音频放大器简介及分类.pptx
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1、功放分类功放分类 这里主要以静态工作点为标准对功放进行分类这里主要以静态工作点为标准对功放进行分类A类放大器特点:放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作,也可以推挽工作。优点:工作在特性曲线的线性范围内,瞬态失真和交替失真较小缺点:效率低,功率的理论最大值仅有25B类放大器特点:放大器的静态点在(VCC、0)处,即截至点处,当没有信号输入时,输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内,Q1导通Q2截止,输出端正半周正弦波;同理,当Vi为负半波正弦波,Q2导通Q1截止,输出端负半周正弦波,所以必须用两管推挽工作。优点:效率较高(78%),缺点:
2、因放大器有一段工作在非线性区域内,交越失真较大AB类放大器特点:晶体管的导通时间稍大于半周期,必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大,可以抵消偶次谐波失真。效率较高,晶体管功耗较小。1第1页/共21页D类(数字音频功率)放大器特点:将输入模拟音频信号或将输入模拟音频信号或 PCMPCM数字信息变换成数字信息变换成PWM(PWM(脉冲宽度调脉冲宽度调制制)或或PDM(PDM(脉冲密度调制脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用的脉冲信号,然后用PWMPWM或或PDMPDM的脉的脉冲信号去控制大功率开关器件通冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器,也称为开关断音频功率放大器,也称为开关
3、放大器。放大器。放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成.优点:1:效率高,通常能够达到85%以上 2:发热少,功耗低,电池使用寿命长 3:体积小,可以比模拟的放大电路节省很大的空间 4:低失真,频率响应曲线好。外围元器件少,便于设计调试缺点:存在EMI电磁干扰 2功放分类功放分类第2页/共21页ABAB类、类、DD类放大器比较类放大器比较3效率,功率峰值因数 以2瓦峰值功率为例ABAB类类:12:12的输入功率的输入功率变成有效音频功率输出,变成有效音频功率输出,近近8888变成热量耗散了。变成热量耗散了。DD类放大器类放大
4、器:75:75输入功率都变成了有效的音频输出功率,只有输入功率都变成了有效的音频输出功率,只有2525的输入功率变成热量耗散了。故具有较大功率输出的输入功率变成热量耗散了。故具有较大功率输出DD类也不需要采用类也不需要采用散热器散热器第3页/共21页ABAB类、类、DD类放大器比较类放大器比较应用场合音乐手机此类中高档多媒体手机,除了通话和铃声之外,更多是MP3音乐、影音片段和数字电视等,非线性的D类音频放大器所具有的效率高、发热少、功耗低、电池使用寿命长等优点使之成为此类应用中最合适的方案。EMI干扰、芯片价格 D类存在EMI电磁干扰,可能会对手机RF部分或者天线部分产生干扰,降低手机的灵敏
5、度,导致手机无法正常工作,且与AB类相比,没有明显的价格优势,AB类音频放大器成为主流的中低档手机的首。噪声、音频性能 AB类较D类产品,突出的是音频性能、THD+N(总谐波失真加噪声)等方面。音频耳机功放对效率和功率的要求不高,或者Hi-Fi(高保真)耳机放大器对失真率有较高的要求,如今在耳机放大器的设计中AB类仍是唯一的选择。4第4页/共21页ABAB类、类、DD类放大器比较类放大器比较AB类、D类的共存与折中 在未来手机设计中,AB类不可能被D类完全取代,两者将共存。折中方案:自由切换AB类和D类这两种工作模式。在没有射频发射/传输的时候,运行D类模式;在射频发射/传输的时候,运行AB类
6、模式,充分利用D类和AB类的优点,弥补各自缺点。5第5页/共21页功放相关参数功放相关参数THD+NPSRRPSRRPOPingD D类功放相关的类功放相关的EMIEMI额定功率音调控制特性频率响应输入灵敏度 噪声电压整机效率 6第6页/共21页功放相关参数介绍功放相关参数介绍THD(总谐波失真)谐波失真是由于系统不是完全线性造成的。功放工作时,由于电路不可避免的振荡或其他谐振产生的二次,三次谐波与实际输入信号叠加,在输出端输出的信号就不单纯是与输入信号完全相同的成分,而是包括了谐波成分的信号。总谐波失真与频率有关,必须在20Hz-20KHz的全音频范围内测出。谐波失真用总谐波失真百分比(TH
7、D)来度量。这个度量包括整个频带中各次谐波的功率之和,可以用下述方程定义:7V1为基波分量的幅值 Vn为感兴趣的谐波分量的幅值。总谐波失真的数值越小,音色就更加纯净。这个指标是在一定的工作电压、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN(一般常用1KHZ)、一定的输出功率Po下进行测试。若改变了其中的条件,其THD+N值是不同的。第7页/共21页功放相关参数介绍功放相关参数介绍电源抑制比(电源抑制比(PSRR,Power Supply Rejection PSRR,Power Supply Rejection RatioRatio)把电源的输入与输出看作独立的信号源,输入与输出的纹波比值把电源的
8、输入与输出看作独立的信号源,输入与输出的纹波比值即是即是PSRRPSRR,通常用对数形式表示,单位是,通常用对数形式表示,单位是dB.dB.定义如下:定义如下:8在在我们的芯片测试中,实际上测得的是Ksvr,测试方法是利用AP产生200mVpp的纹波信号,通过330uF电容耦合到AW208C电源端,DC电源通过20ohm电阻到电源端。测试时,利用AP的通道A测试芯片输出的AC值,利用B通道测试到达功放电源端的纹波大小,最后通过AP的AB通道之间的crosstalk函数计算得到PSRR第8页/共21页功放相关参数介绍功放相关参数介绍POPingBTLBTL、SESE、OCLOCL结构结构POPi
9、ngPOPing抑制能力抑制能力 桥式模式能有效抑制共模噪声。桥式模式能有效抑制共模噪声。输出功率相同时,桥式模式的噪声明显小于单端模式的噪声。这是因为相同的冲击会同时出现在桥式输出结构的“”、“”两端,并通过负载后相互抵消,不对扬声器做功,因而不会发出“POP”声。这种结构对于上电、掉电噪声以及操作噪声都有很好的抑制作用。无输出耦合电容(OCL)结构与桥式结构非常类似,在输出端将直流共模电压抵消掉,只有交流信号对负载作功。与桥式结构一样,OCL结构由于省去了耦合电容。9第9页/共21页功放相关参数介绍功放相关参数介绍POPing 一般解决的原则就是让音频电路最后开启一般解决的原则就是让音频电
10、路最后开启 增大增大VBIASVBIAS的滤波电容的滤波电容 音频集成电路通常都有一个管脚叫做Vbias,或者Vref、Vmid、Vsvr、bypass等,它是内部直流基准电压,若要内部电它是内部直流基准电压,若要内部电路能工作,这个偏置电压必须建立起来。路能工作,这个偏置电压必须建立起来。实际应用时,该管脚通常外接一个旁路电解电容到地,该电容起滤除噪声的作用。对于使用正电压的单电源系统来说,当系统工作稳定时,基准电压值约等于Vdd/2。增大这个电容的容值能抑制“POP”噪声。当芯片上电或从待机状态切换到工作状态时,直流偏置电压开始建立,从0逐渐升高,并对Vbias滤波电容充电。经过一定时间后
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