Class-D功放詳解

1、Audio Class D Amplifier Introduction制作：劉全制作：劉全I(xiàn)ntroduction Of Class-D AmplifierOUTLINEuClass-D Amplifier 的工作原理和結(jié)構(gòu)的工作原理和結(jié)構(gòu)uD類放大器的失真類放大器的失真 uCompare Class-D Amplifier With Class ABuClass-D Amplifier 特徵參數(shù)的介紹和應(yīng)用特徵參數(shù)的介紹和應(yīng)用uClass D Amplifier濾波器及濾波器及filter less Amplifier uClass D Amplifier Codec & Touc

2、h screen controllerOUTLINEuClass-D Audio Amplifier 的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)The Principle Of Class-D Amplifier Class-D Amplifier使用使用脈寬調(diào)製技術(shù)（脈寬調(diào)製技術(shù)（PWM技術(shù)）技術(shù)）用模用模擬擬信號(hào)的幅度來(lái)信號(hào)的幅度來(lái)調(diào)調(diào)制制一系列矩形脈沖的一系列矩形脈沖的寬寬度。度。這這種脈種脈寬調(diào)寬調(diào)制是用一個(gè)等制是用一個(gè)等幅三角波來(lái)幅三角波來(lái)對(duì)對(duì)音音頻頻信號(hào)信號(hào)進(jìn)進(jìn)行采行采樣樣來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)（如右）。（如右）。經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)采采樣樣后，模后，模擬擬信號(hào)的信號(hào)的幅度信息就被幅度信息就被轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換到脈

3、沖到脈沖信號(hào)的信號(hào)的寬寬度信息中去了。度信息中去了。圖圖1. 脈寬調(diào)制（脈寬調(diào)制（PWM）的原理圖）的原理圖 這樣模擬音頻信號(hào)就變成了一系列寬度受到調(diào)制的等幅脈這樣模擬音頻信號(hào)就變成了一系列寬度受到調(diào)制的等幅脈沖信號(hào)。沖信號(hào)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1.原來(lái)的模擬信號(hào)包含在脈沖信號(hào)的寬度之中，則放大時(shí)原來(lái)的模擬信號(hào)包含在脈沖信號(hào)的寬度之中，則放大時(shí)晶體管的非線性引起的幅度失真不會(huì)引起信號(hào)的失真晶體管的非線性引起的幅度失真不會(huì)引起信號(hào)的失真 。 2.晶體管可以工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的晶體管工作晶體管可以工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的晶體管工作效率很高，且可以提供更高的功率。效率很高，且可以提供更高的功

4、率。 NOTE：為了不失真地放大最高頻率分量為：為了不失真地放大最高頻率分量為20KHz的音頻信號(hào)，三角波的重復(fù)頻率最好在十倍的音頻信號(hào)，三角波的重復(fù)頻率最好在十倍音頻的最高頻率分量，也就是音頻的最高頻率分量，也就是200KHz以上以上 右圖表明了一個(gè)右圖表明了一個(gè)1KHz的正的正弦波音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)三角波弦波音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)三角波采樣后的輸出頻譜，其中包采樣后的輸出頻譜，其中包含有很多高頻分量。在含有很多高頻分量。在PWM的輸出后面加上一個(gè)的輸出后面加上一個(gè)低通濾波器，就可以濾去矩低通濾波器，就可以濾去矩形波的高頻分量。形波的高頻分量。 NOTE：低通濾波器的截止頻率：低通濾波器的截止頻率fc大

5、於大於20KHz，小於開(kāi)關(guān)頻率。，小於開(kāi)關(guān)頻率。圖圖2 原始信號(hào)和原始信號(hào)和PWM輸出信號(hào)以及經(jīng)過(guò)輸出信號(hào)以及經(jīng)過(guò)低通濾波器以后的信號(hào)頻譜低通濾波器以后的信號(hào)頻譜 雖然雖然Class-D Amplifier 的工作的工作原理都是依靠原理都是依靠PWM調(diào)製技術(shù)，但調(diào)製技術(shù)，但在具體採(cǎi)樣方式和時(shí)序上，各個(gè)在具體採(cǎi)樣方式和時(shí)序上，各個(gè)廠商之間卻各不相同，以廠商之間卻各不相同，以TI & PAM為例：為例： 右圖為右圖為T(mén)I廠商型號(hào)：廠商型號(hào)：TPA3110D2全橋輸出的波形。黃色曲綫和藍(lán)全橋輸出的波形。黃色曲綫和藍(lán)色曲綫分別為負(fù)載兩端對(duì)地的波色曲綫分別為負(fù)載兩端對(duì)地的波形，紅色曲綫為黃色曲綫

