烟台灯光音响网讯    随着便携式电池供电设备的工作时间越来越长，D类放大器凭借先天的效率优势，受到重视的程度与日俱增。如今，大部分D类系统的工作效率都在80%以上，以往开发人员必须牺牲音频性能和增加电路板的空间和系统成本，才能提高效率。所幸，较新的D类技术已克服了这些架构的缺点，同时简化了系统设计，降低了解决方案的成本。

　　对于D类放大器来说，常见的问题包括：滤波器的大小、电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和不良的总谐波失真+噪声(THD+N)。新架构采用扬声器本身的电感特性，从PWM方波输出中抽取音频成份，从而省去了用于音频的输出滤波器，但移除滤波器后的拓扑又会导致更多的电磁干扰。较新开发出的器件在不牺牲效率的前提下，可将EMI降至较低并改善THD+N的性能。

　　EMI对于设计人员来说很重要，它可干扰系统内的IC器件和其他的电子设备。此外，工程人员还需面对一项艰巨的挑战，即要符合有关EMI限制标准，例如FCC、CE、Mil-Std-461和汽车系统专用标准等。第一个由半导体供应商推行的EMI抑制功能是扩展频谱调制。扩展频谱调制与传统的脉冲宽度调制(PWM)不同，其输出桥路的开关频率只会在中心频率附近的频带内变化。虽然每个器件有不同的中心频率、频率扩展和频率变化方法，但只要频率的变化是随机的，则峰值辐射能量便可被降低。这是由于电磁能量倾向散布在较宽阔的频带内，所以总高频能量会如同一个固定频率器件一样保持不变，但在频带内任何一点频率上的噪声均可被降低。图1比较了一个固定频率器件和一个扩展频谱器件的近场EMI测量结果。正如图中的红色线表示，峰值能量被减少。如果实现的方法正确，那扩展频谱可以作为一个非常有效的方案，因为它不会对效率和THD造成任何不良的影响。这种技术现已应用在例如LM4675、LM48410和LM48520之类的器件上。

　　为了进一步降低器件的EMI辐射，半导体制造商推行了边沿速率控制(ERC)。D类输出的高频能量被包含在方波输出的边沿。输出的上升和下降时间越快，则边沿所包含的高频能量就越多。因此，假如输出过渡时间可以被减少，那么便可继而削减由系统发出来的高频能量。

　　不过，减少过渡时间也可能对D类放大器的性能带来不好的影响。随着花在状态之间有效区域的时间越长，输出器件便会耗散更多的功率，从而使效率下降。此外，更短的上升和下降时间也会使PWM信号偏离完美的方波，导致在重生的音频信号中产生误差并增加THD+N。

　　虽然边沿速率控制有可能对D类放大器的性能构成威胁，但它在降低EMI上的表现却使设计人员欲罢不能，从而令ERC技术不断改进。只要实现的方法正确，那便可将效率损失和增加THD+N的不良作用减到较低。其中一个很好的例子是美国国家半导体(NSC, National semiconductor corporation)的LM48310(单声道)和LM48411(多声道)D类放大器。

　　以上两款器件均采用了美国国家半导体专利的增强型放射抑制(E2S)系统。该E2S系统可通过减缓部分边沿输出过渡时间来改善效率。通过此方法，不单EMI可被降至较低，甚至连功耗都可降低至非ERC的D类放大器水平。至于由ERC引致的PWM音频信号误差则可通过内部反馈环路进行修正，以减少THD+N并改善音频品质。

　　D类技术的较新发展显著减低了由D类放大器放射出来的EMI，但至于在射频(RF)干扰方面，适当的印刷电路板设计同样可大大降低放射量。毫无疑问，这是一个浩瀚的课题，而相关的文章也多如恒河沙数，但在这里仍值得讨论一下有关降低噪声和EMI的基本方法。首先，将带有开关信号的迹线隔离，从而可有效减少耦合到电路敏感部分的噪声。这个方法不单可加强音频性能，而且还可将产生寄生天线的机会降到较低。此外，也需要将模拟输入、模拟电源(供电给输入缓冲器、控制和其他敏感电路)和它们相关的旁路电容器从开关节点隔离，这包括器件输出、输出桥路电源和任何与这些节点相关的外部元件。

　　然而，不少D类放大器均拥有多个电源和接地，一个用在低噪声和输入电路，而另一个则用在较大电流和带噪声的输出级。假如个别电源和接地间的电位差太大，那器件便不能正常运行。可是，当器件在隔离印刷电路板的噪声区和宁静区运行时，要确保器件保持正常的电位差是一件非常艰巨的任务。图6所示为如何在隔离信号与功率接地的同时为器件保持统一的电位。由于所有的个别接地节点都连接到同一个覆铜(cupper pour)，该布局与星形接地的连接方式类似，使这些点上的接地电位保持一致。不过，嘈杂接地与无噪声接地本身是分隔开的，只有在接地进入电路板时才会连接在一起。这种方法可防止器件所产生出的噪声污染无噪声接地。图7所示相同的原理应用到VDD层上。电路板的左半边包括模拟音频输入、VDD和输入耦合电容器C1和C2。电路板的右半边包括输出、PVDD (H桥电源)和旁路电容器C3。

　　VDD层和接地层只有在电源或接地进入电路板时才会连接在一起。从这点上两个层面会分离，而宁静节点会持续与开关节点隔离。这种技术可有效防止开关噪声进入宁静区，以免影响性能或增加EMI。

以上信息由烟台灯光音响网提供