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乐鱼体育app_干货分享:工程师教你如何设计D类放大器
时间:2022-01-05 15:33 点击次数:
本文摘要:D类放大器最早于1958年明确提出,近年来逐渐流行。那么,什么是D类放大器呢?它们与其他类型的放大器相比如何?为什么d类放大器对音频应用有意义?设计高质量D类音频放大器必须考虑哪些因素?本文试图提出上述所有问题。音频放大器背景音频放大器的目的是在被拒绝的音量和功率水平下,在收听输入元件上新产生真实、有效和低误报的输出音频信号。

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D类放大器最早于1958年明确提出,近年来逐渐流行。那么,什么是D类放大器呢?它们与其他类型的放大器相比如何?为什么d类放大器对音频应用有意义?设计高质量D类音频放大器必须考虑哪些因素?本文试图提出上述所有问题。音频放大器背景音频放大器的目的是在被拒绝的音量和功率水平下,在收听输入元件上新产生真实、有效和低误报的输出音频信号。音频频率范围在20 Hz ~ 20 khz左右,所以放大器在这个频率范围内必须有很好的频率响应(驱动有限频带的扬声器时频率范围增大,如低音扬声器或高音扬声器)。

输出功率能力因应用而异,从几毫瓦(mW)的耳机、几瓦(W)的电视(TV)或个人电脑(PC)音频、几十瓦的迷你家庭音频和汽车音频,到数百瓦或更多的高功率家庭和商业音频系统,以及剧院或音乐厅音频系统。为晶体管建立音频放大器的必要模拟,以在线性操作模式下产生与输出电压成比例的输入电压。相反,电压增益一般较高(至少40dB)。如果相反的增益是系统环路的一部分,则总环路增益不会很高。

它通常用于环路系统,因为低环路增益可以提高性能,感应反向路径中线性误差引起的噪声,并通过降低电源感应(PSR)来增加电源噪声。D类放大器的优点在传统的晶体管放大器中,输入级包括一个获得瞬时互易输入电流的晶体管。许多可能的音频系统放大器类型包括A类放大器、AB类放大器和B类放大器。与D类放大器设计相比,即使是最高效的线性输入级,其输入级也会消耗相当大的功率。

这种差异使得D类放大器在很多应用中具有明显的优势,因为低功耗产生的热量较少,节省了印刷电路板(PCB)面积和成本,并且需要缩短便携式系统的电池寿命。线性放大器、D类放大器和功耗线性放大器的输入级必须连接到扬声器(在某些情况下通过电容连接)。如果输入级用于双极结型晶体管(BJT),它们通常以线性模式工作,并具有较大的集电极-发射极电压。

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输入级也可以由有序金属氧化物半导体(CMOS)晶体管构成,如图1右图所示。图1。1的功耗。

CMOS线性输入级在所有线性输入级中,因为产生输入电压VOUT的过程必然会在至少一个输入晶体管中导致非零IDS和VDS。输入晶体管的偏置方式主要是功耗不同。

A类放大器歧管结构用于晶体管作为直流(DC)电流源,需要获得仅次于扬声器的音频电流。A类放大器的输入级可以获得极好的音质,但是功耗非常大,因为一般来说,相当大的DC偏置电流流向输入级的晶体管(这是不希望的),而不是流向扬声器(这是希望的)。B类放大器的流形结构没有DC偏置电流,功耗大大降低。

其输入晶体管由动车组模式独立控制,允许高端晶体管为扬声器获得正电流,而低端晶体管吸收负电流。由于只有信号电流流向晶体管,输入级的功耗增加。而B类放大电路的音质更好,因为输入电流过零点和晶体管在通断状态之间切换会引起线性误差(交越噪声)。

AB类放大器是a类放大器和b类放大器的折中。它也用于DC偏置电流,但它几乎大于完整的a类放大器。

小的DC偏置电流不足以避免交叉噪声,因此可以获得更好的声音质量。其功耗介于A类放大器和B类放大器之间,但一般更类似于B类放大器。类似于B类放大器电路,AB类放大器也必须有一些控制电路才能使其获得或吸收大的输入电流。出乎意料的是,即使是精心设计的AB类放大器也有相当大的功耗,因为中间范围的输入电压一般接近电源或负电源。

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因为漏极和源极之间的电压偏差相当大,不会产生相当大的瞬时功耗IDSVDS。D类放大器具有不同的流形结构(见图2),其功耗几乎大于上述任何一种放大器。

D类放大器的输入级在电源和负电源之间切换,以产生一系列电压脉冲。这种波形不利于降低功耗,因为当输入晶体管不导通时,它的电流为零,而当它导通时,它的VDS非常低,从而产生较小的功耗IDSVDS。图2。


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