《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AB類與D類放大器的比較
摘要: D類音頻放大器采用脈寬調(diào)制(PWM)信號而不是AB類放大器通常采用的線性信號,,這里的PWM信號涵蓋了音頻信號以及PWM開關(guān)頻率與諧波,,為非線性信號。D類放大器比AB類放大器效率高得多,,因為輸出級的MOSFET管可從極高阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)闃O低阻抗,,從而在作用區(qū)的操作時間只有幾個ns,。
關(guān)鍵詞: 放大器 D類音頻放大器 PWM 阻抗
Abstract:
Key words :

D類音頻放大器采用脈寬調(diào)制(PWM)信號而不是AB類放大器通常采用的線性信號,這里的PWM 信號涵蓋了音頻信號以及PWM開關(guān)頻率與諧波,,為非線性信號,。D類放大器比AB類放大器效率高得多,因為輸出級的MOSFET管可從極高阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)闃O低阻抗,,從而在作用區(qū)的操作時間只有幾個ns,。利用上述技術(shù)原理,輸出級的損率變得極低,。此外,,LC過濾器或揚聲器的感應(yīng)元件在各個周期還能存儲能量,并可基本保證切換功率不會在揚聲器中損失,。

  在音樂手機等多媒體手機中,,非線性的D類音頻放大器是最為合適的方案,它具有效率高,、發(fā)熱少,、功耗低、電池使用壽命長等優(yōu)點,。但是D類存在EMI電磁干擾的缺點,,尤其是居高不下的價格,讓AB類音頻放大器成為主流的中低檔手機的首選,,線性的AB類是低噪聲放大器,,擁有低成本優(yōu)勢,。因此,在音頻IC市場中,,出現(xiàn)D類和AB類爭奇斗勝的局面,。甚至在一些場合出現(xiàn)了D類和AB類可以自由切換的模式,以滿足技術(shù)要求,。

  然而,,對于這兩種技術(shù)的未來發(fā)展趨勢,似乎大家一致看好D類,,認為隨著技術(shù)的不斷完善,,在未來手機音頻技術(shù)中,D類將占據(jù)主流地位,,從而徹底打破D類與AB類平分秋色的局面,,甚至有廠家預(yù)言,D類將最終替代AB類,。

  究竟鹿死誰手,,一比便知。以下通過5個方面對他們進行逐一比較,,希望可以得到答案,。

  第一輪:比效率

  傳統(tǒng)的AB類音頻放大器的效率只有25%左右,能耗大,,很難滿足電池長時間續(xù)航的需要,。與AB類不同,D類以高頻開關(guān)的方式工作,,而不是利用晶體管的線性部分放大,,具有高達90%的效率。此輪D類暫時領(lǐng)先,。

  第二輪:比使用場合

  由于節(jié)能,、省電的要求越來越高,在手機等應(yīng)用中D類音頻放大器將更為流行,,D類音頻放大器市場前景廣闊,。在日愈豐富的多媒體數(shù)碼內(nèi)容中,除了通話和鈴聲之外,,更多是MP3音樂,、影音片段和數(shù)字電視等,所以D類技術(shù)的效率會被更加重視,。 此輪D類再度領(lǐng)先,。

  第三輪:比音頻特性

  AB類技術(shù)的音頻性能好,THD+N低,,PSRR的絕對數(shù)值高,。此外,,AB類的應(yīng)用中沒有噼啪聲和咔嗒聲,噪聲很小,,而且開啟時間和關(guān)閉時間都很短,,亦可實現(xiàn)節(jié)能的方案。D類的工作模式完全不同于AB類,,會產(chǎn)生某些高頻諧波,。盡管這些諧波頻率遠遠高于可聽波頻率,不能被人耳所聽到,,然而可能會對手機RF部分或者天線部分產(chǎn)生干擾,降低手機的靈敏度,,導(dǎo)致手機無法正常工作,。這就是D類技術(shù)必須面對的一大挑戰(zhàn):EMI電磁干擾。AB類終于扳回一局,。

  第四輪:比封裝尺寸

  雖然各個廠商對于改善D類技術(shù)的電磁干擾問題殫精竭慮,,但小型化趨勢對降低D類音頻放大器的噪聲帶來了限制。 因為封裝尺寸的壓縮使得音頻設(shè)計高度集成化,,導(dǎo)致了編解碼器,、電源管理和揚聲器輸出功能的混合信號集成,這種集成給噪聲管理帶來了困難,。當D類音頻放大器不斷減小封裝尺寸時,,需要面對更加困難的噪聲管理的挑戰(zhàn)。本輪二者不分伯仲,。

  第五輪:比價格

  除了電磁干擾噪聲之外,,價格也是影響D類取代AB類的一個重要因素,D類音頻放大器最大的挑戰(zhàn)是價格太高,。D類音頻放大器的成本一般是AB類的2至3倍,,盡管D類提供較佳的功效及散熱能力, 但成本仍是非常重要的考慮因素,無疑會影響其的普及應(yīng)用,。

  [PK結(jié)果]

  五輪比試,,二者2.5 :2.5,平分秋色,,難分高低,。

  目前而言,AB類還不可能被D類完全取代,,兩者將一直共存下去,。在音樂手機中D類會逐步取代AB類;而在小功率音頻驅(qū)動中,比如音頻耳機功放對效率和功率的要求不高,,或者Hi-Fi耳機放大器對失真率有較高的要求,,此時AB類功放的超低失真率就體現(xiàn)出了優(yōu)勢,,如今在耳機放大器的設(shè)計中AB類仍是唯一的選擇。

  與D類取代AB類的思路不同,,歐勝微電子采取了折衷的方案,,推出了可以在AB類和D類這兩種工作模式之間進行自由切換的WM8985,在沒有射頻發(fā)射/傳輸?shù)臅r候,,運行D類模式;在射頻發(fā)射/傳輸?shù)臅r候,,運行AB類模式,充分利用D類和AB類的優(yōu)點,,彌補各自缺點,。

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