音频放大器重要参数
功放技术参数概述

功放技术参数概述功放(Amplifier)是一种电子设备,主要功能是将输入的信号放大,使其具有足够的能量去驱动扬声器,实现声音的放大。
功放广泛应用于音响设备、无线通信、广播等领域。
功放的技术参数是评估功放性能的重要指标,下面将从功率、频率响应、失真、信噪比等方面进行详细介绍。
一、功率功率是一个功放的基本参数,通常以瓦特(W)为单位表示。
功率分为输出功率和输入功率。
输出功率指功放输出的最大电功率,一般通过RMS、峰值等来表示。
输入功率指功放所需输入的电功率,通常以dBm(分贝毫瓦)为单位表示。
二、频率响应频率响应指功放对频率的放大能力,也就是输入信号的频率变化时,输出信号的变化情况。
常见的频率范围是20Hz至20kHz,即人类可以听到的声音范围。
频率响应可以根据实际需求进行调整,常见的有线性频率响应、通带响应等。
三、失真失真是指功放输出信号与输入信号之间的差异,其中最常见的是谐波失真。
谐波失真会产生额外的频率成分,使得输出信号不纯净。
失真分为总谐波失真(THD)和交调失真。
总谐波失真是指输出信号中所有谐波成分相对于原始信号的总电压的百分比。
交调失真是指两个或多个频率之间产生的非线性交叉失真。
四、信噪比信噪比(SNR)是指功放输出信号的强度与噪声信号的强度之间的比值。
信噪比越高,表示输出的信号质量越好,噪声越小。
信噪比一般以分贝(dB)为单位表示,常见的信噪比范围是80dB至120dB。
五、阻抗阻抗是指输入和输出之间的电阻,它对功放的性能和稳定性有着重要影响。
输出阻抗应与扬声器的输入阻抗匹配,以获得最佳的传输效果。
输入阻抗则决定了功放对输入信号的灵敏度。
六、敏感度功放的敏感度是指输入信号的电平与输出信号的电平之间的比例关系。
一般以分贝为单位表示,敏感度越高表示功放对输入信号的放大能力越强。
七、动态范围动态范围是指功放在输出信号的最大电平和最小电平之间可以有效工作的范围。
动态范围越大,表示功放对于不同强度的信号的处理能力越强。
音频放大器的设计和优化

音频放大器的设计和优化音频放大器的设计与优化随着电子技术的不断发展,音频放大器已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是家庭影音系统,还是音乐播放器,都需要音频放大器的支持。
音频放大器的作用是将音频信号转换为电信号并放大到足够的电压和电流,从而驱动扬声器播放出声音。
因此,优化和改进放大器的性能是重要的。
设计方案音频放大器的设计需要考虑多个因素,包括放大器的性能参数、拓扑、噪声和失真等。
在选择拓扑结构时,常见的有AB、A、B、C、D五个类别,其中AB和A类为较常用的两种。
在实际应用中,根据不同情况可采用不同的拓扑结构。
为了提高放大器的效率,降低功率损耗,还可以使用类D放大器。
除拓扑结构外,还要考虑放大器的工作电源。
正常工作的音频放大器需要直流电压和直流电流,这些电源需从交流电源中转换而来。
针对放大器的不同工作状态,需要选择适当的电容、电感和三极管等元器件。
在放大器的性能参数中,最重要的是增益、带宽、输出功率和失真度。
增益代表放大器的放大倍数;带宽表示放大器对信号频率的响应;输出功率决定了放大器能够驱动的扬声器的大小;失真度描述了放大器是否存在畸变。
失真度包括谐波失真和交叉失真。
谐波失真是由于放大器非线性引起的,会产生一定的谐波成分;而交叉失真则由两个以上频率信号重叠而引起,难以直接测量。
优化方案要优化音频放大器的性能,就需要针对以上问题进行优化。
首先,选择合适的拓扑结构和工作电源,如采用AB或A类拓扑结构、高质量大容量的电容和电感以及高质量的三极管等元器件。
同时,通过合理布局布线、优化选择元器件、加强集成电路的设计等可优化放大器的噪声和失真度、增强放大器稳定性。
其次,可通过反馈电路、增加滤波电路等方式,优化放大器的带宽,保证放大器对信号的响应频带宽度。
此外,通过Class-D技术的应用,可使放大器的效率大大提高,功率损耗降低,并减少热量散失。
总结音频放大器的设计和优化是电子工程师不可忽视的重点。
必须在考虑整机成本的同时,确保放大器的性能如增益、带宽和失真度等符合实际应用的需求。
运算放大器参数详解

运算放大器参数详解运算放大器(通常简称为运放)是一种广泛应用于模拟信号处理领域的电子器件。
它被广泛应用于各种不同的电子设备中,包括音频放大器、模拟电路、数字电路等。
以下是对运算放大器参数的详细解释:1. 带宽增益乘积:这是运算放大器的一个重要指标,它等于开环带宽与开环增益的乘积。
