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便攜設備中的D類音頻功放應用

更新時間：2011-12-6 9:03:30 　（編輯：孟子默）【大中小】

　　【音響網資訊】隨著能源的日益緊張，電子系統對于能效方面的要求也逐步提高，尤其是對于電池供電系統，其對功耗的要求更為苛刻。隨著手機、MP3/4等多媒體便攜設備的普及，音頻功放已經成為音頻部分的標準配置。無論是系統工程師還是最終用戶都已經不再滿足于響亮地播放個性化的音樂，繼而對音頻功放提出了更高的要求：消耗更少的電流以延長電池的使用時間，在整個音頻范圍內提供完美音質，良好的射頻抑制能力減小電流聲，穩定的輸出功率以確保揚聲器不受損壞。

　　未來，市場對于高效率的D類功率放大器的需求會逐步增加，D類放大器在便攜設備中的應用具有非常廣闊的前景。根據市場調研機構Gartner的報告：D類放大器在2006年至2011年之間的復合年成長率將達15.6%，從3.34億美元成長至6.88億美元，主要的成長動力來自便攜式裝置及空間受限的消費性電子產品，手機市場是重要的增長點。

　　本文介紹上海貝嶺開發出的一款高效D類音頻功放BL6311，該產品應用在手機等便攜式設備上，只需很少的外圍元件就可以提供一個完美的解決方案。

　　BL6311應用原理圖

　　便攜設備對音頻功放的要求是體積小、外圍電路簡單。BL6311可按照系統要求配置成單端輸入（圖1）和差分輸入（圖2）兩種使用方式。

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圖1 BL6311單端輸入應用原理圖

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圖2 BL6311差分輸入應用原理圖

　　BL6311的特點

　　1、高效節能

　　D類放大器與線形放大器（A類、B類、AB類）相比，在功效上有很大優勢。對線形放大器而言，偏置元件和輸出管的線形工作方式會損耗大量功率，而D類放大器的輸出管工作在開關狀態，功耗主要來自輸出管的導通阻抗、開關損耗以及靜態電流，效率可達90%，無需散熱，從而延長了便攜設備的電池使用時間和壽命。

　　2、RF噪聲抑制

　　手機、個人數字助理 (PDA) 和其它便攜式通信設備常常在條件惡劣而且噪聲相當大的環境下工作，對于沒有解決RF干擾的音頻放大器，會將RF載波信息解調到音頻頻帶，這樣在揚聲器的輸出端就會產生不希望出現的電流聲。射頻信號會耦合到放大器的電源，輸入端以及輸出端，放大器良好的PSRR和CMRR可以降低對系統PCB和結構的要求，將電流聲最小化，保證設備正常工作。一般10mV的輸出可以被人耳感覺到，而如圖3所示，當電源電壓（VDD）上疊加了500mV的GSM信號，BL6311的輸出端（Vo）仍然得到了良好地抑制。

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圖3 BL6311對電源端耦合進來的GSM信號具有抑制作用

　　3、極低的失真和噪聲

　　對于音頻功放而言，雖然所有的測試指標都是以正弦波來衡量的，最終的評判者還是優美流暢的音樂。優美的音色取決于較小的諧波失真和噪聲，理想的D類功放沒有失真，在可聽波段沒有噪音且效率滿足100%。然而，實際的D類功放并不完美，會有失真和噪音，這是由于D類功放產生的失真開關波形造成的，原因有以下幾點：

　　>PWM調制器由于采樣頻率限制和時間抖動而導致PWM信號的非線性；

　　>功率驅動管的死區時間，導通時間，關斷時間，上升下降時間等；

　　>開關器件上的非理想特征，如導通電阻，有限的開關速度及體二極管特征等；

　　>寄生的雜散參數導致過度邊緣的震蕩；

　　>輸出低通濾波器的非線性。

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圖4 BL6311 THDN vs Frequency

　　BL6311很好地解決了上述問題。圖4為THDN的掃頻曲線，由此可見，BL6311在整個音頻范圍內具有較低的失真度，可以滿足便攜設備對音質的要求。

　　由于BL6311具有高效率、低失真度以及較強的RF噪聲抑制能力，因而特別適合手機等便攜產品的應用。圖5是BL6311在手機中的應用方案框圖。


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