VMA系列數字音頻功率放大模塊的應用-設計應用

精品文檔-下載后可編輯VMA系列數字音頻功率放大模塊的應用-設計應用音頻功率放大器可以說是電子行業(yè)一個歷久彌新的領域了。從器件類型上來說，經歷了電子管、晶體管、集成電路以及混合電路等發(fā)展歷程；從電路形式上來說，有A類、B類、AB類等等。這些器件和電路各有特點，每一種都能做出上乘的產品。

今年來隨著電子技術的進步，一種新型的音頻功放電路——D類音頻功率放大器正在被越來越廣泛地使用。D類功放跟傳統(tǒng)的模擬功放不同，不是直接通過電壓來直接驅動揚聲器，而是將音頻信號調成到頻率高得多（幾百KHz）的PWM信號，再用這個信號去驅動感性的揚聲器線圈，從而恢復出聲音。與傳統(tǒng)的功放相比，D類功率放大器的特點就是效率高。傳統(tǒng)的A類功率放大器相當大一部分功率耗散在驅動電路上了，因此效很低，通常僅為20%-30%。這顯然不符合當代綠色節(jié)能的潮流。而D類功放由于采用PWM模式，效率非常高（可高達90%）。因此同樣的輸出功率，傳統(tǒng)的A類功放需要大得多的電源，而且需要大面積的散熱器。而D類功放的電能需求只有同功率A類功放的1/4左右，并且由于發(fā)熱量小，通常只需要很小的散熱器甚至不用散熱器。此外D類功放的電路通常比較簡單，因此可以省很多空間，因此故障率也大大低于傳統(tǒng)的模擬功放。

盡管D類功放作為一種較新的功放電路，經常被很多音響發(fā)燒友詬病有“數碼聲”等問題，然而無論是儀器測試還是實聽測試都表明D類音頻放大器的音質絲毫不亞于傳統(tǒng)的模擬功放。在可以預見的將來，節(jié)能環(huán)保D類功放必將成為音頻功率放大器的主流而被廣泛應用。

VMA系列數字音頻功放模塊簡介

VMA系列數字音頻功放模塊是由北京瑞宇飛科技有限公司推出的高品質微型D類音頻功放模塊，目前共有5種型號。VMA系列功放模塊具有以下特點：

內部集成了所有功放所需要的器件，通常情況下信號通路不需要任何外圍元件就能構成高品質的功放電路。

采用了高效無輸出電感的設計，因此模塊的體積非常小，僅跟一枚郵票的尺寸相仿。又因為采用了邊緣半孔的設計，因此該模塊也被很多用戶形象地稱為“郵票功放”。

功率密度。以VMA2022為例，僅僅15mmx25mmx3.8mm的尺寸就能在8Ω負載時輸出10Wx2的功率。

發(fā)熱小，效率高，節(jié)能環(huán)保。以VMA2022為例，即使在15W的滿負荷下，模塊也無需散熱器，外殼僅感到溫熱而已。

外圍電路及其簡單，無需散熱器和大功率電源，大大降低了系統(tǒng)成本。

VMA系列功放模塊目前的5種型號和參數如下表所示

其中VMA2022與VMA2022是pin-pin兼容的，VMA2022和VMA2022是pin-pin兼容，僅功率不同，可以直接互換。

下圖是VMA2022功放模塊的實物照片。

圖一VMA2022立體聲功放模塊實物

可以看出，即使是目前該系列模塊中輸出功率的，也僅僅與一枚硬幣尺寸相仿。小體積的優(yōu)勢使得VMA系列芯片在一些諸如汽車音響、電池供電音響、手持設備等空間有限的應用中大有用武之地。下面逐個介紹該系列的成員：

VMA2022

VMA2022是該系列中早誕生的，但就其輸出功率而言只能算小兄弟。不過2.5wx2的功率也決不可小覷了，可以讓你的桌面小音箱唱得滿屋子都聽得清清楚楚。這個型號的特點是供電電壓低，只需要2.7V就能正常工作了，也不能超過5.5V。也就是說，只需要2-3節(jié)干電池供電，VMA2022就能推動8歐的小音箱讓十幾平米的房間充滿美妙的音樂。這對于傳統(tǒng)的模擬功放而言是不可思議的。

