D類音頻放大2

1、圖4是A類放大器和B類放大器輸出級功耗（PDISS）的理想值與 AD1994 D類放大器輸出級功耗的測量值的比較。圖中的曲線是指給定的音頻正弦波信號的輸出級功率與揚聲器提供的負載功率（PLOAD）之間的關(guān)系。 其中負載功率相對最大負載（PLOAD max）功率水平歸一化，箝位的正弦波信號保證10%總諧波失真（THD）。圖中的垂直線表示PLOAD開始箝位的位置。 圖4：A類、B類放大器和D類放大器輸出級的功耗比較。注：NORMALIZED POWER DISSIPATION = 歸一化功耗 NORMALIZED LOAD POWER = 歸一化負載功率 CLASS A IDEAL = A類放大器

2、理想值 CLASS B IDEAL = B類放大器理想值 CLASS D AD199x MEASURED = AD199x D類放大器測量值 NO CLIPPING = 沒有箝位 AMPLIFIER CLIPS = 放大器箝位 MAX POWER THE AMP CAN DELIVER. = 放大器可提供的最大功率 OUTPUT IS CLIPPED AT THIS POWER LEVEL =在這個功率水平條件下的箝位輸出 可以看出，對于多種負載其功耗明顯不同，尤其是在高端和中端值負載條件下。在箝位開始之初，D類放大器輸出級的功耗約是B類放大器的1/2.5，是A類放大器的1/27。應(yīng)當(dāng)注意，消

3、耗在A類放大器輸出級的功率比傳遞到揚聲器的功耗大，這是使用大的DC偏置電流的結(jié)果。 輸出級功率效率Eff定義如下： 在箝位開始之初，A類放大器的Eff25%，B類放大器的Eff78.5%，D類放大器的Eff90%（見圖5）。對于A類放大器和B類放大器，這些最佳例證經(jīng)常在教科書中引用。 圖5：A類、B類和D類放大器輸出級的功率效率比較。注：POWER EFFICIENCY = 功率效率 NORMALIZED LOAD POWER = 歸一化負載功率 CLASS D AD199x MEASURED = AD199xD類放大器測量值 CLASS B IDEAL = B類放大器理想值 CLASS A

4、IDEAL = A類放大器理想值 功耗和功率效率的差異在中等功率水平處很大。這對于音頻很重要，因為大音量音樂的長期平均功率水平要比達到PLOAD max的瞬時峰值水平低很多（為其1/5到1/20，取決于音樂類型）。因而，對于音頻放大器，PLOAD = 0.1PLOAD max 是一個合理的平均功率水平，按照這個功率水平評估PDISS。在這個功率水平，D類放大器輸出級的功耗是B類放大器的1/9，是A類放大器的1/107。 對于10 W PLOAD max的音頻放大器，1 W的平均PLOAD認為是保真音頻功率水平。在這種條件下，D類放大器輸出級內(nèi)部功耗為282 mW，對于B類放大器為2.53 W，

5、對于A類放大器為30.2 W。在這種情況下，D類放大器的效率從高功率條件下的90%減少到78%。但即使是78%也要遠優(yōu)于B類放大器和A類放大器，它們的效率分別為28%和3%。 這些差別對于系統(tǒng)設(shè)計具有重要的影響。對于1 W以上的功率水平，線性輸出級的過大的功耗要求采用有效的散熱方法以避免不可接受的發(fā)熱，通常是使用大金屬板作為散熱板，或用風(fēng)扇促進放大器空氣散熱。如果放大器是集成電路（IC），就可能需要大尺寸、高成本的增強散熱封裝以促進熱傳導(dǎo)。這些考慮在消費類產(chǎn)品中很麻煩，例如平板電視，其印制電路板面積（PCB）面積很寶貴，或汽車音響，其發(fā)展趨勢是在固定空間內(nèi)增加通道數(shù)。 對于1 W以下的功率水平，處理浪費的功率可能比處理散熱還困難。如果是電池供電，線性放大器輸出級消耗電池電荷要比D類放大器快。在上面的例子中，D類放大器輸出級耗費的電源電流是B類放大器的1/2.8，是A類放大器的1/23.6，因此它們用于蜂窩電話，PDA和MP3播放器等產(chǎn)品在電池的壽命方面有很大差別。 迄今為止，我們?yōu)榱撕唵纹鹨姡皇菍ｉT注重放大器輸出級的分析。但是當(dāng)考慮放大器系統(tǒng)中所有功耗時，線性放大器要比低輸出功率D類放大器更有利。原因是在低功率水平條件下，產(chǎn)生和