EDN CHINA 電子設計技術 Joshua Israelsohn EDN技術編輯

    如果你仔細想一下，你會發現音頻放大器只是一種和人們想象一樣的概念上很簡單的器件。傳統意義上講，它能夠精確的完成一個功能——乘以一個常數——即使是高精度也是如此。在音頻放大器中可允許的諧波失真度，至少需要滿足規范書上要求的用途，根據最低水平和最高水平的應用它被粗略的限定在1%到0.0003%之間。在本文中，D類放大器有一個特別之處，就是可以快速地讓它們的輸出級在不同的電源軌之間進行轉化，這已不像1958年第一次提出時使用的那種方法。

　　你可以選擇多種方式對D類放大器的商業化歷史進行分段，因為這種分段是沒有確切答案的。從我的觀點來看，商業市場上出現過三代D類放大器設計，第一代的范例是由托卡塔設計的TacT Millennium。證實了D類放大器的概念，但是討論出來的最終結果是該技術還不能提供足夠性能。這使第一代的放大器把關注的焦點由可能性轉移到實用性，目標由設計可以工作的器件變成了設計具有廣闊市場需求的器件。

　　第二代D類放大器通過兩個方面的改進解決了廣闊市場需求的挑戰。第一個方面是使其變得相對緊湊而且價格可以承受，第二個方面是在低功耗性能上的表現應與大多數消費級AB類設計接近甚至更好。原始設備制造商（OEM）節省了電源和封裝上的花費，但是必須去理解不熟悉的技術、易受影響的版圖和需要很多外圍構件的控制器芯片。

　　第二代D類放大器針對制造商市場目標提供了一系列產品。比如一個來自Tripath公司的典型器件，它把一個用于模擬源信號的相對簡單的PWM和一個集成的輸出級以及片外濾波器組合在一起。而其他的制造商，特別是德州儀器、Cirrus Logic和Apogee Technology則特別重視用于PCM源的帶片外輸出級的放大器。這些放大器需要更復雜的前端功能——否則你可能需要一個立體聲前置放大器，注意它不是功率放大器，這些功能包括源選擇，音量，平衡和音調控制——由于PCM源常常不是用戶可以控制的。這些附加的功能增加額外的復雜性，因為數字信號路徑需要為低電位計找到一個簡單的數字替代品。

　　最近一段時間，在OEM和D類芯片設計者之間有了非常大的協作。這個趨勢的起源可以從兩個方面來講，OEM設計者可以更好的理解D類的優勢，并且為芯片制造者提供市場機會和需求方面的更加深入的觀點。同時，芯片設計者也深入地了解到了市場反饋，解決了幾個第二代設計中的重要缺陷，其結果是大量的第三代產品更好地集中于特定應用需求而不會像它的前代那樣。

　　為什么選擇D類放大器

　　以液晶面板為特征的顯示器和電視機——事實上是所有這種屏幕，因為吹玻璃工人的時代已經過去了——例證了一個趨勢。這些系統的大多數都集成有需要放大器的小揚聲器，這些放大器消耗6瓦到十幾瓦的功率。不僅僅是內部結構，就連揚聲器本身都是一個嚴峻的挑戰。另外，LCD的象素顏色是基于溫度的函數，盡管調整象素顏色的電流狀態提供了一個線性補償的大致輪廓，但它仍不能調節熱點。系統封裝的目標需要設計者以LCD面板三個軸大小為基礎最小化系統的尺寸。由于沒有用于熱源的額外空間，重量和花費的設計預算，所以就提出了把這些組合并構成這些應用的簡單規則：你一定不能浪費。

　　D類放大器效率較高的好處是拓展了制冷器的使用，當電源作為顯示的一部分或者壁式電源的時候，把它應用于D類放大器相對于同級別的AB類放大器會更小、更便宜。

　　正因為此，近來市場中出現了基于LCD的娛樂和計算機顯示用D類放大器。這些中的一些器件采用了消除了輸出濾波器的改良的調制方案。盡管沒有輸出濾波器，但是一些制造商聲稱這些器件的EMI發射與那些裝配輸出濾波器的第二代放大器相當甚至更小。（見附文：《發出或者發現EMI》）。

    適用于平板顯示應用的放大器的例子有Maxim公司的MAX9713 單聲道芯片和MAX9714無濾波器立體聲放大器芯片。它們都可以用TQFN-32封裝。這些器件提供三個管腳的可編程調制頻率和擴頻譜模式，通過把發射能量分散在一個以335kHz為中心±7％的波段上來減少EMI。該放大器已經通過了運行14英寸揚聲器的FCC發射標準。

　　標明6W的放大器，其數量反映了帶8Ω負載其總諧波失真是10％。雖然6W的要求作為一種規范首先會讓你受到打擊，但是引用標簽上的10% THD（總諧波失真）的功率是一種通用的工業慣例（可能會讓人感到可惜）。將MAX9713的典型失真規范與之相比后會發現，對于同樣的8Ω負載在4W時的THD是0.007%，電源供應電壓的范圍從10V~25V。制造商會提供一個15V標準電壓上的性能規范。如果稍微深入閱讀規范表格，你就會發現輸出時電流限制多