diào)節(jié)的電源能夠達(dá)到良好的開(kāi)放回路性能，不過(guò)，這會(huì)使得成本提高，對(duì)于現(xiàn)今極為競(jìng)爭(zhēng)的消費(fèi)性電子產(chǎn)品市場(chǎng)而言，會(huì)是一大問(wèn)題。

圖5:開(kāi)放回路：不同PVCC紋波頻率的THD+N與頻率

圖6顯示封閉回路放大器的相同THD+N曲線圖。其中反饋抑制了互調(diào)失真，因此音頻未出現(xiàn)任何紋波噪音。

圖6:封閉回路：不同PVCC紋波頻率的THD+N與頻率

結(jié)論

本文回顧了測(cè)量PSRR的傳統(tǒng)方法，并指出其未能有效測(cè)量BTL D類放大器供電紋波效應(yīng)的原因。BTL輸出配置本身的抵消作用加上測(cè)量期間未出現(xiàn)任何音頻，便產(chǎn)生了錯(cuò)誤的讀數(shù)。這是規(guī)格上的重大缺陷，因?yàn)楣╇娫胍粢种菩阅苁沁x擇D類放大器時(shí)其中一項(xiàng)相當(dāng)重要的指標(biāo)，尤其在檢視數(shù)字輸入 (I2S) 封閉回路及開(kāi)放回路放大器的性能差異時(shí)更是如此。若要更正確地了解供電噪音抑制，就必須檢查輸出出現(xiàn)1kHz音頻信號(hào)且電源供應(yīng)出現(xiàn)噪音時(shí)的IMD及THD+N情況。本文最后說(shuō)明封閉回路D類放大器何以能夠針對(duì)供電噪音進(jìn)行補(bǔ)償而開(kāi)放回路放大器卻無(wú)法做到。在極為競(jìng)爭(zhēng)的消費(fèi)性電子產(chǎn)品市場(chǎng)中，成本是考慮的核心因素，而封閉回路架構(gòu)能否降低系統(tǒng)成本是相當(dāng)重要的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。