6、與藍(lán)色形，紅色曲綫為黃色曲綫與藍(lán)色曲綫做減法運(yùn)算得到的波形即負(fù)曲綫做減法運(yùn)算得到的波形即負(fù)載的輸出波形。載的輸出波形。圖圖3 TPA3110D2全橋輸出的波形全橋輸出的波形圖圖4 PAM8610全橋輸出的波形全橋輸出的波形 右圖為右圖為PAM8610全橋輸出的波全橋輸出的波形，形，黃色曲綫和藍(lán)色曲綫分別為黃色曲綫和藍(lán)色曲綫分別為負(fù)載兩端對(duì)地的波形，紅色曲綫負(fù)載兩端對(duì)地的波形，紅色曲綫為黃色曲綫與藍(lán)色曲綫做減法運(yùn)為黃色曲綫與藍(lán)色曲綫做減法運(yùn)算得到的波形即負(fù)載的輸出波形。算得到的波形即負(fù)載的輸出波形。跟上圖比較可知跟上圖比較可知PAM8610負(fù)載兩負(fù)載兩端的是半個(gè)正弦波的波形，兩者端的是半個(gè)正弦波

7、的波形，兩者之間相位相差之間相位相差180度。而度。而TPA3110D2負(fù)載兩端的波形雖然負(fù)載兩端的波形雖然相位也相差相位也相差180度但卻是兩個(gè)完度但卻是兩個(gè)完整的正弦波。說(shuō)明兩者的採(cǎi)樣方整的正弦波。說(shuō)明兩者的採(cǎi)樣方式和時(shí)序並不相同式和時(shí)序並不相同Class-D Audio Amplifier 的基本特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)Amplifiers optimized to drive low-impedance loadsTypically 4, 8, 16 or 32WAmplifiers optimized for audio frequencies20 20kHzAmplifiers

8、that provide features likeVolume controlSpeaker and headphone driveI2C interfaceBass boostSmall package options圖圖5. D類放大器的結(jié)構(gòu)圖類放大器的結(jié)構(gòu)圖 最簡(jiǎn)單的最簡(jiǎn)單的PWM就是一個(gè)比較器，它的一端輸入原始要放大的信號(hào)，另一端就是一個(gè)比較器，它的一端輸入原始要放大的信號(hào)，另一端就輸入一個(gè)高頻三角波。在這個(gè)比較器的輸出就是一個(gè)脈寬被調(diào)制的矩形就輸入一個(gè)高頻三角波。在這個(gè)比較器的輸出就是一個(gè)脈寬被調(diào)制的矩形波。這個(gè)矩形波就直接加到一對(duì)互補(bǔ)晶體管進(jìn)行放大波。這個(gè)矩形波就直接加到一對(duì)互補(bǔ)

9、晶體管進(jìn)行放大 。NOTE：采用負(fù)反饋回路可降低失真，最簡(jiǎn)單的方式：直接從輸出端經(jīng)過(guò)RF反饋到輸入端。三角波可以采用如右圖的方式來(lái)產(chǎn)生。比較器輸出的電壓為V1和V1。當(dāng)輸出電壓為V1時(shí)，三角波以m=V1/R6C4的斜率增長(zhǎng)。假定三角波的峰值幅度為從VTP到VTP。再假定三角波的周期為T(mén)1/fT。那么2VTPmT/2=V1/2fTR6C4。比較器在其非倒相輸入端的電壓達(dá)到0時(shí)，切換其狀態(tài)。這發(fā)生于V1/R8=VTP/R7。所以，三角波的頻率就等于fT=R8/4R6R7C4，VTPV1R7/R8圖圖6. 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器 NOTE：積分電路的輸出電壓與輸入電壓的積分成反比關(guān)系，所以階躍信號(hào)

