D类音频放大器

1、Power Analog Microsystem1D类音频放大器类音频放大器美国Power Analog 微电子公司首席科学家茅于海Power Analog Microsystem2放大器的分类（一）放大器的分类（一）甲类放大器:效率约为20%Power Analog Microsystem3放大器的分类（二）放大器的分类（二）乙类放大器:效率约为50%Power Analog Microsystem4放大器的分类（三）放大器的分类（三）甲乙类放大器:效率约为50%Power Analog Microsystem5放大器的分类（四）放大器的分类（四）l甲类放大器失真最小，静点工作电流最大，效率

2、最低l乙类放大器失真较大，静点工作电流最小，效率较高l甲乙类放大器失真中等，静点工作电流中等，效率中等l丙类放大器失真极大，主要用在射频调谐放大器中lD类放大器或丁类放大器，不是工作点的不同，而是工作原理完全不同的新型放大器，也有人称之为数字放大器Power Analog Microsystem6D类放大器的工作原理类放大器的工作原理PWM（脉宽调制）的工作原理（脉宽调制）的工作原理Power Analog Microsystem7D类放大器的构成类放大器的构成锯齿波发生器比较器输入信号功放低通滤波脉宽调制信号Power Analog Microsystem8D类放大器的原理图（一）类放大器的

3、原理图（一）单端输出单端输出Power Analog Microsystem9D类放大器的原理图（二）类放大器的原理图（二）加负反馈的D类放大器Power Analog Microsystem10D类放大器的原理图（三）类放大器的原理图（三）桥式输出的D类放大器Power Analog Microsystem11D类放大器的性能类放大器的性能l极高的工作效率，在二十瓦以内不需要散热器l最少的外部工作元件l很小的总谐波失真（THDN）l无外部滤波器时（利用喇叭线圈作为滤波器）会产生电磁波辐射干扰Power Analog Microsystem12D类放大器的效率类放大器的效率(一一)l末级晶体管

4、工作于开关状态l理想开关效率为100l截止时的损耗可以忽略l主要为导通时的电阻Ron效率RL/(2Ron+RL)Power Analog Microsystem13D类放大器的效率（二）类放大器的效率（二）l主要由末级导通电阻值Ron决定l若负载电阻为4欧姆，导通电阻为0.1欧姆，则效率为95l若导通电阻增大至0.3欧姆，负载电阻不变，则效率降低为87Power Analog Microsystem14D类放大器的效率（三）类放大器的效率（三）Power Analog Microsystem15D类放大器的效率（四）类放大器的效率（四）l因为放大器大多数时间工作于低输出功率的状态，所以D类放大

5、器的效率平均比AB类放大器的效率高2.5到3倍l这种高效率的特点决定了D类放大器特别适合用于便携式设备（延长电池寿命，不需要散热器而减小体积）和特大功率设备（减小功耗）中Power Analog Microsystem16D类放大器的失真（一）类放大器的失真（一）l主要考虑非线性失真或总谐波失真THDN其产生是由于：l采样时的脉宽误差和量化误差l驱动管的死区和延时l功放管的导通时间和体二极管恢复l输出滤波电感和电容的非线性Power Analog Microsystem17D类放大器的失真（二）类放大器的失真（二）12/09/04 09:36:36THD+N vs Output Power (

6、4 ohms,1kHz)THD+N_Po_4.at2cColorSweepTraceLine StyleThickDataAxisComment11RedSolid1Anlr.THD+N RatioLeftThe Analog Analyzer Function meter is in THD+N ratio mode. At low levels the noise floor accounts for the high percentage readings. As the signal level goes up the curve continues to fall if the DU

7、T is noise limited or flattens out (usually with variation) if the DUT is distortion limited. An abrupt upward kink at high levels indicates the onset of clipping.0.011000.020.050.10.20.5125102050%600u31m2m5m10m20m50m100m 200m500m12W典型的THDN和输出功率的关系（8欧姆，1kHz,6V）Power Analog Microsystem18D类放大器的滤波（一）类放

8、大器的滤波（一）l末级晶体管输出的是脉宽调制的矩形波l必须经过低通滤波才能滤出音频信号l动圈式喇叭本身具有电感l如果采用较高的矩形波频率就很容易滤除高频Power Analog Microsystem19D类放大器的滤波（二）类放大器的滤波（二）l过高的矩形波频率会导致效率降低，失真加大l无滤波器方案会在放大器和喇叭之间的引线上引起较大的射频辐射干扰l简单的滤波器就可以很好地解决射频干扰问题还可以提高效率Power Analog Microsystem20D类放大器的滤波（三）类放大器的滤波（三）开关频率1MHzL=10 uH, C=0.146uF开关频率1MHzL=5 uH, C=0.146

