D类音频放大器课件.ppt

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1、D类音频放大器类音频放大器美国Power Analog 微电子公司首席科学家茅于海1Power Analog Microsystem放大器的分类（一）放大器的分类（一）甲类放大器:效率约为20%2Power Analog Microsystem放大器的分类（二）放大器的分类（二）乙类放大器:效率约为50%3Power Analog Microsystem放大器的分类（三）放大器的分类（三）甲乙类放大器:效率约为50%4Power Analog Microsystem放大器的分类（四）放大器的分类（四）l甲类放大器失真最小，静点工作电流最大，效率最低l乙类放大器失真较大，静点工作电流最小，效率较

2、高l甲乙类放大器失真中等，静点工作电流中等，效率中等l丙类放大器失真极大，主要用在射频调谐放大器中lD类放大器或丁类放大器，不是工作点的不同，而是工作原理完全不同的新型放大器，也有人称之为数字放大器5Power Analog MicrosystemD类放大器的工作原理类放大器的工作原理PWM（脉宽调制）的工作原理（脉宽调制）的工作原理6Power Analog MicrosystemD类放大器的构成类放大器的构成锯齿波发生器比较器输入信号功放低通滤波脉宽调制信号7Power Analog MicrosystemD类放大器的原理图（一）类放大器的原理图（一）单端输出单端输出8Power Anal

3、og MicrosystemD类放大器的原理图（二）类放大器的原理图（二）加负反馈的D类放大器9Power Analog MicrosystemD类放大器的原理图（三）类放大器的原理图（三）桥式输出的D类放大器10Power Analog MicrosystemD类放大器的性能类放大器的性能l极高的工作效率，在二十瓦以内不需要散热器l最少的外部工作元件l很小的总谐波失真（THDN）l无外部滤波器时（利用喇叭线圈作为滤波器）会产生电磁波辐射干扰11Power Analog MicrosystemD类放大器的效率类放大器的效率(一一)l末级晶体管工作于开关状态l理想开关效率为100l截止时的损耗可

4、以忽略l主要为导通时的电阻Ron效率RL/(2Ron+RL)12Power Analog MicrosystemD类放大器的效率（二）类放大器的效率（二）l主要由末级导通电阻值Ron决定l若负载电阻为4欧姆，导通电阻为0.1欧姆，则效率为95l若导通电阻增大至0.3欧姆，负载电阻不变，则效率降低为8713Power Analog MicrosystemD类放大器的效率（三）类放大器的效率（三）14Power Analog MicrosystemD类放大器的效率（四）类放大器的效率（四）l因为放大器大多数时间工作于低输出功率的状态，所以D类放大器的效率平均比AB类放大器的效率高2.5到3倍l这种

5、高效率的特点决定了D类放大器特别适合用于便携式设备（延长电池寿命，不需要散热器而减小体积）和特大功率设备（减小功耗）中15Power Analog MicrosystemD类放大器的失真（一）类放大器的失真（一）l主要考虑非线性失真或总谐波失真THDN其产生是由于：l采样时的脉宽误差和量化误差l驱动管的死区和延时l功放管的导通时间和体二极管恢复l输出滤波电感和电容的非线性16Power Analog MicrosystemD类放大器的失真（二）类放大器的失真（二）典型的THDN和输出功率的关系（8欧姆，1kHz,6V）17Power Analog MicrosystemD类放大器的滤波（一）类

6、放大器的滤波（一）l末级晶体管输出的是脉宽调制的矩形波l必须经过低通滤波才能滤出音频信号l动圈式喇叭本身具有电感l如果采用较高的矩形波频率就很容易滤除高频18Power Analog MicrosystemD类放大器的滤波（二）类放大器的滤波（二）l过高的矩形波频率会导致效率降低，失真加大l无滤波器方案会在放大器和喇叭之间的引线上引起较大的射频辐射干扰l简单的滤波器就可以很好地解决射频干扰问题还可以提高效率19Power Analog MicrosystemD类放大器的滤波（三）类放大器的滤波（三）开关频率1MHzL=10 uH,C=0.146uF开关频率1MHzL=5 uH,C=0.146u