下面是VMA2022的引腳圖以及瑞宇飛科技有限公司提供的AltiumDesigner器件庫：

圖二VMA2022引腳圖以及元件符號

VMA2022模塊采用的仍然是VM系列模塊常見的PQN-12封裝，尺寸為15x18x3.8mm，非常纖小。VMA2022的引腳說明如下：

采用VMA2022設計立體聲功放非常簡單，通常只需要兩個設置增益的電阻。如果20倍的電壓增益正好適合，甚至這兩個電阻都可以省去了。小體積、低成本、低電壓的特性使得VMA2022非常適合用于高端收音機、便攜式小型音響、桌面音響等場合。

下圖是VMA2022的參考設計電路：

圖三VMA2022參考設計

上圖參考設計中采用的是單端輸入的設計，適合用來直接接MP3等音源。當然也可以設計成差分輸入的模式用于與codec等設備接口。

電壓增益通過兩個電阻Rg1和Rg2來設置，增益的計算公式為：

由增益的公式可以推斷出，如果省去Rg直接將輸入信號接入模塊，VMA2022增益是20倍。這樣的增益正好適合MP3等音源推動小型桌面音箱。如果有特殊需要更高的增益，我們可以根據客戶的要求進行制造。

下圖是用戶采用VMA2022模塊制造的功放板，其尺寸僅為CF卡大小，可以裝入非常小的空間內做成超mini的功放。有用戶*價其音質“超乎預想，完全可以滿足一般的音樂欣賞要求?！?/p>

圖四用VMA2022設計的功放板

VMA2022/VMA2022

VMA2022/2022是單聲道大功率的音頻功放模塊，在負載為8Ω時VMA2022輸出功率是6W，VMA2022是15W。在半功率輸出時模塊的THD+N僅為0.07%。兩種芯片外觀尺寸和引腳完全一樣，因此可以互換使用。模塊封裝引腳和器件圖如下所示：

圖五VMA2022/2022引腳圖和元件符號

VMA2022模塊采用的是VM系列模塊常見的PQN-12封裝，尺寸為15x18x3.8mmVMA2022的引腳說明如下：

采用VMA2022/2022設計功放電路同樣很簡單，簡化的情況下可以不要任何外圍元件。當然為了改善音質，特別是在大功率輸出的情況下，我們還是建議加一只1000uF以上的電源濾波電容。電容越大對改善大動態(tài)的響應越有利。此外在具體設計時，G0和G1可以設計成跳線的形式以便設置不同的增益值。下圖是VMA2022/2022的參考電路圖：

圖六VMA2022/2022參考設計電路圖

上圖的參考設計是單端的設計，這時將IN-直接接地。G0、G1和VR在PCB上可以用跳線來進行設置。

下圖是采用VMA2022設計的15Wx2立體聲功放板，通過對比可以看到尺寸僅比CF卡略大，而輸出功率卻能夠達到15Wx2，充分顯示出了VMA系列模塊高功率密度的優(yōu)勢。

圖七用2022設計的15Wx2立體聲功放板

VMA2022/VMA2022

VMA2022/VMA2022是中/大功率的立體聲音頻功放模塊。8Ω負載時VMA2022的輸出功率為5Wx2，VMA2022的功率為10Wx2。半功率輸出時THD+N僅為0.07%，SNR高達97dB。兩種芯片外觀尺寸和引腳完全一樣，因此可以互換使用。模塊封裝引腳和器件圖如下所示：

圖八VMA2022/2022引腳圖和元件符號

VMA2022模塊采用的是VM系列模塊常見的PQN-18封裝，尺寸為15x25.4x3.8mmVMA2022的引腳說明如下：

圖九VMA2022/VMA2022參考電路

上圖的參考設計為單端輸入，這時將IN-直接接地。G0、G1和VR在PCB上可以用跳線來進行設置。

下圖是采用VMA2022設計的10Wx2立體聲功放板，尺寸僅與CF卡相仿，可以輕易放入很多小音箱以及其它音頻娛樂設備中。

圖十用VMA2022設計的10Wx2立體聲功放板

目前VMA2022已經在汽車音響、桌面音響中被大量使用，其優(yōu)異的音質、纖小的體積、簡潔的電路以及高性價比得到了廣大用戶的一致好*。有用戶*價：“質不錯，高低音非常均衡，音質細膩耐聽，高頻纖細，低頻量感也很好”；“非常省電，開到一般響度，離音箱2米聽弦樂聲音正合適，消耗電流100mA左右”；“發(fā)熱量很小，在常規(guī)音量下，電路僅微微溫熱而已。”

VMA系列模塊的焊接

VMA系列模塊采用耐高溫的材料進行封裝，因此可以采用回流焊