D級音頻功率放大器能把音頻信號輸出到揚聲器,與傳統(tǒng)的AB級音頻功率放大器相比,其效率要高2～3倍。效率的增加使得這些放大器很適合在便攜式應用中使用。 
圖1：D級放大器IC,例如德州儀器公司的TPA2000D2,
采用一種新的PWN技術可省掉輸出濾波器。 | ---- 到目前為止,使用D級音頻放大器都需要一個低通輸出濾波器,該濾波器一般是由兩個鐵氧體磁心電感以及每通道上的三個電容器組成。輸出濾波器不僅占用了印制板的空間而且也增加了D級放大器的成本。 
圖2：新的D級音頻放大器IC采用少量的外圍元件,
節(jié)省了電路板空間,簡化了硬件設計。 | D級放大器結構 ---- D級放大器基于一種可稱之為脈沖調(diào)寬（PWM）的超采樣（oversampling）技術,它以高于輸入音頻信號頻帶一個數(shù)量級的速率對該音頻信號進行采樣,然后在揚聲器中再恢復出這個音頻信號。PWM就象數(shù)字信號一樣,既有開狀態(tài)也有關狀態(tài)。 ---- 當輸出晶體管導通時,它有一個非常低的電阻,可有效地把功率傳遞給揚聲器。當輸出晶體管截止時,則沒有功率消耗或功率傳輸,因而在放大器中幾乎沒有損耗。與一般用于音頻功率放大的AB級放大器相比,這種PWM調(diào)制方式消耗的功率很少,并且發(fā)散的熱量也很少。 ---- 為降低輸出濾波器的成本,筆者對不同濾波器的結構進行了研究,發(fā)現(xiàn)如果改變傳統(tǒng)的PWM技術,輸出濾波器甚至可以完全去掉。揚聲器本身就可有效地發(fā)揮這類結構中低通濾波器的作用。 便攜式應用 ---- 基于AB級結構的放大器,自身存在固有的低效率缺陷,因而在有些應用場合中無法采用。而低電壓D級放大器就可以克服這一“禁區(qū)”,從而將便攜式音頻設備的性能帶上一個新臺階。圖3的曲線就詳細地對比了典型的AB級放大器與德州儀器公司的TPA2000D2型D級放大器的效率。 
圖3：該曲線詳細地比較了典型的
AB級放大器與新型的D級放大器在效率上的差別。 | ---- 2W功率的TPA2000D2放大器基于新的PWM技術,工作時無需體積較大的LC輸出濾波器。曲線圖中的比較結果是利用輸入正弦波信號得到的。 ---- 由于音頻信號峰值因素的緣故,放大器實際工作時大部分時間的輸出功率小于0.2W,因而兩種不同結構在效率上的差別是十分顯著的。 ---- 圖2是本文所建議的應用電路圖,它的特點是采用了比從前的D級音頻放大器更少的外圍元件,因而節(jié)省了PCB板的空間,也簡化了硬件設計。其它特點還包括：低噪聲特性可改善信號保真度;非工作期消耗電流小于1μA,也有助于延長電池在兩次充電之間的時間間隔。 |
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