这个参数可以用来估算运放在高频应用中的性能。
2. 开环增益:开环增益是运算放大器在没有反馈的情况下,输入电压与输出电压之比。
这是一个衡量运放放大能力的参数。
3. 最大差模输入电压:这是指运放可以接受的最大差分输入电压。
超过这个电压,运放可能会被损坏。
4. 最大共模输入电压:这是指运放可以接受的最大共模输入电压。
超过这个电压,运放可能会被损坏。
5. 最大输出电压:这是指运放在安全工作范围内可以输出的最大电压。
超过这个电压,运放可能会被损坏。
6. 电源电压范围:这是指运放正常工作所需的最小和最大电源电压。
低于最小电压,运放可能无法正常工作;高于最大电压,运放可能会被损坏。
7. 功耗:这是指运放在正常工作条件下消耗的功率。
这是一个重要的环保指标,因为电子设备的功耗直接影响到其热量产生和能源消耗。
8. 输入阻抗:这是指运放在没有反馈的情况下,输入端的电阻抗。
这个参数可以影响运放在特定应用中的性能。
9. 输出阻抗:这是指运放在没有反馈的情况下,输出端的电阻抗。
这个参数可以影响运放在特定应用中的性能。
10. 带宽增益乘积与最大带宽:带宽增益乘积是指运算放大器在特定频率下达到特定增益所需的带宽,通常以Hz为单位表示。
最大带宽是指运放在不失真的情况下可以处理的最高频率信号。
这两个参数共同决定了运算放大器处理高频信号的能力。
11. 建立时间:这是指运算放大器从启动到达到最终输出值所需的时间。
这个参数对于需要快速响应的电路设计来说非常重要。
12. 失调电压:这是指运算放大器在没有输入信号的情况下,输出端的直流偏置电压。
这个参数可能会对电路的直流性能产生影响。
放大器的5个参数

放大器的5个参数
放大器是一种为输入信号进行放大的电子设备。
它常常被用来放大音频信号,使得音乐能够在扬声器中更加清晰响亮。
为了了解放大器的性能和功效,我们需要关注以下五个重要参数:
1. 增益
增益是放大器将输入信号放大的程度。
它是输出信号和输入信号之间的比率,通常以分贝(dB)为单位表示。
增益越高,输出信号就越强,声音就越响亮。
但是增益过高可能导致信号失真和噪音增加。
因此,选择合适的增益是非常重要的。
2. 频率响应
每个放大器都有一定的频率响应范围。
频率响应反映了放大器对不同频率的信号的放大程度。
有些放大器可能在某些频率上具有更好的性能,而在其他频率上则表现不佳。
因此,在选择放大器时需要考虑所需频率响应的范围。
3. 噪声
噪声是指放大器电路中引入的任何不需要的信号。
噪声可以影响输出信号的质量,使其变得模糊或难以辨认。
低噪声放大器能够提供更清晰、更精准的信号放大效果。
4. 输入阻抗(Impedance)
输入阻抗是指放大器电路对输入信号的电阻性质。
输入阻抗会影响信号源和放大器之间的互动效果。
一般情况下,输入阻抗应该越高越好。
如果放大器的输入阻抗太低,就会导致信号源受到过多的负载,从而降低信号源的输出能力。
5. 输出功率
输出功率是指放大器输出信号的能力。
输出功率越大,放大器就可以驱动更大的扬声器或输出更高质量的音频信号。
但是,较大的输出功率通常也意味着较大的尺寸和成本。
因此,在选择放大器时,需要根据具体的使用场景和需求综合考虑输出功率和其他参数。
功放的主要技术参数有哪些?功放参数全面解析

功放的主要技术参数有哪些?功放参数全面解析像卡拉OK这样的娱乐场所在选用功放设备的时候需要根据什么样的标准来选择呢?功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大,推动音箱放声。
一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
我们在选择使用的时候需要根据这一设备的行业标准(功放重要参数)来选择。
音响功放的技术参数有哪些?通过这些参数作为普通用户的我们该如何理解呢?接下来,小编就为大家普及下功放机参数的相关知识,同时还将和大家分享下如何理解这些参数背后所代表的含义。
输出功率输出功率的单位为W。
由于测量方法不一样,出现了一些名目不同的叫法,例如额定输出功率、最大输出功率(动态功率)、音乐输出功率、峰值音乐输出功率。
一些鱼目混珠的厂家常常以此来迷惑用户。
峰值功率是指在允许失真条件内,将功放音量调至最大时,功放所能输出的最大音乐功率。
额定输出功率是指失真度小于某一规定值时的最大输出功率,也称最大有用功率。
通常,峰值功率大于音乐功率,音乐功率大于额定功率,一般情况下峰值功率是额定功率的5一8倍。