10、輸入積分電路后會(huì)輸出一個(gè)比例函數(shù)的波形。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分Class-D類Amplifier可分為半橋和全橋結(jié)構(gòu)。全橋式特點(diǎn)就是信號(hào)的正半周時(shí)，左邊上面的和右邊下面的晶體管導(dǎo)通，負(fù)載電流從左流向右；而當(dāng)信號(hào)進(jìn)入負(fù)半周時(shí)，右邊上面和左邊下面晶體管導(dǎo)通，負(fù)載中的電流從右流向左。這樣相當(dāng)于把電源電壓提高了一倍。即可用增加晶體管數(shù)量而不用提高電源電壓的方法就可以提高輸出功率。 圖7. 全橋式橋式輸出的D類放大器 圖圖8.半橋式和全橋式結(jié)構(gòu)比較半橋式和全橋式結(jié)構(gòu)比較uCompare Class-D Amplifier With Class ABAudio amplifier basic configurati

11、on Class-AB vs. Class-DClass-AB amplifiers use the same push-pull architecture as class-B, but active devices are biased on with a small quiescent current when Vin = 0. advantage: excellent linearity disadvantage: poor efficiency VinQ1RloadC1PVDDQ2Q4Q3Q5TriangleOut+Out-PowerGroundPGAComparatorVDDMOS

12、FETsPWMClass-D amplifiers modulates the audio signal in to a high frequency PWM signal that drives the speaker(s). advantage : high efficiencyClass-AB requires heatsink!Single-Ended Load (SE) ConfigurationD/AConverterDigitalInputRCLPF+VDDAnalogInputClass-ABSEPower = VRMS2/RL, VRMS = VPP /2.83= VPP 2

13、/8*RL= 0.63 W RMS PowerVPPVPPVPP= 4.5 V maxVRMS= VPP /2 2= 1.59 VRL= 4 W WVDD= 5 VRLfLOW = 1/(2 p pRL CC)CCAdvantage : Simple, cheaperAdvantage : Simple, cheaperEfficiency Of Class-D Amplifier 和和AB類放大器相比，類放大器相比，D類類放大器有很高的效率一般在放大器有很高的效率一般在80%以上。由於以上。由於D類放大器的輸出級(jí)類放大器的輸出級(jí)完全工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗很小完全工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，損耗很小只要考慮

14、在導(dǎo)通時(shí)的損耗。假定只要考慮在導(dǎo)通時(shí)的損耗。假定負(fù)載電阻為負(fù)載電阻為RL，晶體管導(dǎo)通時(shí)的，晶體管導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻為內(nèi)阻為Ron，則效率為：，則效率為： ERL/(2Ron + RL) 除外，偏置電流、輸入電容充除外，偏置電流、輸入電容充電、和切換電流都會(huì)降低效率，電、和切換電流都會(huì)降低效率，右圖為右圖為D類放大器和類放大器和AB類放大器類放大器在不同的輸出功率時(shí)的效率在不同的輸出功率時(shí)的效率 。圖9. D類放大器和類放大器和AB類放大器在不同的類放大器在不同的輸出功率時(shí)的效率輸出功率時(shí)的效率 NOTE：圖上為效率是在輸入為正弦波的情況下測(cè)出的，而在實(shí)際的音樂(lè)條件下，效率就沒(méi)有那么高（75%左右），

15、但依然要遠(yuǎn)高于AB類amplifier（是Class-AB類的2.54倍）。 為什么為什么class-D類和類和AB類類amplifier的效率相差那的效率相差那么多，可以通過(guò)計(jì)算他們么多，可以通過(guò)計(jì)算他們的耗散功率得知如右。其的耗散功率得知如右。其中中K為總線電壓和輸出電壓為總線電壓和輸出電壓的比值，的比值，Psw為開(kāi)關(guān)損耗，為開(kāi)關(guān)損耗，Pcond為傳導(dǎo)損耗，為傳導(dǎo)損耗，Pgd為為柵極驅(qū)動(dòng)損耗，柵極驅(qū)動(dòng)損耗，Qg為柵極為柵極的電量，的電量，Coss為晶體管輸為晶體管輸出電容，出電容，tf為晶體管開(kāi)啟時(shí)為晶體管開(kāi)啟時(shí)間。由右圖可知間。由右圖可知class-D Amplifier可通過(guò)可通過(guò)Qg

