來源： 今日電子

    數字放大器改善了音頻質量和系統性能。

    d類放大器在過去的幾代產品中已經得到了巨大的發展，系統設計者極大地改善了系統的耐用性并提高了其音頻質量。實際上，對大多應用而言，使用這些放大器所帶來的好處已經遠遠超過了它們的不足。

    在傳統d類放大器中，用控制器將模擬或數字音頻信號在被集成到功率后端設備中的功率mosfet管放大之前轉換成pwm信號。這些放大器效率很高，使用很小的散熱器或根本不需要散熱器，且降低了對電源輸出功率的要求。然而，與傳統的a/b類放大器相比，它們本身也存在固有的成本、性能和emi方面的問題，解決這些問題就是d類放大器的發展新趨勢。

    降低emi

    自從d類放大器誕生以來，由于其自身的軌對軌（rail-to-rail）供電開關特性而引起的大量輻射emi就一直困擾著系統設計者，這將使設備無法通過fcc和cispr認證。

    在d類調制器中，通過將音頻信號與高頻固定頻率信號比較，并將結果在固定頻率的載波上調制，數字音頻信號被轉換成了pwm信號。形成的信號是可變脈寬的固定載波頻率（通常在幾百khz），然后由高壓功率mosfet對這些pwm信號進行放大，放 大后的pwm信號再通過低通濾波器去掉載頻，恢復出原始基帶音頻信號。

    雖然這種拓撲結構很有效，但它也導致一些不希望的后果，如大量的輻射emi。由于調制器采用固定頻率載波，因此將產生基載波的多次諧波輻射。而且，由于pwm信號自身的開關特性，過沖/下沖和振鈴將產生固定比率的高頻（10～100mhz的范圍）輻射emi。為了壓制輻射emi，最新一代pwm調制器發展的趨勢是采用擴展頻譜調制技術。

    擴展頻譜調制技術用于在更大的帶寬內擴展開關pwm信號的頻譜能量，而不改變原始音頻的內容。一個改進傳統調制器高輻射emi的有效方法是改變pwm開關信號的兩個邊沿，如圖1所示。信號以載波頻率為中心，但任何一個邊沿都不是按周期重復的。這不僅維持了固定載波頻率，而且由于邊沿不是以固定比率跳變的，載波頻率上的輻射能量就得到了極大的降低。

    改善音頻質量

    和性能優良的a/b類放大器相比，d類放大器的音頻性能是很差的，不僅失真大，而且動態范圍窄。所以，當前d類放大器的設計者就必須改進其性能。通過集成高性能采樣率轉換器（src）和δ-σ處理技術，新一代解決方案使失真（thd+n）得到了更大的改善，而且動態范圍也超過了100db。

    目前，d類放大器的一個噪聲源是音頻采樣時鐘的抖動。而時鐘通常是由soc（mpeg***和dsp等）產生的，即使很小的抖動也能迅速地影響到常規d類放大器的性能，因為音頻時鐘是與調制器的輸出時鐘關聯的。

    解決這個問題的一個方法是采用src技術。因為src使用本地穩定的時鐘源來同步數字音頻的時鐘，例如石英晶體振蕩器，所以調制器的輸出抖動實際上與其他音頻時鐘是獨立的、不相關的。src的另一個優點是無論輸入音頻的采樣率如何波動，其輸出開關比率都是固定的，這一點與基于pll的調制器不同。當音頻輸入源改變或輸入時鐘缺失時，src也通過消除可聽見的噪聲改善了系統的耐用性。

    與目前的高端dac所采用的技術類似，通過集成高階δ-σ處理技術，d類放大器的音頻質量也得到了改善。基于δ-σ技術的調制器采用可以降低調制誤差的內部反饋。通過減小采樣誤差，調制器可以改善輸出失真，從而獲得更好的音質。

    降低系統成本

    為了追求d類放大器更低的成本，設計者在功率放大級采用半橋放大拓撲結構，以達到降低復雜性和減少物料成本的目的。因為半橋結構輸出通常是全橋的一半，功率mosfet和外部濾波器件的數量也就減少一半。這也增加了后端設備單位功率通道數的數量。然而，半橋放大器在輸出端也需要一個隔直電容，而且對供電干線上的噪聲也是極其敏感的。

 &