负载阻抗(load impedance):表明功放的负载能力,负载的阻抗越小,表明功放能通过的电流能力就越强,一般来说,大部分的功放最低负载阻抗为4欧姆,品质好的功放最低负载一般为2欧姆。
双通道时能够负载4欧姆的功放,在桥接状态下可以负载最低为8欧姆,双通道时能够负载2欧姆的功放,桥接状态下可以负载4欧姆。
桥接状态下只能负载8欧姆的功放,不可以负载更低的阻抗,否则会造成功放因为电流过大而烧毁。
立体声(两路)模式(stereo mode or dual mode):一般的功放内部具有两个独立的放大电路,可以分别接受两路不同的信号分别进行放大并输出,这种工作状态称为立体声(两路)模式。
桥接模式(bridge mode):桥接模式是利用功放内部的两个放大电路相互推挽,从而产生更大输出电压的方式,功放设定为桥接模式后,成为一台单声道放大器,只可以接受一路输入信号进行放大,输出端为两路功放输出的正端之间。
音频放大器性能参数

音频信号放大器性能参数(1)输入阻抗● 物理定义:输入阻抗是从音响放大器输入端(话音放大器输入端)看进去的等效阻抗称为输入阻抗R i 。
如果接高阻话筒,则R i 应远大于20k Ω。
接电唱机,R i 应远大于500k Ω。
●测试方法:用“串联电阻法”测量放大器的输入电阻R i ;即在信号源输出与放大器输入端之间,串联一个已知电阻R (一般以选择R 的值接近R i 的值为宜),如下图所示,在输出信号不失真的情况下,用晶体管毫伏表或示波器,分别测量出R 短路时与R 串联时的输出电压V O1与V O2的值,则:R V V V R O O o i •-=212输入电压 输出电压 串联电阻R V V V R O O o i •-=21210mV 4000mV 0 24K Ω10mV1300mV50K Ω(2)输出阻抗● 物理定义:放大器输出电阻的大小反映了它带负载的能力,Ro 愈小,带负载的能力愈强。
当R O <<R L 时,放大器可等效成一个恒压源。
● 测试方法:用“并联电阻法”测量放大器的输出电阻R O ,电阻RL 应与Ro 接近,电路接线如下图所示。
在输出波形不失真的情况下,首先测量R L 未接入即放大器负载开路时的输出电压V O1的值;然后接入R L 再测量放大器负载上的电压V O2的值,则:L O o O R V V R •⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=121● S断开时V O 值接入RL时的V OL 值 RL=10 ΩR O计算值60mv 20mv15r(3)额定功率●物理定义:音响放大器输出失真度小于5%时的最大功率称为额定功率。
其表达式为:Po=V 02 /R LR L 为额定负载阻抗;Vo 为RL两端的最大不失真电压。
● 测试方法:测量Po 的条件如下:信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率f i =1kHz ,电压V i =5mV ,音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置,音量控制电位器置于最大值,用双踪示波器观测Vi 及Vo 的波形,失真度测量仪监测Vo 的波形失真。
放大器参数说明范文
放大器参数说明范文放大器是一种电子设备,用于放大音频或信号的电压、电流或功率,以便在音频系统、通信系统、雷达系统、无线电系统等多个领域中实现音频信号增强或传输。
放大器通常由控制部分、输入部分和输出部分组成,各部分共同决定放大器的性能和特点。
以下是一些常见的放大器参数的说明:1. 增益(Gain):增益是放大器将输入信号放大的比例。
它是输出信号与输入信号之间的比值。
增益通常以分贝(dB)为单位表示。
增益的高低决定了放大器的放大能力,增益越高,放大器输出信号相对于输入信号的增强程度越大。
2. 带宽(Bandwidth):带宽是指放大器在特定增益下能够传输的频率范围。
放大器的带宽取决于其内部的电路设计和工作状态。
带宽越宽,放大器能够传输更多的频率成分,从而实现更准确、更真实的声音反馈。
3. 输入阻抗(Input Impedance):输入阻抗指的是放大器输入端对外部信号源的阻抗要求。
输入阻抗越高,表示放大器对输入信号源的负载影响越小,通常以欧姆(Ω)为单位表示。
4. 输出阻抗(Output Impedance):输出阻抗是指放大器输出端对负载的阻抗特性。
输出阻抗越低,表示放大器对外接负载的适应能力越好。
输出阻抗通常也以欧姆(Ω)为单位表示。
