D類(lèi)音頻放大2

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

2、理想值 CLASS B IDEAL = B類(lèi)放大器理想值 CLASS D AD199x MEASURED = AD199x D類(lèi)放大器測(cè)量值 NO CLIPPING = 沒(méi)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(gè)功率水平條件下的箝位輸出 可以看出，對(duì)于多種負(fù)載其功耗明顯不同，尤其是在高端和中端值負(fù)載條件下。在箝位開(kāi)始之初，D類(lèi)放大器輸出級(jí)的功耗約是B類(lèi)放大器的1/2.5，是A類(lèi)放大器的1/27。應(yīng)當(dāng)注意，消

3、耗在A類(lèi)放大器輸出級(jí)的功率比傳遞到揚(yáng)聲器的功耗大，這是使用大的DC偏置電流的結(jié)果。 輸出級(jí)功率效率Eff定義如下： 在箝位開(kāi)始之初，A類(lèi)放大器的Eff25%，B類(lèi)放大器的Eff78.5%，D類(lèi)放大器的Eff90%（見(jiàn)圖5）。對(duì)于A類(lèi)放大器和B類(lèi)放大器，這些最佳例證經(jīng)常在教科書(shū)中引用。 圖5：A類(lèi)、B類(lèi)和D類(lèi)放大器輸出級(jí)的功率效率比較。注：POWER EFFICIENCY = 功率效率 NORMALIZED LOAD POWER = 歸一化負(fù)載功率 CLASS D AD199x MEASURED = AD199xD類(lèi)放大器測(cè)量值 CLASS B IDEAL = B類(lèi)放大器理想值 CLASS A

4、IDEAL = A類(lèi)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(duì)于音頻很重要，因?yàn)榇笠袅恳魳?lè)的長(zhǎng)期平均功率水平要比達(dá)到PLOAD max的瞬時(shí)峰值水平低很多（為其1/5到1/20，取決于音樂(lè)類(lèi)型）。因而，對(duì)于音頻放大器，PLOAD = 0.1PLOAD max 是一個(gè)合理的平均功率水平，按照這個(gè)功率水平評(píng)估PDISS。在這個(gè)功率水平，D類(lèi)放大器輸出級(jí)的功耗是B類(lèi)放大器的1/9，是A類(lèi)放大器的1/107。 對(duì)于10 W PLOAD max的音頻放大器，1 W的平均PLOAD認(rèn)為是保真音頻功率水平。在這種條件下，D類(lèi)放大器輸出級(jí)內(nèi)部功耗為282 mW，對(duì)于B類(lèi)放大器為2.53 W，

5、對(duì)于A類(lèi)放大器為30.2 W。在這種情況下，D類(lèi)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(yuǎn)優(yōu)于B類(lèi)放大器和A類(lèi)放大器，它們的效率分別為28%和3%。 這些差別對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的影響。對(duì)于1 W以上的功率水平，線性輸出級(jí)的過(guò)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(jìn)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(qiáng)散熱封裝以促進(jìn)熱傳導(dǎo)。這些考慮在消費(fèi)類(lèi)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(chē)音響，其發(fā)展趨勢(shì)是在固定空間內(nèi)增加通道數(shù)。 對(duì)于1 W以下的功率水平，處理浪費(fèi)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(jí)消耗電池電荷要比D類(lèi)放大器快。在上面的例子中，D類(lèi)放大器輸出級(jí)耗費(fèi)的電源電流是B類(lèi)放大器的1/2.8，是A類(lèi)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?jiǎn)單起見(jiàn)，只是專(zhuān)門(mén)注重放大器輸出級(jí)的分析。但是當(dāng)考慮放大器系統(tǒng)中所有功耗時(shí)，線性放大器要比低輸出功率D類(lèi)放大器更有利。原因是在低功率水平條件下，產(chǎn)生和