關(guān)于無后級濾波器的D類放大器這個如何理解
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傳統(tǒng)D類放大器的一個主要缺點(diǎn)就是它需要外部LC濾波器。這不僅增加了方案總成本和電路板空間,也可能因?yàn)V波元件的非線性而引入額外失真。幸好,很多現(xiàn)代D類放大器采用了先進(jìn)的"免濾波器"調(diào)制方案,從而省掉或至少是最大限度降低了外部濾波器要求。
圖1給出了MAX9700免濾波器調(diào)制器拓?fù)涞暮喕δ芸驁D。與傳統(tǒng)的PWM型BTL放大器不同,每個半橋都有自己專用的比較器,從而可獨(dú)立控制每個輸出。
調(diào)制器由差分音頻信號和高頻鋸齒波驅(qū)動。當(dāng)兩個比較器輸出均為低電平時(shí),D類放大器的每個輸出均為高。與此同時(shí),或非門的輸出變?yōu)楦唠娖?,但會因?yàn)镽ON和CON組成的RC電路而產(chǎn)生一定延時(shí)。一旦或非門延時(shí)輸出超過特定門限,開關(guān)SW1和SW2即會閉合。這將使OUT+和OUT-變?yōu)榈停⒈3值较聜€采樣周期的開始。這種設(shè)計(jì)使得兩個輸出同時(shí)開通一段最短時(shí)間(tON(MIN)),這個時(shí)間由RON和CON的值決定。如圖2所示,輸入為零時(shí),兩個輸出同相并具有tON(MIN)的脈沖寬度。隨著音頻輸入信號的增加或減小,其中一個比較器會在另一個之前先翻轉(zhuǎn)。這種工作特性外加最短時(shí)間導(dǎo)通電路的作用,將促使一個輸出改變其脈沖寬度,另一個輸出的脈沖寬度保持為tON(MIN) (圖2)。這意味著每個輸出的平均值都包含輸出音頻信號的半波整流結(jié)果。對兩路輸出的平均值進(jìn)行差值運(yùn)算,便可得到完整的輸出音頻波形。
圖1. 該簡化功能框圖展示了MAX9700免濾波器D類調(diào)制器的拓?fù)洹?br />
圖2. MAX9700免濾波器調(diào)制器拓?fù)涞妮斎牒洼敵霾ㄐ巍?/p>
由于MAX9700的輸出端在空閑時(shí)為同相信號,所以負(fù)載兩端沒有差分電壓,從而最大限度降低了靜態(tài)功耗,并且無需外部濾波器。Maxim的免濾波器D類放大器從輸出中提取音頻信號時(shí)并不依靠外部LC濾波器,而是依靠揚(yáng)聲器負(fù)載固有的電感以及人耳的聽覺特性來恢復(fù)音頻信號。揚(yáng)聲器電阻(RE)和電感(LE)形成一個1階低通濾波器,其截止頻率為:
對大多數(shù)揚(yáng)聲器而言,這個1階滾降足以恢復(fù)音頻信號,并可防止在揚(yáng)聲器電阻上耗散過多高頻開關(guān)能量。即使依然存在殘余開關(guān)能量使揚(yáng)聲器組件產(chǎn)生運(yùn)動,這些頻率也無法被人耳聽到或影響聽覺感受。使用免濾波器D類放大器時(shí),為獲得最大輸出功率,揚(yáng)聲器負(fù)載應(yīng)保證在放大器開關(guān)頻率下仍為感性負(fù)載。