5. 最大输出功率(Maximum Output Power):最大输出功率是指放大器能够输出的最大功率。
它决定了放大器可以驱动的最大负载功率。
最大输出功率通常以瓦特(W)为单位表示。
6. 总谐波失真(Total Harmonic Distortion):总谐波失真表示放大器输出信号中包含的畸变成分的百分比。
一般来说,总谐波失真越低,放大器输出信号质量越好。
它是衡量放大器音质好坏的重要指标。
7. 信噪比(Signal-to-Noise Ratio):信噪比是指放大器输出信号与输入信号之比中,有用信号与噪声之比的强度。
信噪比越高,表示放大器在放大信号时对于噪声的削弱能力越强,输出信号的纯净度越高。
音频功放的主要参数
音频功放的信号线
音频功放的音源大致有:收音头、磁带放音头、CD机、电唱机等,这些音源的输出阻抗各有不同,所以在配接时线材的特性阻抗应与音源设备的输出阻抗相近。
信号线可分为强信号线、弱信号线和标准信号线分别进行讨论:
1、强信号线是指音箱与功放之间的连接线,这类线往往没有屏蔽层,对于这种线材,关键是要降低其电阻,因为现代功放的输出电阻很低,所以对音箱线的要求也随之增高,如选用截面积大的或多股绞合线。线材从纯铜到银质线均有,比较贵价的一种音箱线为无氧铜音箱专用线,其主要特点是导电性能好,电阻率低,使用了它在重放声音时音色增加不少。由于传输线对不同频率信号有不同的阻抗,这种特性在声音的还原上表现为声音模糊不清,为此人们生产出了一种称为智能信号线的高档音箱连接线,这种线的特点是将信号根据频率高低分为两个通道,一定厚度的外层线通过5KHZ以上的信号,5KHZ以下的信号通过线的内层传输,这就大大地改善了传输线的频率特性,使重放的声音清晰通透。不过如果你的功放输出功率较小或音箱线较短就不要花冤枉钱去用这贵价线材,在这种情况下,效果并不突出。
频率响应
频率响应:表示音频功放的频率范围,和频率范围内的不均匀度。频响曲线的平直与否一般用分贝[db]表示。家用HI-FI音频功放的频响一般为20Hz--20KHZ正负1db.这个范围越宽越好。一些极品音频功放的频响已经做到0--100KHZ。
失真度
失真度:理想的音频功放应该是把输入的讯号放大后,毫无改变的忠实还原出来。但是由于各种原因经音频功放放大后的信号与输入信号相比较,往往产生了不同程度的畸变,这个畸变就是失真。用百分比表示,其数值越小越好。HI-FI音频功放的总失真在0。03[%]--0。05[%]之间。音频功放的失真有谐波失真,互调失真,交叉失真,削波失真,瞬态失真,瞬态互调失真等。
纳芯威NS4160音频功率放大器说明书
NS41601特性●AB类/D类工作模式切换功能●AB类/D类工作模式和低功耗关断模式:通过一线脉冲控制,节省主控GPIO●5W输出功率(VDD=5V、2Ω负载)●0.1%THD(VDD=5V、Po=1W)●优异的全带宽EMI抑制能力●优异的“上电,掉电”噪声抑制●高达90%以上的效率(D类工作模式)●工作电压范围:3.0V~5.5V●过流保护、过热保护、欠压保护●eSOP8封装3应用范围●手提电脑●台式电脑●低压音响系统2说明NS4160是一款带AB类/D类工作模式切换功能、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放。
通过一个控制管脚使芯片在AB类或者D类工作模式之间切换,以匹配不同的应用环境。
即使工作在D类模式,NS4160采用先进的技术,在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰,最大限度地减少对其他部件的影响。
NS4160无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。
NS4160内置过流保护、过热保护及欠压保护功能,有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。
并且利用扩频技术充分优化全新电路设计,高达90%的效率更加适合便携式音频产品。
NS4160提供eSOP8封装,额定的工作温度范围为-40℃至85℃。
4应用电路5管脚配置NS4160ESOP8的俯视图如下图所示:6极限工作参数8电气特性工作条件(除非特别说明):T A=25℃,VDD=5V9典型特性曲线10NS4160应用说明10.1芯片基本结构描述NS4160是单声道带AB 类,D 类工作模式切换功能的音频功率放大器。
芯片内部集成了反馈电阻,放大器的增益可以在外围通过输入电阻设置。
