使用D類放大器進(jìn)行設(shè)計注意事項須知

　　濾波

　　D類MOSFET H橋的輸出是一個代表音頻信號的方波。開關(guān)頻率元件必須被衰減，以防止干擾和確保最終產(chǎn)品通過電磁兼容(EMC)認(rèn)證。這要求一個截止頻率略高于音頻頻帶的低通濾波。因此，開關(guān)頻率越高，這些元件的衰減就越大。這允許采用尺寸更小的外部濾波元件。

　　另一方面，MOSFET上的損耗會隨著開關(guān)頻率的提高而增加，從而降低效率，并導(dǎo)致更大的功耗和帶來相關(guān)的熱管理問題。特別是，在MOSFET柵極電容上產(chǎn)生的開關(guān)損耗，會隨著工作頻率的提高而線性增加。因此，通常認(rèn)定D類放大器輸出級的設(shè)計要具有低損耗的MOSFET，并正確設(shè)置了開關(guān)頻率，以滿足電磁干擾(EMI)的特定要求。

　　用無濾波器的D類放大器連接到揚聲器 (如手機(jī)揚聲器)，對于尺寸和成本都很敏感的應(yīng)用來說是一個明顯的優(yōu)勢。當(dāng)D類放大器輸出靠近揚聲器時，揚聲器線圈的寄生電阻和電感可組成一個適當(dāng)?shù)腖R低通濾波器?？捎糜跓o濾波器配置的D類放大器的一個例子是歐勝的WM8960。如果D類放大器輸出與揚聲器的距離比較遠(yuǎn)，那么需要用一個鐵氧體磁珠來產(chǎn)生少量附加的電感，以改善EMC性能。

　　電源設(shè)計

　　與線性A/B類放大器相比，采用D類放大器的設(shè)計師還必須更密切注意電源性能對音頻輸出質(zhì)量的影響。因為D類輸出是一個開關(guān)級，將電源軌直接有效地連接到音頻輸出后，電源上的音頻頻帶波動將直接調(diào)制輸出信號。因此，設(shè)計師必須確保音頻頻帶上的高負(fù)載調(diào)節(jié)，或采取措施消除市電或音頻帶紋波的影響。

　　許多制造商提供浮動穩(wěn)壓器，必要時它可以添加到現(xiàn)有的電源中，以改善負(fù)載調(diào)節(jié)。對每個放大器輸出采用一個獨立的穩(wěn)壓器，具有減少音頻通道之間串?dāng)_的附加優(yōu)勢。不過，一個額外的穩(wěn)壓器或一對穩(wěn)壓器增加了總的實現(xiàn)成本。此外，穩(wěn)壓器功耗降低了效率增益，而效率增益是采用D類放大器的一個關(guān)鍵理由。

　　此外，提高放大器的電源抑制比(PSRR)，降低了負(fù)載調(diào)節(jié)對音頻輸出信號的影響。添加PWM輸出到模擬音頻輸入的反饋通過補(bǔ)償電源電壓的變化提高了PSRR。這可以實現(xiàn)高達(dá)80dB左右的PSRR，這已經(jīng)非常接近便攜式應(yīng)用使用的差分AB類放大器的PSRR。不過，如果D類放大器輸入信號是純粹的數(shù)字音頻，那么這一技術(shù)不適用。全數(shù)字D類放大器的PSRR是0分貝，而且設(shè)計師必須確保電源電壓的小偏差調(diào)節(jié)。

　　電源的瞬態(tài)性能也應(yīng)當(dāng)考慮。為了精確地再現(xiàn)PWM波形，電源必須能夠?qū)ν蝗缙鋪淼碾娏髯兓杆俜磻?yīng)。線性放大器在這方面的要求不高，因為輸出級的帶寬局限于音頻范圍。對于一個針對D類放大器設(shè)計的電源來說，導(dǎo)致糟糕瞬態(tài)響應(yīng)的音頻帶外電壓波動，將調(diào)制PWM信號，從而引入在音頻輸出端可聽得見的諧波失真。

　　一個有幫助的技術(shù)是安置不同輸出級的MOSFET在不同的開關(guān)中，這可減少峰值電源電流。例如，歐勝5～7.1聲道數(shù)字功放控制器WM8608，具有一個內(nèi)嵌的‘PWM輸出相’功能，它可在每個輸出聲道的PWM信號之間引入160ns的延遲，這樣就具有PWM周期內(nèi)分散開關(guān)瞬態(tài)電流的效果。在一個6聲道的多聲道系統(tǒng)中，這一技術(shù)可大幅降低最大瞬態(tài)負(fù)載電流，并降低串?dāng)_。