当前位置:文档之家› 数字音频功率放大芯片型号与特点介绍

数字音频功率放大芯片型号与特点介绍


传统基本的D类放大器的结构如图所示。
模拟输入信号通过一个比较器与三角波(或者锯 齿波)进行比较,比较器的输出就是PWM信号。它 被用来控制高速功率开关,使得PWM信号在更高电 平上重建,并能为负载(扬声器)提供更大电流。该 PWM信号在经过一个无源模拟低通滤波器以后,会
声音基础知识
声音是由振动产生的。物体振动停止,发声也 停止。外界传来的声音引起鼓膜振动经听小骨及其 他组织传给听觉神经,听觉神经再把信号传给大脑, 这样人就听到了声音。人耳能感受到(听觉)的频 率范围约为20Hz~ 20kHz,称此频率范围内的声音 为可听声(audible sound)或音频(audio)
数字(D类)功率放大器
传统数字(D类)功率放大器 数字功放也称为D类放大器(Class D amplifier) 是一种脉冲调制型放大器,它与传统模拟功放的主 要差别在于功放管的工作状态。D类放大器的功放 管使用快速开关器件,如Power Mosfet。它工作在 开关状态,导通时理论内阻为零,两端没有电压, 也就没有功率消耗;而截止时,内阻为无穷大,电 流为零,也不消耗功率。所以电源的利用率非常高, 理论为100%,实际产品也能达到90%以上。如此 高的耗电利用率一方面可大幅减少散热器体积,另 一方面可以延长如MP3播放器等便携式设备的电池 一次充电使用时间,所以可以用体积更小、更轻便 的电池提供能量。D类放大器已开始取代传统的模 拟高保真放大器,在移动及便携设备中尤其如此。
从上图中可以看出,工作在A类放大状态的功率放大器, 电源始终不断地输送功率,在没有信号输入时,这些功率全 部消耗在电路器件上,并将其转换为热量的形式耗散出去; 当有信号输入时,其中一部分转换为有用的输出功率,信号 越大,输送给负载的功率越多。
A类放大器具有最大工作效率为25%。实际效率大约为 15-20%;由于A类放大器效率较低,在实际应用中,尤其是 当功率放大的输出管的发热量很大时,为确保安全和可靠, 对它的稳定性和电路的具体设计等提出了更高的要放大器通常按照其功率开关管的工作方式 分为线性功率放大和非线性功率放大两类。线性功 率放大器即为传统的模拟放大器,常分为A类、B类、 AB类三种,其主要特点是保真度高,但是效率很低。 非线形放大器又称为D类放大器(开关放大器),其功 率开关管工作于开关状态,具有很高的效率。下面 将对这两类功率放大器分别进行介绍
功率放大器简介
功率放大器(英文名称:power amplifier), 简称“功放”,俗称“扩音机”,是音响系统中最 基本的设备,它的任务是把来自信号源的微弱电信 号进行放大以驱动扬声器发出声音。
工作原理 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压 控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的 电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交 流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流 的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点, 若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于 基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出 来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号, 这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放 大,就完成了功率放大。
人们日常生活听到的各种声音信息是典型的连 续信号,它不仅在时间上连续,而且在幅度上也连 续,我们称之为模拟音频。在数字音频技术产生之 前,我们只能用磁带或胶木唱片来存储模拟音频, 随着技术的发展,声音信号逐渐过渡到了数字化存 储阶段,可以用计算机等设备将它们存储起来。
对于计算机来说,处理和存储的只可以是二进 制数,所以在使用计算机处理和存储声音信号之前, 我们必须使用模数转换(A/D)技术将模拟音频转 化为二进制数,这样模拟音频就转化为数字音频了。
AB类放大器
AB类放大器的工作模式介于A类与B类之间,其偏置电 流远小于峰值电流。晶体管工作时间大于半个周期但小于一 个周期,即导通角90°<0<180°。大部分时间只有一个晶 体管工作,在零交越点时,两个晶体管都工作。AB类放大器 的最大优点是改善了B类放大器的非线性,消除了交越失真。
其电路结构如图所示。
A类放大器
在一个完整的信号周期中,A类放大器的功率晶体管一 直处于线性放大状态,即导通角θ=180°(在一个信号周期内, 导通角度的一半定义为导通角)。A类放大器的偏置电流IQ大 于输入电流,Q点(静态偏置点)处于负载线的中心,所有输出 器件在输入信号的整个周期内均有电流流过,使其处于良好 的线性工作状态。这种放大电路,由于不会产生开关失真和 交越失真,只要偏置和动态范围控制得当,仅从失真的角度 来看,它是一种优质的线性放大电路,其声音表现相当不错。 由于较小的非线性失真,使得A类功率放大器一般都用在较 高档次的音响系统中。A类放大器的原理图如图所示。
如图所示,AB类放大器通过两个偏置电压来避 免交越失真。由于这一优点,AB类放大器在传统的 音频放大器中得到了广泛应用。当输入信号为零时,
由于此时两个晶体管仍然处于导通状态,因此每一 个晶体管的功率损耗均大于B类放大器,即AB类放 大器的最大工作效率小于B类放大器,但大于A类放 大器。AB类音频放大器的理论效率75%,实际效率 在50%-70%之间。
B类放大器
B类放大器是一种互补式输出结构,两个晶体管不能同 时工作,每个晶体管工作半个周期,导通角θ=90°,其电路 结构如图所示。
B类音频放大器的理论最大效率是78.5%,B类放大器 的最大工作效率大于A类放大器。B类功率放大器的静态工作 电流选在接近零点处,当有激励信号输入时,其输出功率管 仅有一臂导通而另一臂截止,如此往返地工作,使得输出与 输入有着相近的信号波形。可见,与A类功率放大器相比,B 类在无信号输入时发热量是很小的,此时散热器是不会发热 或仅有一点温升,同时功率转换效率也比较高,最高能达到 78.5%。B类放大器最大的缺点是存在较大的交越失真,这 是由于当一个晶体管截止而另一个晶体管导通时需要过渡时 间的缘故。
相关主题