D類功放電路綜述

　　D類功放電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。由PWM調(diào)制器、半橋開關(guān)器件的MOSFET、LC低通濾波器和揚(yáng)聲器負(fù)載等組成。由圖1中可見，輸出端的PWM信號，再經(jīng)R1、C_R構(gòu)成的積分器反饋后與基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，基準(zhǔn)信號為輸入音頻信號的取樣信號，其頻率下限應(yīng)是最高音頻信號頻率的兩倍以上，上限為500kHZ。輸出端LC組成的低通濾波器濾除輸出信號中的調(diào)制脈沖信號成分。

圖１　D類功放的基本電路結(jié)構(gòu)

　　電路設(shè)計(jì)時，如果取樣頻率選擇不當(dāng)，會導(dǎo)致輸出波形的變化，動態(tài)范圍變窄，工作中當(dāng)電感L出現(xiàn)磁飽和時，信號失真度將會驟然增大。

1. 補(bǔ)償型PWM調(diào)制方式

　　此調(diào)制方式為PWM常見的類型。為了充分抑制PWM方式輸出信號中的紋波，當(dāng)取樣頻率較高，要求低通濾波器有足夠的帶外衰減量，其中的一種電路如圖2所示。該電路在PWM調(diào)制器中設(shè)置反饋環(huán)路，有效地抑制了輸出信號中的脈沖成分。輸出端采用小型變換器作為檢測器件，檢測出的輸出脈沖信號與音頻輸入信號進(jìn)行比較后的誤差信號對電壓控制器起反饋調(diào)節(jié)作用，大大減少了殘留的0脈沖成分。圖2中的延時電路D對輸入——輸出信號間的延遲進(jìn)行補(bǔ)償；延時電路T對PWM調(diào)制和開關(guān)器件的延時進(jìn)行補(bǔ)償。

圖２　反饋環(huán)路式PWM調(diào)制方式電路框圖{{分頁}}

2. Δ∑調(diào)制方式

　　Δ∑調(diào)制是1bit調(diào)制的經(jīng)典方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于取樣頻率非常高，量化脈沖分散在很寬的頻帶中，信號頻帶內(nèi)的脈沖密度低。兩級Δ∑量化脈沖發(fā)生電路框圖如圖3所示。

圖３　PWMΔ∑調(diào)制方式電路框圖

　　量化脈沖發(fā)生器的組合可以降低噪聲。該電路使頻帶內(nèi)的殘余脈沖分布在很寬的頻帶里，在使用濾波器后，抑制噪聲能力大為提高。為了得到更好的動態(tài)特性，增加量化次數(shù)是行之有效的方法。圖4(a)是4次量化脈沖發(fā)生器LSI芯片的內(nèi)部電路框圖及應(yīng)用電路。它的輸出失真特性曲線如圖4(b)所示。這種實(shí)用芯片對D類功放的開發(fā)和普及大有幫助。該芯片的型號為LM4663MT，采用24腳TSSOP封裝。

圖４?。创瘟炕}沖LSI芯片框圖及其失真特性曲線{{分頁}}

　　(1)飛利浦Δ∑調(diào)制方式。圖5是飛利浦Δ∑調(diào)制方式的示意方框圖 。它由取樣頻率為2.8MHz的5次量化電路和末級模擬反饋環(huán)路組合而成。反饋環(huán)路也用于抑制開關(guān)輸出電路引起的不良脈沖信號。這種調(diào)制方式在動態(tài)范圍為83dB、1kHz/1W輸出時的失真度為0.1%。

圖５　飛利浦Δ∑調(diào)制方式的示意方框圖

    (2) 夏普Δ∑調(diào)制方式。夏普Δ∑調(diào)制方式可稱為超一流的調(diào)制模式。它采用信號頻率達(dá)100kHz、動態(tài)范圍在100dB以上的7次Δ∑調(diào)制方式。其高次Δ∑調(diào)制又稱為Δ∑動態(tài)反饋方式，輸出級的脈沖信號直接反饋到Δ∑調(diào)制電路中，以最大限度地抑制微小的脈沖干擾。