如何测量D 类放大器 - D类音频功放IC常见问答

如何测量D 类放大器?

　　D 类放大器的较高的开关频率PWM 输出会超载大多数的音频分析仪输入。专门的过滤器，如音频精密辅助AUX-0025提供了一个这样的过滤器来限制频谱外的能量。除此之外，平衡后的5 阶过滤器将与低失真运算放大器如LME49740 一起确保准确的读数。图5 为实例电路。

　　

 

　　该电路是五阶巴特沃斯过滤器，并带有差分前端和一个单端输出。该电路有着归一化后的增益，并可工作在最高供电电压为34V 的环境中。截止频率为24kHz，电路在300kHz处有一个理想的108dB 的抑制，尽管实际上很难能做到这一点。

　　是否可以使用8Ω 或4Ω 电阻作为测试负载?

　　D 类放大器应该与一个负载一道进行测试，该负载代表了实际的扩音器，并不单单是一个电阻。如果用的是电阻，测试的效率要远远差与实际的性能。在大多数情况下，8Ω的电阻需要再串联68-μH 的电感，4Ω 的电阻需要串联33μH 的电感。PCB 布局和元件的问题在D 类放大器中，PCB 布局是否重要?

　　PCB 布局在D 类放大器中是非常重要的，其布局影响到获取最佳信噪比、最佳热效率以及最低的电磁干扰。任何一个该领域的新设计师都需要检查一下已有的设计来领会最佳实践方案，同时还需要学习一些研究文献。

　　如何对D 类放大器接地?

　　正确的对D 类放大器接地方法仍处在争论中。一些工程师使用星式接地法，即将零散的接地汇聚成一个星型的接地点，通常D 类放大器的模拟地或电源地采用这种方法。尽管这种方法很容易在带有单个芯片的演示板实现，但对于系统中有很多混合信号芯片时则不适用。这些芯片无法成为星式接地，因此需要考虑另一种方法。

　　基于实验中与星式接地布局的对比，单一接地板面显示出明显的改善，包括电磁干扰性能、峰值输出功率和更低的THD+N。在这一例子中，单一接地板面在两层PCB 板的顶层和底层都注铜。每个芯片的接地管脚和每个旁路电容的接地端可以使用该接地板面上任何一个连接孔。此外，在PCB 开放区域，连接孔还直接连接着顶层和底层接地板面。通常情况下，连接孔的大小最好为2cm，如果空间允许可以更大一些。与这种单一接地方法相比，部件安置也很重要。高频率的电流会选择阻抗更小的通道，即尽可能的直线连接。因此，PCB 设计者将试图布局这些部件，从而保证电流确实可以按照这种设计的通道流通，而不需经过其他通道，尤其是对敏感的模拟输入来说。能做到这一点实际上可以称之为一种艺术。此外，对于那些通过电磁干扰认证的系统的研究，也不失为学习良好布局技术的方法。

　　对D 类放大器正确的接地是否重要?

　　接地对于D 类放大器是非常重要的，尤其是涉及到获取最佳信噪比、最佳热效率以及最低的电磁干扰。任何一个该领域的新设计师都需要检查一下已有的设计来领会最佳实践方案，同时还需要学习一些研究文献。

　　使用两个单声道D 类放大器还是一个立体声设备?

　　如前所述，D 类放大器的致命弱点是它们的电磁干扰。一种可能的解决办法是考虑使用两个单声道放大器来而不是一个立体声设备。这将有助于使每个D 类放大器对应各自的扩音器最小化，并减小辐射区域。这种方法为笔记本带来的好处比手机更加明显。如果在系统中使用多个D 类放大器，设备需要通过一个共模时钟同步信号来驱动，从而确保没有任何谐振频率。

　　哪种电容最适合用作D 类放大器的供电旁路?

　　陶瓷芯片电容是D 类放大器供电旁路的最佳选择。他们的低ESP 和出色的高频特性将增强音频性能并有助于降低电磁干扰。如果D 类放大器布局在远离供电处，需要添加一些额外的散装电容。添加的电容最好是低ESR 的铝电解电容，但一般都使用通用性铝电解电容。一些工程师们将会用到多个旁路电容来减小电磁干扰。放置在电源管脚最近的是不超过0.1-μF 的小型旁路电容。更大一点的，如1μF 的电容放在紧挨着的位置。一般的做法都是使两类电容的容值量级相差10 倍，以避免形成共振频段。

　　做什么有助于确保符合电磁干扰认证?

　　为了满足符合辐射要求的测试限制，需要设计师选用高质量、低EMI 的D 类放大器，并通过合适的接地和旁路。此外，根据扩音器线的长度以及最终应用的指定频段，还需要一些输出滤波。

　　如何能将单端音频源连接到差分D 类放大器的输入?

　　很多D 类放大器都有差分输入来减少不需要的噪声。如果使用的是单端音频源，最好使用差分方法。将音频源的输出和其输出参考电压分别引到D 类放大器的差分输入对上。

　　图6 为该例子的电路示意图。

　　

 

　　如何能将差分的音频源连接到单端的D 类放大器输入?

　　如果要将差分源连接到单端输入的D 类放大器，最简单的方法是仅使用一个输出。

　　或者，在D 类放大器前端增加一个差分运算放大器。