由于MAX9700的输出端在空闲时为同相信号,所以负载两端没有差分电压,从而最大限度降低了静态功耗,并且无需外部滤波器。免滤波器D类放大器从输出中提取音频信号时并不依靠外部LC滤波器,而是依靠扬声器负载固有的电感以及人耳的听觉特性来恢复音频信号。扬声器电阻(RE)和电感(LE)形成一个1阶低通滤波器,其截止频率为:
对大多数扬声器而言,这个l阶低通滤波器足以恢复音频信号,并可防止在扬声器电阻上耗散过多高频开关能量。即使依然存在残余开关能量使扬声器组件产生运动,这些频率也无法被入耳听到或影响听觉感受。使用免滤波器D类放大器时,为获得最大输出功率,扬声器负载应保证在放大器开关频率下仍为感性负载。
5 利用D类放大器延长电池使用寿命
高效D类音频功率放大器使电池使用寿命延长为传统线性放大器的两倍,从而使音乐播放时间更长。DC音量控制等特性不仅降低了系统成本,实现了板级空间的最小化,同时其低噪声底限能扩大动态范围,并优化音频质量。D类音频放大器可为你的便携式扬声器系统提供灵活的低成本设计解决方案,见图5示意图。图5中D类放大器可采用TPA2008D2型2×3W D类放大器。
图5 利用D类放大器延长电池使用寿命示意图
该解决方案应用范围为:音频基座、迷你扬声器与轻便型收录机。其特性为:8Ω扬声器提供的88%的 D类放大效率;集成DC音量控制范田为-38dB至20dB,而步长为2dB;低噪声,电源纹波抑制比(PSRR)为70dB;TPA2008D2型为24引脚HTSSOP封装。
6 扩谱调制的应用是降低EMI有效技术
有必要先介绍何谓扩谱调制技术。通过展宽信号频谱来减少EMI的需求,根据这个基本概念加以拓展的主要优化技术被称为优化扩谱调制或称频谱扩散(OSD)。它极大地减少了EMI,而没有受频谱展宽时钟(SSC)抖动问题的困扰。
应该说,免滤波器工作方式的一个缺点就是可能通过扬声器电缆辐射EMI。由于D类放大器的输出波形为高频方波,并具有陡峭的过渡边沿,因此输出频谱会在开关频率及开关频率倍频处包含大量频谱能量。在紧靠器件的位置没有安装外部输出滤波器的话,这些高频能量就会通过扬声器电缆辐射出去。免滤波器D类放大器采用“扩谱调制“方案,可帮助缓解可能的EMI问题。
扩展频谱模式下,采样时钟频率在规定的范围内逐周期变化,使输出频谱的分布比较平坦,从而改善了经过喇叭或音频线缆的EMI辐射,见图6所示。采样频率的变化不会破坏音频信号的恢复,也不会降低整体效率。
图6 扩展频谱模式下改善了经过喇叭或音频线缆的EMI辐射
一些D类放大器也可允许接受外部的系统频率同步,来降低或避开敏感的频带。另外,现代D类放大器具有主动幅射限制电路(AEL),AEL电路会在输出瞬变时主动控制输出FET的栅极,避免传统D类放大器中因感性负载的续流所引起的高频幅射,进而降低EMI。