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背后的秘密D类放大器

时间:2019/7/2 16:54:15 | 浏览次数:

音频放大器的目的是在声音输出元件上再现输入音频信号,提供所需的音量和功率水平,确保再现的保真度、高效率和低失真。在这项任务中,D类放大器有许多优点。

音频(Audio)指的是大约20Hz到20kHz的频率范围,因此音频放大器必须在这个频带内具有出色的频率响应特性(当驱动频带有限的低音和高音扬声器时,具有更好频率响应特性的频率范围可以更窄)。对功率能力的需求变化很大,具体指标取决于应用要求,从耳机的毫瓦级到电视或电脑影响的几瓦级,到“迷你”家庭立体声和汽车音响,最高的是剧院和礼堂中使用的更强大的家庭和商业音响系统,功率达到数百瓦或更多。

音频放大器最直接和模拟的实现是让晶体管在线性模式下工作,并让输出电压以一定比例随输入信号电压变化。正向电压增益通常非常高(至少40dB)。如果正向增益是反馈环路的一部分,总环路增益也会非常高。电路中经常使用反馈,因为高环路增益可以提供更高的性能,抑制前向路径非线性引起的失真,并通过提高电源抑制能力来降低电源噪声(PSR)。

在传统的晶体管放大器中,输出级上的晶体管需要始终提供连续的输出电流。音频系统可以以多种形式实现,包括A类、AB类和b类。与D类放大器相比,即使是这些电路中最有效的线性输出级也有很大的功耗。这种差异与D类放大器形成鲜明对比,后者在许多应用中具有显著优势,因为较小的功耗意味着更低的发热量、电路板空间和成本节约,以及便携式系统更长的电池工作时间。

功耗出现在所有线性输出级,因为Vout的产生不可避免地会导致非零IDS和VDS出现在至少一个输出晶体管上。功耗的大小在很大程度上取决于输出晶体管的偏置方法。

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