7、F20Power Analog MicrosystemD类放大器的芯片类放大器的芯片21Power Analog MicrosystemD类放大器的应用手机类放大器的应用手机l极其有限的电池寿命l极其有限的空间l要求不高的音质l单声道l但必须防止射频干扰22Power Analog MicrosystemD类放大器的应用类放大器的应用MP3播放器播放器l电池寿命短l音质要求高l空间极其有限l无射频部分l要有立体声LCDDisplayCPUDSPUSBBatteryChargerBatteryDACNANDFlashVoltageRegulatorsClass-DAudioAmp.SDOrCFU

8、ser keyWhiteLEDBacklight23Power Analog MicrosystemD类放大器的应用便携式类放大器的应用便携式DVD播放播放机机l有限电池寿命l有限空间l中等音质l要求立体声l无射频部分MPEGDecoderDVDDriverCVBSProgressiveTV EncoderS-VideoFrame BufferROMAudio ProcessingClass-DAudioAmp.BatteryChargerBatteryVoltageRegulators24Power Analog MicrosystemD类放大器的应用便携式电视机类放大器的应用便携式电视机l

9、模拟或数字式l有限电池寿命l有限空间l音质要求中等l要有立体声(喇叭或耳机）l有射频部分To LCD PanelDigital YUV SignalAudio D/AMPEGDecoderRF TVTunerQAM/DMB-T/QPSKScaler OSD LVDS Advanced Video processorFrame BufferROMFrame BufferClass-DAudioAmp.25Power Analog MicrosystemD类放大器的应用笔记本电脑类放大器的应用笔记本电脑l有限的电池寿命l有限的空间l要求中等音质l要求立体声l无射频部分CPUDRAML2 Cache

10、256K2.5V Host Bus 66-100MHzPCI Bridge3.3V PCI Bus 33MHzLCXLCXLCXLCXGraphicsCard BusIDEAudioClass-DAudioAmp.BatteryChargerBatteryVoltageRegulators26Power Analog MicrosystemD类放大器的应用手提式对讲机类放大器的应用手提式对讲机l有限空间l有限电池寿命l低音质要求l单声道DuplexerLNAPowerAmpVCOPLLVCOIF Ampl.Ampli-fierFMDiscri-minatorPre-ampl.Class-DAu

11、dioAmp.Modu-latorPower Module/Battery27Power Analog MicrosystemD类放大器的应用汽车音响类放大器的应用汽车音响l电源比较有限l体积比较有限l要求较高音质l要求立体声Class-DAudioAmp.LNAVCOIFAMDetectorLNAVCOIFFMDemod.AMReceiverFMReceiverLaserPickupCD DriveSwitchDAC28Power Analog MicrosystemD类放大器的应用其它传统音响设类放大器的应用其它传统音响设备备l包括免提电话机、台式机有源音箱、电视机、功放、家庭影院l无体积

12、限制l无电源限制l无空间限制l必须在性能和价格上和模拟功放竞争29Power Analog Microsystem各种应用一览表各种应用一览表MP3播放播放机机手机手机便携便携式式DVD便携便携式式TV笔记笔记本本PC对讲对讲机机汽车汽车音响音响台式机台式机音箱音箱电视电视机机音响音响功放功放电池电池寿命寿命极其有限相当有限比较有限比较有限有限比较有限不太有限无限制无限制无限制空间空间大小大小极其有限极其有限比较有限比较有限有限比较有限不太有限无限制无限制无限制声道声道数数立体声单声道立体声立体声立体声单声道立体声立体声立体声多声道音质音质要求要求极高 不高较高较高普通不高较高普通较高极高功率

13、功率要求要求几百毫瓦1瓦几瓦几瓦几瓦几百毫瓦-几瓦1020瓦几瓦几瓦-几十瓦20瓦以上30Power Analog MicrosystemPAM公司的公司的D类放大器产品类放大器产品lPAM8101，1.5W，单声道，高效率（85%),低失真（THDN0.05%）lPAM8201，1.5W，立体声，高效率（85%),低失真（THDN0.05%）l小体积（PAM8101只有2mmx3mm)l极少的外部元件，只有两、三个电容，不需要电感l极低的价格，可以和模拟功放竞争！31Power Analog MicrosystemPAM芯片的外部元件芯片的外部元件单声道PAM8101立体声PAM820132Power Analog MicrosystemD类放大器的市场前景类放大器的市场前景l2003年增长200至$84Millionl2004将增长68l2008将达$823MThe Semiconductor Reporter(Forward Concept):June 15,200433Power Analog Microsystem谢谢大家！谢谢大家！34Power Analog Microsystem