其原理框图如下:10.2NS4160工作模式NS4160的工作模式通过管脚CTRL 设置,如下表:CTRL 控制设置工作模式一个上升沿AB 类连续两个上升沿D 类长低(>100us)低功耗关断桥式输出模式NS4160工作在桥式输出模式,外接电阻Ri ,总增益为:Rik A VD120=。
参数手册-HWD2108——立体声105mW音频功率放大器
HWD2108 ——立体声105mW音频功率放大器●产品概述--- HWD2108是一款优异的立体声音频功率放大器,使用5V直流电源时,可以为16Ω负载提供105mW的连续平均功率,失真(THD+N)小于0.1%。
--- HWD2108不需要耦合电容和自举电容,因此非常适用于手机和其他以小功耗作为主要指标的低电压便携式系统。
--- HWD2108单位增益稳定,可以通过外部电阻进行增益设置。
●技术规格·总谐波失真+噪声(1KHz 105mW 16Ω)0.1%(典型)·总谐波失真+噪声(1KHz 70mW 32Ω)0.1%(典型)·输出功率 PO (5V & 0.1% THD+N)32Ω70mW (典型)●功能特色·开关机噪声抑制·电源电压2.0~5.5V工作·不需要输出耦合电容,缓冲器网络和自举电容·优异的电源抑制比·单位增益稳定·低电平有效的关断模式·提供MSOP、SOP封装●应用范围·耳机放大器·台式机·麦克风前置放大器·便携式电子设备●工作范围·温度范围﹣40℃~85℃·电源电压 2.0V≤V DD≤5.5V●典型应用●管脚定义● 极限参数·电源电压 6.0V·贮存温度 -65℃~+150℃·功耗 内部限制·ESD承受能力(人体模式) 3500V·ESD承受能力(机械模式) 250V·结 温 150℃● 电学特性·电学参数(V DD =5V )除特殊说明外,极限参数在T A =25℃时得出,以下相同。
符号参数 条件 最小典型 最大 单位I DD静态电源电流 V IN =0V , I O =0A 1.2 3 mA P TOT总功耗 V IN =0V , I O =0A 6 16.5 mW V OS输出失调电压 V IN =0V , 无负载 -50 10 50 mVIbias 输入偏置电流 10 pAP O 输出功率 THD=0.1%(最大)f=1kHz R L =16Ω R L =32Ω 60 105 70mWTHD+N 总谐波失真+噪音 V O =3.5Vpp (at 0 dB ) f=1kHz, R L =16Ω0.05 % Crosstalk 通道分离度 R L =32Ω, P O =70mWrms 75 dBPSRR 电源抑制比 Cb=1.0uF , V ripple =100mV PP f=100Hz89 dB SNR 信噪比 V O =3.5Vpp (at 0 dB ) 105 dB C i 输入电容 3 pF C L 容性负载 200 pF·电学参数(V DD =3.3V )除特殊说明外,极限参数在T A =25℃时得出,以下相同。
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音频放大器重要参数- 细数音频放大器的分类、重要参数以及相关介绍来源:互联网作者:秩名2013年06月07日 16:04[导读]仔细阅读本专题,来自IDT的资深设计工程师及美国国家半导体、美信等厂商的高工,共同为你揭示音频设计路上你应该掌握的研发难题。
关键词:NCP4894NCP2890音频放大器机或者其他时尚的便携式多媒体播放器配上优美的旋律,走到哪里都能引来艳羡的目光,特别是在消费者对于音效要求越来越高的今天,好的音效设计就意味着产品成功与否,大红大紫的iPod、iPhone就是对音效重要性的最好证明。
而在音效设计过程中,放大器设备又至关重要,无论是传统的A类还是目前炙手可热的D类,不同的选择就意味着产品不同的特性。
可是你知道如何为自己的设计选择合适的放大器吗?你知道根据选择放大器种类的不同如何进行五花八门的设计吗?如果在这些问题中你还存在误解,那就请仔细阅读本专题,来自IDT的资深设计工程师及美国国家半导体、美信等厂商的高工,共同为你揭示音频设计路上你应该掌握的研发难题。
一、音频放大器分类传统的数字语音回放系统包含两个主要过程:1、数字语音数据到模拟语音信号的变换(利用高精度数模转换器DAC)实现;2利用模拟功率放大器进行模拟信号放大,如A类、B 类和AB类放大器。
