基于D類音頻放大器LM4680的輸出濾波器的設(shè)計(jì)
在便攜式及小型化消費(fèi)類產(chǎn)品中，D類音頻功率放大器的應(yīng)用已非常普遍。本文介紹了D類音頻放大器的輸出低通濾波器的設(shè)計(jì)原理，給出了濾波器中電感和電容值的計(jì)算方法和選擇時(shí)的考慮因素。本文還以美國國家半導(dǎo)體的
圖1：單片D類音頻放大器的組成。
目前，在大多數(shù)便攜式及小型化消費(fèi)類產(chǎn)品，如MP3、便攜式DVD和平板顯示器等中，開關(guān)模式(D類)音頻功率放大器的應(yīng)用已很普遍。由于D類放大器的功耗較低，因此能夠?qū)崿F(xiàn)較高的效率。它延長了便攜式設(shè)備的電池使用壽命，并能夠減小散熱器的尺寸和PCB的面積，從而節(jié)省了系統(tǒng)成本。所以，許多大型平板顯示器和消費(fèi)類音頻產(chǎn)品都更愿意采用此類放大器。
不過，D類放大器基于使用高開關(guān)頻率信號(hào)的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高效放大。調(diào)制頻率通常高達(dá)數(shù)百kHz，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了音頻范圍。歡迎轉(zhuǎn)載,本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com )
由于我們需要從數(shù)字化或調(diào)制信號(hào)來恢復(fù)所需的真實(shí)音頻信號(hào)(音樂)，因而必需采用一個(gè)輸出低通濾波器來濾除高頻分量，以再生與人類聽覺系統(tǒng)相匹配的真實(shí)模擬信號(hào)。
這里，我們將闡述一些有關(guān)輸出低通濾波設(shè)計(jì)的考慮因素和建議。
圖2：BTL半電路模型。
D類放大器：單片式D類音頻放大器包括模擬音頻輸入、調(diào)制器、功率晶體管等(見圖1)。
輸出濾波器設(shè)計(jì)：由于我們需要恢復(fù)所需的音頻信號(hào)，因此重要的是設(shè)計(jì)出一款優(yōu)秀的輸出低通濾波器，以濾除高頻分量(無用信號(hào))并獲得高品質(zhì)的模擬聲音。我們必須設(shè)計(jì)具有特定電抗性輸出阻抗的輸出濾波器，以便與負(fù)載阻抗相匹配。BTL半邊電路模型如圖2所示。
D類放大器的輸出濾波器通常是一個(gè)二階、LC型Butterworth(巴特沃斯)濾波器。這是因?yàn)榘吞匚炙篂V波器能夠提供相對(duì)平坦的通帶頻率響應(yīng)，而且所需的元件數(shù)量很少。這里給出一幅參考曲線圖，用于顯示巴特沃斯、Bessel(貝塞爾)和chebyshev(切比雪夫)型濾波器的LPF響應(yīng)(圖3)。
圖3：巴特沃斯、貝塞爾、切比雪夫型濾波器的低通濾波響應(yīng)的比較。
對(duì)于一個(gè)實(shí)際的BTL電路，輸出濾波器如圖4所示。
推導(dǎo)出的BTL濾波器方程為：
根據(jù)上面的方程，表1列出了對(duì)應(yīng)于特定fc和RL的電感(L)值和電容(C)值。
電感的選擇：在輸出濾波器中，電感是關(guān)鍵元件。它與D類音頻功率放大器系統(tǒng)的直流電阻和額定峰值電流規(guī)格有關(guān)。直流電阻反映了總輸出功率的效率。系統(tǒng)的效率可由下式來估算：
式中：RL是揚(yáng)聲器的直流電阻，RDSON是D類放大器內(nèi)部的輸出驅(qū)動(dòng)器的晶體管導(dǎo)通電阻;RIND是電感的直流電阻。
圖4：實(shí)際的BTL電路輸出濾波器。
除了選擇合適的電感值以獲得某一特定的截止頻率之外，輸出電感的最大直流電阻是影響總體效率的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。因此，強(qiáng)烈建議采用直流電阻較低的電感。
對(duì)于電感而言，另一個(gè)必須考慮的重要參數(shù)是其最大額定電流。如果電感的額定電流不足以維持器件的輸出電流，則電感將起短路的作用。這將使器件或揚(yáng)聲器受到大電流的傷害。
圖5：LM4680的應(yīng)用框圖(LC輸出濾波器的取值確定)。
最后值得一提的是，為了降低失真、EMI和串?dāng)_，建議采用屏蔽式電感(例如：壺形鐵芯電感)。
壺形鐵芯以其卓越的屏蔽性能而著稱，這是因?yàn)槌擞糜诖┰綄?dǎo)線的兩個(gè)窄槽之外，電感線圈被磁芯完全包圍。歡迎轉(zhuǎn)載,本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com )
電容的選擇：在評(píng)價(jià)高頻片式電容的過程中，最重要的參數(shù)之一便是Q(品質(zhì)因數(shù))，或者相關(guān)的等效串聯(lián)電阻(ESR)。
簡單地說，ESR就是給定頻率條件下電容中的所有串聯(lián)和并聯(lián)損耗的衡量尺度。從理論上講，“理想”電容的ESR將為0Ω，并且是純電抗性的，沒有實(shí)部(阻性)分量。流經(jīng)電容的電流在所有的頻率上都將恰好超前電容兩端的電壓達(dá)90
下載文檔北京2022年10月18日 /美通社/ -- 10月14日，國際數(shù)據(jù)公司（IDC）發(fā)布《2022Q2中國軟件定義存儲(chǔ)及超融合市場研究報(bào)告》，報(bào)告顯示：2022年上半年浪潮超融合銷售額同比增長59.4%，近5倍于...
關(guān)鍵字： IDC BSP 數(shù)字化 數(shù)據(jù)中心東京2022年10月18日 /美通社/ -- NIPPON EXPRESS HOLDINGS株式會(huì)社(NIPPON EXPRESS HOLDINGS, INC.)旗下集團(tuán)公司上海通運(yùn)國際物流有限公司(Nipp...
關(guān)鍵字： 溫控 精密儀器 半導(dǎo)體制造 BSP要問機(jī)器人公司哪家強(qiáng)，波士頓動(dòng)力絕對(duì)是其中的佼佼者。近來年該公司在機(jī)器人研發(fā)方面獲得的一些成果令人印象深刻，比如其開發(fā)的機(jī)器人會(huì)后空翻，自主爬樓梯等。這不，波士頓動(dòng)力又發(fā)布了其機(jī)器人組團(tuán)跳男團(tuán)舞的新視頻，表演的機(jī)器人包括...
關(guān)鍵字： 機(jī)器人 BSP 工業(yè)機(jī)器人 現(xiàn)代汽車
廠商專欄
熱門文章
- 稚暉君機(jī)器人公司否認(rèn)借殼上市 回應(yīng)：只是收購了一家上市公司
- 尊湃芯片竊密案宣判：創(chuàng)始人獲刑6年，華為勝訴！
- 突發(fā)！美國科技巨頭上海AI研究院解散
- 深入解讀MOS管
- 美國服“軟”！解除EDA出口限制，芯片設(shè)計(jì)不再卡脖子
- 深度解析阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)——L型、pi型與T型
- 小華四開關(guān)BUCK-BOOST參考設(shè)計(jì)助力雙向DC/DC電源開發(fā)
- 阿里最新17位合伙人名單出爐：9人退出 無新增
- CAN總線的工作原理是什么？CAN總線和LIN總線有什么區(qū)別？
- 您的低電流測量精度如何？