16、，Coss，tf和和Rds(on)等參數(shù)等參數(shù)的控制優(yōu)化得到最優(yōu)的效的控制優(yōu)化得到最優(yōu)的效果果圖10. D類放大器和類放大器和AB類放大器的耗散功率類放大器的耗散功率 效率的不同也表現(xiàn)效率的不同也表現(xiàn)在表面溫度上，圖在表面溫度上，圖7表明表明兩種放大器在不同的輸兩種放大器在不同的輸出功率時(shí)的表面溫度。出功率時(shí)的表面溫度。在很多更大輸出功率情在很多更大輸出功率情況下，況下，AB類類amplifier需需要采用散熱器要采用散熱器.圖11. D類放大器和AB類放大器在不同的輸出功率時(shí)的表面溫度VccVinAPVccVinLPFAPC lass ABC lass D圖圖12 Test of Class

17、-D and ClassABu D類放大器的失真類放大器的失真 Major Cause of ImperfectionGate DriverPWMFeedbackAudio sourceDead timeDelay timeFeedback IntegratorModulation errorQuantization errorSingle-bridge/Full bridgeFilterless modulation schemeSwitch nonidealitiesFinite RonBody diode Recovery(EMI)Nonlinear LCPoor PSRRNoise c

18、ouplingPOP NoiseTHD and Dead time Class-D放大器根據(jù)輸出波形隨輸放大器根據(jù)輸出波形隨輸入時(shí)序波形變化分為入時(shí)序波形變化分為3個(gè)區(qū)間：個(gè)區(qū)間： 1.輸入電流從輸入電流從D Amplifier流向負(fù)流向負(fù)載。當(dāng)高端器件斷開(kāi)，低端器件載。當(dāng)高端器件斷開(kāi)，低端器件開(kāi)通之前輸出節(jié)點(diǎn)由負(fù)開(kāi)通之前輸出節(jié)點(diǎn)由負(fù)VBUS驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)，與低端開(kāi)通時(shí)序無(wú)關(guān)，因此輸出與低端開(kāi)通時(shí)序無(wú)關(guān)，因此輸出波形只隨高端輸入時(shí)序的變化而波形只隨高端輸入時(shí)序的變化而變化，導(dǎo)致了變化，導(dǎo)致了PWM變短；變短； 2.負(fù)周期工作區(qū)狀況同上；負(fù)周期工作區(qū)狀況同上； 3.這一區(qū)間處于上述兩區(qū)間之間，這一區(qū)

19、間處于上述兩區(qū)間之間，輸入時(shí)序波形與死區(qū)時(shí)間無(wú)關(guān)，輸入時(shí)序波形與死區(qū)時(shí)間無(wú)關(guān)，輸出僅跟隨每個(gè)輸入的關(guān)斷沿的輸出僅跟隨每個(gè)輸入的關(guān)斷沿的變化而變化變化而變化. NOTE：死區(qū)時(shí)間會(huì)嚴(yán)重影響失真，時(shí)長(zhǎng)：死區(qū)時(shí)間會(huì)嚴(yán)重影響失真，時(shí)長(zhǎng)幾十納秒就可能導(dǎo)致幾十納秒就可能導(dǎo)致THD達(dá)到達(dá)到1%以上。以上。圖圖13 THD and Dead timePower Supply Pumping另一個(gè)導(dǎo)致另一個(gè)導(dǎo)致THD增大的原因是總增大的原因是總線充電，可以在半橋拓?fù)湎蜇?fù)載提線充電，可以在半橋拓?fù)湎蜇?fù)載提供低頻的輸出信號(hào)時(shí)觀察到如右。供低頻的輸出信號(hào)時(shí)觀察到如右。這主要是由于這主要是由于D類類Amplifier的