从1980年代早期,许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器,这种放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换,这样的放大器通常称作数字功率放大器或者D类放大器。
1、A类放大器A类放大器的主要特点是:放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。
放大器可单管工作,也可以推挽工作。
由于放大器工作在特性曲线的线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。
电路简单,调试方便。
但效率较低,晶体管功耗大,功率的理论最大值仅有25%,且有较大的非线性失真。
由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。
图一:A类放大器2、B类放大器B类放大器的主要特点是:放大器的静态点在(VCC,0)处,当没有信号输入时,输出端几乎不消耗功率。
在Vi的正半周期内,Q1导通Q2截止,输出端正半周正弦波;同理,当Vi为负半波正弦波(如图虚线部分所示),所以必须用两管推挽工作。
其特点是效率较高(78%),但是因放大器有一段工作在非线性区域内,故其缺点是“交越失真”较大。
即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时, Q1 Q2都无法导通而引起的。
所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。
图二:B类放大器3、AB类放大器AB类放大器的主要特点是:晶体管的导通时间稍大于半周期,必须用两管推挽工作。
可以避免交越失真。
交替失真较大,可以抵消偶次谐波失真。
有效率较高,晶体管功耗较小的特点。
当信号在-0.6V《+0.6V 之间时,为使Q1,Q2导通,在Q1,Q2的VBE之间增加两个偏置电压,使输入信号在+ - 0.6V之间大小的时候,Q1,Q2也可以线性的放大。
这样既可以获得较高的功率效率,又能很好的改善B类推挽式放大器的交越失真。
理论上也可达到78.5%的功率最大值,但实际上功率的最大值在70%左右可能受到输出级拓扑和输出级斜线的影响,在典型的听音条件下(全功率的30%左右),功放的效率为35%左右。
图三:AB类放大器4、D类放大器D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲亮度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或 PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器,也称为开关放大器。
具有效率高的突出优点。
数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器。
放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成.D 类放大或数字式放大器。
系利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。
1. 具有很高的效率,通常能够达到85%以上。
2. 体积小,可以比模拟的放大电路节省很大的空间。
3. 无裂噪声接通4. 低失真,频率响应曲线好。
外围元器件少,便于设计调试。
如图4所示,PDM信号与PWM信号相比,没有固定的工作频率,其将输入的音频信号调制成一组脉冲宽度相同但是频率不同的PDM信号,有效的改善了PWM带来的EMI问题。
目前市场上产品还不是很多。
图四。
该简化功能框图展示了一个基本的半桥式D类放大器的结构。
图五。
输出信号脉宽与输入信号幅值成正比。
PWM(Pulse Width Modulation)中A类、B类和AB类放大器是模拟放大器,D类放大器是数字放大器。
B类和AB类推挽放大器比A类放大器效率高、失真较小,功放晶体管功耗较小,散热好,但B类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。
而D类放大器具有效率高低失真,频率响应曲线好。
外围元器件少优点。
AB类放大器和D类放大器是目前音频功率放大器的基本电路形式。
