在便攜式應(yīng)用中設(shè)計(jì)D類音頻放大器

高效率D類音頻放大器正越來(lái)越多地被用于蜂窩電話、智能電話、PDA及其它類似的便攜式應(yīng)用中，以取代AB類放大器。采用D類放大器可延長(zhǎng)電池供電終端產(chǎn)品的工作時(shí)間,并產(chǎn)生更少的熱量,從而解決設(shè)備設(shè)計(jì)中的散熱問(wèn)題。測(cè)試結(jié)果也證實(shí)了D類放大器在延長(zhǎng)電池壽命以及改善散熱方面的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)D類放大器與AB類放大器架構(gòu)進(jìn)行比較時(shí)，所強(qiáng)調(diào)的區(qū)域需要在板極設(shè)計(jì)中更多的注意。D類放大器的板級(jí)布線、元件選擇、放大器測(cè)量都與傳統(tǒng)的AB類放大器有所不同。
Nicholas Holland、Greg Hupp 及 Andy Liang，德州儀器
在諸如蜂窩電話、DVD播放器、筆記本電腦以及游戲設(shè)備等便攜式設(shè)備中對(duì)音頻集成已發(fā)展到了一定的程度，設(shè)計(jì)人員需要在其終端設(shè)備中實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的功能，諸如MP3及流媒體視頻，同時(shí)，還必須保持，甚至降低總體功率預(yù)算。
上述需求引入了許多新產(chǎn)品技術(shù)，包括了D類音頻功率放大器(APA)。D類放大器比傳統(tǒng)的AB類或線性化放大器更具效率，允許設(shè)計(jì)人員延長(zhǎng)電池壽命。為了盡可能的利用D類放大器所附帶的優(yōu)勢(shì)，很重要的一點(diǎn)是必須清楚地認(rèn)識(shí)D類及AB類放大器工作中的基本差異，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)整合了音頻的系統(tǒng)時(shí)，采用不同的放大器技術(shù)需要做不同的考慮。上述兩種放大器的工作差異將在本文中進(jìn)行論述。
對(duì)設(shè)計(jì)考慮因素的討論將在D類工作方式的后續(xù)段落進(jìn)行，將討論在使用D類放大器時(shí)布線(layout)的重要性以及如何為載板選擇并配置合適的元件。相關(guān)的電磁干擾(EMI)影響（取決于板載布線的優(yōu)劣及元件的選擇）也將在該部分論述。
最后，如何評(píng)價(jià)基本參量，例如D類放大器輸出功率及THD+N還將詳細(xì)闡述。
效率：D類放大器vs. AB類放大器
D類放大器具有比AB類放大器更高的效率。而放大器的效率越高，對(duì)電池功率的浪費(fèi)也越少。圖1展示了最新的D類立體聲音頻功率放大器TPA2012D2的功率消耗相對(duì)于輸出功率變化的曲線，并與傳統(tǒng)線性放大器的理論功率消耗進(jìn)行了比較，圖示了兩種類型放大器技術(shù)的功率消耗隨輸出功率的變化。D類放大器改善的效率為音頻設(shè)計(jì)人員提供了兩大優(yōu)勢(shì)。對(duì)于便攜式、電池供電的應(yīng)用，由于熱耗散導(dǎo)致的功率浪費(fèi)更小，電池將可工作更長(zhǎng)的時(shí)間 。此外，由于放大器的散熱量更小，散熱問(wèn)題得以解決，更為優(yōu)于AB類放大器。

圖1：TPA2012D2的功率消耗相對(duì)于輸出功率變化曲線，
并與AB類放大器的理論功率消耗相比較
功率消耗直接轉(zhuǎn)化為電池的使用時(shí)間。通過(guò)在使用兩種類型放大器條件下測(cè)定電池放電所需的時(shí)間，可輕松的查看功率消耗的效果。圖2展示了D類及AB類放大器分別連接至兩套電池包（采用三個(gè)1.2V NiMH電池）設(shè)定時(shí)，所測(cè)量的到的比較曲線圖。在音頻輸入源輸入至放大器時(shí)，將產(chǎn)生朗讀文獻(xiàn)作品的語(yǔ)音輸出。圖2展示了電池放電所需的時(shí)間。