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D类音频功放IC的趋势

发表时间:2019-01-18 14:08

解决这个问题的一个方法是采用SRC SRC技术。因为SRC使用本地稳定的时钟源来同步数字音频的时钟,例如石英晶体振荡器,所以调制器的输出抖动实际上与其他音频时钟是独立的、不相关的。SRC的另一个优点是无论输入音频的采样率如何波动,其输出开关比率都是固定的,这一点与基于PLL的调制器不同。当音频输入源改变或输入时钟缺失时,SRC也通过消除可听见的噪声改善了系统的耐用性。

与目前的高端DAC DAC所采用的技术类似,通过集成高阶Δ-Σ处理技术,D类放大器的音频质量也得到了改善。基于Δ-Σ技术的调制器采用可以降低调制误差的内部反馈。通过减小采样误差,调制器可以改善输出失真,从而获得更好的音质。 自从D类放大器诞生以来,由于其自身的轨对轨(rail-to-rail)供电开关特性,而引起的大量辐射EMI,就一直困扰着系统设计者,这将使设备无法通过FCC FCC和CISPR CISPR认证。

在D类调制器中,通过将音频信号与高频固定频率信号比较,并将结果在固定频率的载波上调制,数字音频信号被转换成了PWM信号。形成的信号是可变脉宽的固定载波频率(通常在几百kHz),然后由高压功率MOSFET对这些PWM信号进行放大,放 大后的PWM信号再通过低通滤波器去掉载频,恢复出原始基带音频信号。

虽然这种拓扑结构很有效,但它也导致一些不希望的后果,如大量的辐射EMI。由于调制器采用固定频率载波,因此将产生基载波的多次谐波辐射。而且,由于PWM信号自身的开关特性,过冲/下冲和振铃将产生固定比率的高频(10~100MHz的范围)辐射EMI。为了压制辐射EMI,最新一代PWM调制器发展的趋势是采用扩展频谱调制技术。

扩展频谱调制技术用于在更大的带宽内扩展开关PWM信号的频谱能量,而不改变原始音频的内容。一个改进传统调制器高辐射EMI的有效方法是改变PWM开关信号的两个边沿,如图1所示。信号以载波频率为中心,但任何一个边沿都不是按周期重复的。这不仅维持了固定载波频率,而且由于边沿不是以固定比率跳变的,载波频率上的辐射能量就得到了极大的降低。 为了追求D类放大器更低的成本,设计者在功率放大级采用半桥放大拓扑结构,以达到降低复杂性和减少物料成本的目的。因为半桥结构输出通常是全桥的一半,功率MOSFET和外部滤波器件的数量也就减少一半。这也增加了后端设备单位功率通道数的数量。然而,半桥放大器在输出端也需要一个隔直电容,而且对供电干线上的噪声也是极其敏感的。


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