[导读]二、音频放大器重要参数 1. 电源纹波抑制比(PSRR)电源纹波抑制比(power supply rejection rate)是音频放大器的输入测量电源电压的偏差偶合到一个模拟电路二、音频放大器重要参数1. 电源纹波抑制比(PSRR)电源纹波抑制比(power supply rejection rate)是音频放大器的输入测量电源电压的偏差偶合到一个模拟电路的输出信号的比值。
PSRR反映了音频功率放大器对电源的纹波要求,PSRR值越大越好,音频放大器输出音质就越好。
表一:常用的音频放大器性能比较2. 总谐波失真加噪声(THD+N)总谐波失真(total harmonic distortion)是指一个模拟电路处理信号后,在一个特定频率范围内所引入的总失真量。
噪声(noise)是指通常不需要的信号。
有时是由于由于热或者其它物理条件产生的在线路板上的其它电气行为(干扰)。
从THD+N的定义中不难看出总谐波失真和噪声越小越好。
3. 信噪比(SNR)通常指一个模拟信号中有用信号和噪声之间的比值。
4. 增益(AO)对音频功率放大器来说增益通常指放大器输出功率和输入功率之间的比值。
增益越大说明放大器的效率越高。
5. 最大输出功率(POCM)输出功率反映了一个音频功率放大器的负载能力,通常音频放大器厂家会提供产品的在工作电压一定条件和额定负载下的的最大输出功率。
表二:常用的音频放大器性能比较6. 关断电流(Shutdown current)和输出偏移电压(Output Offset Voltage)。
关断电流越小,说明在待机条件下的放大器功耗小。
输出偏移电压小有利于电池寿命的延长。
三、手机常用音频放大器介绍简单介绍目前手机设计中音频放大器有AB类放大器也有D类,主要的生产厂家有美国国家半导体公司(NS)、美国德州仪器(TI)、意法半导体公司(ST)、美国安森美公司(ONSEMI)。
他们代表性的产品及其性能比较如表1 和表2所示。
其中NCP2890和NCP2809为美国安森美公司产品,LM4890和LM4911为美国国家半导体公司产品,TS4890为意法半导体公司产品,TPA6203A1为美国德州仪器的产品,MAX4410为美信公司产品(MAXIM)。
下面以ONSEMI公司产品为例介绍一下音频功率放大器在手机中的应用,电路图如图6、7所示。
图六:NCP2890放大电路典型设计NCP2890在工作电压5V时能够给8欧姆负载持续提供1W的最大输出功率,而在工作电压2.6V时能够给4欧姆负载提供320 mW 的输出功率。
如图5所示NCP2890能够提供高质量的音质,芯片自身带的逻辑关断设计模式,使电路设计中芯片的周围器件少和自身功耗小。
在 NCP2890内部专门设计了消噪声电路,消除了功率放大器在开启和关闭过程中会产生人耳可听到的噪声。
开机时,逻辑高电平加到开关控制端,旁路电容上的直流电压值开始按指数规律增加,当电压值达到共模电压值(Vp/2)时,开始输出功率(此过程大约50ms);而关机时,控制端接低电平,负载被连接到接地端,输出功率为零,此时电路的直流静态电流小于100nA。
尽管NCP2890内部含有过流和过热保护电路,但是在使用时,一定要注意供电电源电压不能超过其极限值,以免造成芯片损坏。
图七:NCP4894放大电路立体声设计NCP4894是ONSEMI公司专门为移动设备设计的一款全微分音频功率放大器。
NCP4894 做为一款优秀的音频功率放大器能够提供高质量的声音,尤其用在手机设计中优点尤为突出。
NCP4894的总谐波失真加噪声(THD + N)比小于0.01% 。
在工作电压5V,负载8欧姆时它的输出最大功率为1W,在工作电压2.6V时,输出功率为250mW.NCP2890和NCP4894以及NCP4896,都可用在手机设计中,他们的小封装形式可以提高PCB的利用率。
四、便携式设计中音频放大器选用的几点建议1. 采用了全差分输入及输出的音频功率放大器,提高电源抑制比。
2. 尽量采用效率高,功耗低,内部升温小的设计,这样可以延长电池和芯片的使用寿命。
在有限带宽设计时,建议使用D类放大器。
3. 音频放大器在使用时一定要注意供电电源电压不能超过其极限值,以免造成芯片损坏。
五、音频放大器产品展望现在消费者追求着小巧的外型、低功耗、低价格以及听力的舒适感。
供应商也逐渐认识到,必须在这些方面有所改进,才能使消费者愿意花钱来购买这些音频设备。
同时,他们也努力减小噪声的干扰。
然而数字电路和模拟电路的同时存在,使得这项任务变得更加困难。
凭借诸如极佳的功率效率、较小的热量以及较轻的供电电源等优点,D类放大器正在音频世界掀起风暴,随着技术的成熟以及其所达到越来越好的声音重现效果, D类放大器将主导音频放大器市场。