9、uFPower Analog Microsystem21D类放大器的芯片类放大器的芯片Power Analog Microsystem22D类放大器的应用手机类放大器的应用手机l极其有限的电池寿命l极其有限的空间l要求不高的音质l单声道l但必须防止射频干扰Power Analog Microsystem23D类放大器的应用类放大器的应用MP3播放器播放器l电池寿命短l音质要求高l空间极其有限l无射频部分l要有立体声LCDDisplayCPUDSPUSBBatteryChargerBatteryDACNANDFlashVoltageRegulatorsClass-DAudioAmp.SDOrCF

10、User keyWhiteLEDBacklightPower Analog Microsystem24D类放大器的应用便携式类放大器的应用便携式DVD播放播放机机l有限电池寿命l有限空间l中等音质l要求立体声l无射频部分MPEGDecoderDVDDriverCVBSProgressiveTV EncoderS-VideoFrame BufferROMAudio ProcessingClass-DAudioAmp.BatteryChargerBatteryVoltageRegulatorsPower Analog Microsystem25D类放大器的应用便携式电视机类放大器的应用便携式电视机

11、l模拟或数字式l有限电池寿命l有限空间l音质要求中等l要有立体声(喇叭或耳机）l有射频部分To LCD PanelDigital YUV SignalAudio D/AMPEGDecoderRF TVTunerQAM/DMB-T/QPSKScaler OSD LVDS Advanced Video processorFrame BufferROMFrame BufferClass-DAudioAmp.Power Analog Microsystem26D类放大器的应用笔记本电脑类放大器的应用笔记本电脑l有限的电池寿命l有限的空间l要求中等音质l要求立体声l无射频部分CPUDRAML2 Cach

12、e256K2.5V Host Bus 66-100MHzPCI Bridge3.3V PCI Bus 33MHzLCXLCXLCXLCXGraphicsCard BusIDEAudioClass-DAudioAmp.BatteryChargerBatteryVoltageRegulatorsPower Analog Microsystem27D类放大器的应用手提式对讲机类放大器的应用手提式对讲机l有限空间l有限电池寿命l低音质要求l单声道DuplexerLNAPowerAmpVCOPLLVCOIF Ampl.Ampli-fierFMDiscri-minatorPre-ampl.Class-DA

13、udioAmp.Modu-latorPower Module/BatteryAntennaPower Analog Microsystem28D类放大器的应用汽车音响类放大器的应用汽车音响l电源比较有限l体积比较有限l要求较高音质l要求立体声Class-DAudioAmp.LNAVCOIFAMDetectorLNAVCOIFFMDemod.AMReceiverFMReceiverLaserPickupCD DriveSwitchDACPower Analog Microsystem29D类放大器的应用其它传统音响设类放大器的应用其它传统音响设备备l包括免提电话机、台式机有源音箱、电视机、功放、

14、家庭影院l无体积限制l无电源限制l无空间限制l必须在性能和价格上和模拟功放竞争Power Analog Microsystem30各种应用一览表各种应用一览表MP3播放播放机机手机手机便携便携式式DVD便携便携式式TV笔记笔记本本PC对讲对讲机机汽车汽车音响音响台式机台式机音箱音箱电视电视机机音响音响功放功放电池电池寿命寿命极其有限相当有限比较有限比较有限有限比较有限不太有限无限制无限制无限制空间空间大小大小极其有限极其有限比较有限比较有限有限比较有限不太有限无限制无限制无限制声道声道数数立体声单声道立体声立体声立体声单声道立体声立体声立体声多声道音质音质要求要求极高 不高较高较高普通不高较高普通较高极高功率功率要求要求几百毫瓦1瓦几瓦几瓦几瓦几百毫瓦-几瓦1020瓦几瓦几瓦-几十瓦20瓦以上Power Analog Microsystem31PAM公司的公司的D类放大器产品类放大器产品lPAM8101，1.5W，单声道，高效率（85%),低失真（THDN0.05%）lPAM8201，1.5W，立体声，高效率（85%),低失真（THDN0.05%）l小体积（PAM8101只有2mmx3mm)l极少的外部元件，只有两、三个电容，不需要电感l极低的价格，可以和模拟功放竞争！Power Analog