20、增益的增益與與Vbus直接成比例關(guān)系，直接成比例關(guān)系，Vbus波波動(dòng)造成輸出失真。由于動(dòng)造成輸出失真。由于D類類Amplifier的開(kāi)關(guān)時(shí)雙向的，當(dāng)大的開(kāi)關(guān)時(shí)雙向的，當(dāng)大量量LPF電感儲(chǔ)存的能量回流至電源電感儲(chǔ)存的能量回流至電源時(shí)，電源無(wú)法吸收從而導(dǎo)致時(shí)，電源無(wú)法吸收從而導(dǎo)致Vbus上升產(chǎn)生波動(dòng)。上升產(chǎn)生波動(dòng)。NOTE：全橋式拓?fù)錄](méi)有這個(gè)問(wèn)題因?yàn)殚_(kāi)關(guān)橋臂回饋的能量會(huì)被另一條橋臂吸收。圖14總線通電造成的失真EMI consideration: Qrr in Body Diode1. 低端器件導(dǎo)通體二極管有漏電流通過(guò)；低端器件導(dǎo)通體二極管有漏電流通過(guò)；2. 在死區(qū)區(qū)間輸出在死區(qū)區(qū)間輸出LPF電感

21、的感應(yīng)電流會(huì)使低電感的感應(yīng)電流會(huì)使低端二極管繼續(xù)導(dǎo)通；端二極管繼續(xù)導(dǎo)通；3. 接下來(lái)當(dāng)高端器件的死區(qū)時(shí)間未開(kāi)啟時(shí)除非接下來(lái)當(dāng)高端器件的死區(qū)時(shí)間未開(kāi)啟時(shí)除非儲(chǔ)存的大量少數(shù)載流子被完全放電否則體二儲(chǔ)存的大量少數(shù)載流子被完全放電否則體二極管會(huì)處于導(dǎo)通狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生一反向恢復(fù)電極管會(huì)處于導(dǎo)通狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生一反向恢復(fù)電流；流； 這一電流會(huì)形成一個(gè)高頻的尖峰脈沖引起雜這一電流會(huì)形成一個(gè)高頻的尖峰脈沖引起雜散電感的不必要震蕩，引發(fā)散電感的不必要震蕩，引發(fā)EMI干擾。干擾。uClass-D Amplifier 特徵參數(shù)的介紹和應(yīng)用特徵參數(shù)的介紹和應(yīng)用General Audio Amplifier Paramete

22、rBig ThreelOutput Power (ex. Rout = 8ohm, THDN = 1%) lBandwidth (ex. Gain Flatness, 2020kHz)lSNR : (ex. 1kHz, 1Vrms FS) Others:lTHD+N (ex.0.01%, 80dBFs, A weighting Filter)lPOPlEfficiencylCross-Talk For StereolPSRR Maximum Output Power Audio amplifier parameter : SNRAudio amplifier parameter : THDN

23、頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)是指音頻功放輸入端是指音頻功放輸入端口輸入的正弦信號(hào)電壓及音量控口輸入的正弦信號(hào)電壓及音量控制恒定時(shí)，音頻功放輸出的正弦制恒定時(shí)，音頻功放輸出的正弦信號(hào)電壓隨輸入信號(hào)頻率變化的信號(hào)電壓隨輸入信號(hào)頻率變化的函數(shù)關(guān)函數(shù)關(guān)系。只要采樣的三角波重系。只要采樣的三角波重復(fù)頻率比音頻信號(hào)的最高頻率分復(fù)頻率比音頻信號(hào)的最高頻率分量的頻率高量的頻率高10倍以上倍以上D類放大器類放大器就可以得到很好的頻率響應(yīng)。就可以得到很好的頻率響應(yīng)。 。所以用所以用250KHz的三角波的的三角波的D類放類放大器很容易得到超過(guò)大器很容易得到超過(guò)20kHz的頻的頻率響應(yīng)。率響應(yīng)。D類放大器的頻率響應(yīng)類放大器的頻率

24、響應(yīng) 12/09/04 13:10:29Frequency Response(4ohms, 300mW) G=GainY=Phasefreq_response_new.at2cColorSweepTraceLine StyleThickDataAxisComment11GreenSolid1Anlr.Level ALeft12YellowSolid1Anlr.PhaseRightFrequency Response from 20k to 20 Hz. F4 first to set 0 dBr at 1kHz. The 2 Ch Ampl Function Reading meter BW

25、is set to 500kHz so the bandwidth is the same as the Level meter. Optimize for detail.-100+100-80-60-40-20+0+20+40+60+80deg-0+20+2+4+6+8+10+12+14+16+18dBr A2030k501002005001k2k5k10kHz圖15.典型的D類放大器頻響（上面為增益下面為相位） 電源紋波抑制比（電源紋波抑制比（PSSR）就是指電源的變化反映到輸出就是指電源的變化反映到輸出的變化之比，在線性放大器中，的變化之比，在線性放大器中，放大器的增益幾乎完全和電源放大

26、器的增益幾乎完全和電源電壓的變化無(wú)關(guān)。但在電壓的變化無(wú)關(guān)。但在D類放大類放大器中情況就完全不同。放大器器中情況就完全不同。放大器的輸出直接和電源電壓有關(guān)。的輸出直接和電源電壓有關(guān)。因?yàn)殡娫吹募y波可以直接經(jīng)過(guò)因?yàn)殡娫吹募y波可以直接經(jīng)過(guò)導(dǎo)通的晶體管加到輸出負(fù)載上導(dǎo)通的晶體管加到輸出負(fù)載上去。所以這時(shí)候它的去。所以這時(shí)候它的PSSR相當(dāng)相當(dāng)于于0 dB。這是完全不能接受的。這是完全不能接受的。為了提高放大器的為了提高放大器的PSSR，通常，通?？梢圆捎秘?fù)反饋的方法，一般可以采用負(fù)反饋的方法，一般可以把可以把PSSR提高到提高到70 dB以以上。上。D類放大器的電源抑制比（類放大器的電源抑制比（PSS

27、R） 圖16. PSRR 定義和測(cè)量 consideration for Input circuit: -keep balance between the differential pair inputs - meet the required frequency response DAC R.LP R.LP C.LP Class-D Input Filtering with DAC Source C.IN C.IN Low-pass filter + - - + Application Of Class-D AmplifierTop TraceVDDGNDBottom TraceheatHe

28、at transfer route IC PowerPad and ambient air ground plane at top layer and solid Vias ground plane at pcb bottom ambient air heat transfer / PCB layout It is a good practice to copy the EVM PCB layout as much as possible.uClass D Amplifier 濾波器及濾波器及filter less Amplifier 喇叭阻抗喇叭阻抗會(huì)隨著信號(hào)頻率的會(huì)隨著信號(hào)頻率的升高而升高

29、，這是由喇叭自身電升高而升高，這是由喇叭自身電感和分布電容產(chǎn)生自諧振感和分布電容產(chǎn)生自諧振 引起的。引起的。這會(huì)導(dǎo)致效率降低，射頻輻射嚴(yán)這會(huì)導(dǎo)致效率降低，射頻輻射嚴(yán)重，為解決這些一般都會(huì)在輸出重，為解決這些一般都會(huì)在輸出加一個(gè)濾波器。加一個(gè)濾波器。高頻時(shí)，負(fù)載呈高頻時(shí)，負(fù)載呈現(xiàn)電容性，串聯(lián)一個(gè)電感就可以現(xiàn)電容性，串聯(lián)一個(gè)電感就可以改善。這個(gè)串聯(lián)電感可使高頻分改善。這個(gè)串聯(lián)電感可使高頻分量不流向負(fù)載，從而減少了輻射，量不流向負(fù)載，從而減少了輻射，也提高了效率。只用一個(gè)串聯(lián)電也提高了效率。只用一個(gè)串聯(lián)電感并不能有效地解決高頻輻射的感并不能有效地解決高頻輻射的問(wèn)題。為了減小高頻輻射還必須問(wèn)題。為了減

30、小高頻輻射還必須再用一個(gè)并聯(lián)電容，以便直接把再用一個(gè)并聯(lián)電容，以便直接把射頻干擾信號(hào)濾去。這時(shí)候它就射頻干擾信號(hào)濾去。這時(shí)候它就變成了一個(gè)二階低通濾波器變成了一個(gè)二階低通濾波器 如右如右.圖17.二階低通濾波器 無(wú)濾波器無(wú)濾波器D類放大器類放大器 有沒(méi)有可能去掉采樣信號(hào)后的低通濾有沒(méi)有可能去掉采樣信號(hào)后的低通濾波器呢？因?yàn)槔纫羧哂泻艽蟮碾姴ㄆ髂?？因?yàn)槔纫羧哂泻艽蟮碾姼?，可以直接把感，可以直接把PWM的信號(hào)加到喇叭，的信號(hào)加到喇叭， 由其音圈電感去濾掉高頻脈沖由其音圈電感去濾掉高頻脈沖。但是但是如果直接把如果直接把PWM信號(hào)加到喇叭，會(huì)發(fā)信號(hào)加到喇叭，會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)電流會(huì)增加很多。為了

31、現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)電流會(huì)增加很多。為了解決這一問(wèn)題美國(guó)德州儀器公司在解決這一問(wèn)題美國(guó)德州儀器公司在2001年提出了無(wú)濾波器的年提出了無(wú)濾波器的D類放大器類放大器的專利。它采用兩個(gè)相位差的專利。它采用兩個(gè)相位差180度的度的三角波來(lái)對(duì)信號(hào)采樣，分別供給橋式三角波來(lái)對(duì)信號(hào)采樣，分別供給橋式的兩個(gè)輸出級(jí)的兩個(gè)輸出級(jí).這樣，在沒(méi)有信號(hào)的時(shí)這樣，在沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候，負(fù)載兩端的脈沖波是同相的，沒(méi)候，負(fù)載兩端的脈沖波是同相的，沒(méi)有電流流過(guò)負(fù)載，也就不可能有過(guò)大有電流流過(guò)負(fù)載，也就不可能有過(guò)大的靜態(tài)電流。的靜態(tài)電流。圖18. TI的無(wú)濾波器調(diào)制方案 Filter-less Class D Amplifier Topo

32、logyFilter-less WaveformEmulation Result (I)Emulation Result (II)uClass D Amplifier Codec & Touch screen controller 圖圖19 Basic Block DiagramHeadphoneSpeakerPLLAudio BusControl BusInputsADCDACVolumeControlEqualizerAudio Effects3DMixerDifferentialorSingle-EndedDifferentialorSingle-EndedInputsLDOCo

33、dec = ADC + DAC + Effects process + system clock generator + control ADC-DAC Architecture The primary architecture used in audio application is type u ADC Single-endDifferential converterN-orderDelta-sigmamodulatorAnti-aliasfilter serial data interfaceDigital output Decimation Filteru DACVolumeeffec

34、tInterface ModulatorN-orderX8fsDigitalFilter R-C LPFDigital inputVout LVout R DACAnalog inputuHighly flexible clock generation scheme can use PLL or bypass it entirely if not needed.uDesign allows PLL to be used for entirely separate purpose if not needed for audio PLL can use GPIO2 as input, and ou

35、tput clock can be routed back off-chip for external uses through GPIO1. (AIC33 only)uAlso allows BCLK to be used as clock input, so MCLK not always necessary.K*R/P2/QGPIO2PLL_CLKINCODECCODEC_CLKIN2/(N*M)CLKMUX_OUTGPIO1PLL_OUTK = J.DJ = 1,2,3,.,62,63D= 0000,0001,.,9998,9999R= 1,2,3,4,.,15,16P= 1,2,.,7,8Q=2,3,.,16,17M =1,2,4,8N = 2,3,16,17MCLKBCLKCLKDIV_INPLL_INWCLK= Fsref/NdacGPIO1= Fsref/NadcADC_FSDAC_FSCLKOUTNdac=1,1.5,2,.,5.5,6DAC DRA = Ndac = 0.5Nadc=1