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D類功放的工作原理及優缺點

發布時間:2022-03-18 瀏覽量(liang):1

D類(lei)功(gong)(gong)(gong)放(fang)(fang)(fang)(fang)指的是D類(lei)音頻功(gong)(gong)(gong)率(lv)放(fang)(fang)(fang)(fang)大(da)器(有(you)時也稱為(wei)數字功(gong)(gong)(gong)放(fang)(fang)(fang)(fang))。通過控制開關單元(yuan)的ON/OFF,驅動揚聲器的放(fang)(fang)(fang)(fang)大(da)器稱D類(lei)放(fang)(fang)(fang)(fang)大(da)器。D類(lei)放(fang)(fang)(fang)(fang)大(da)器首次提出于1958年(nian),近些年(nian)已逐(zhu)漸流(liu)行起(qi)來。已經問世多年(nian),與一般的線性AB類(lei)功(gong)(gong)(gong)放(fang)(fang)(fang)(fang)電路相比,D類(lei)功(gong)(gong)(gong)放(fang)(fang)(fang)(fang)有(you)效(xiao)率(lv)高(gao)、體積小等特點(dian)。

D類(lei)功放工作原理

D類功(gong)放(fang)(fang)設(she)計(ji)考(kao)慮(lv)的(de)角(jiao)度與AB類功(gong)放(fang)(fang)完全(quan)不(bu)同。此(ci)時功(gong)放(fang)(fang)管(guan)(guan)(guan)的(de)線性已(yi)(yi)沒有太(tai)大意(yi)義,更重要的(de)開關(guan)(guan)響應和(he)飽和(he)壓降(jiang)。由于功(gong)放(fang)(fang)管(guan)(guan)(guan)處理(li)的(de)脈(mo)沖頻(pin)率是(shi)音(yin)頻(pin)信號的(de)幾十倍,且要求保持良好(hao)的(de)脈(mo)沖前(qian)后(hou)沿,所以管(guan)(guan)(guan)子(zi)的(de)開關(guan)(guan)響應要好(hao)。另外,整機的(de)效(xiao)(xiao)率全(quan)在于管(guan)(guan)(guan)子(zi)飽和(he)壓降(jiang)引起的(de)管(guan)(guan)(guan)耗。所以,飽和(he)管(guan)(guan)(guan)壓降(jiang)小(xiao)不(bu)但效(xiao)(xiao)率高,功(gong)放(fang)(fang)管(guan)(guan)(guan)的(de)散熱結(jie)構(gou)也能得到(dao)簡(jian)化(hua)。若干(gan)年前(qian),這種高頻(pin)大功(gong)率管(guan)(guan)(guan)的(de)價格昂貴,在一(yi)定程度上限制了D類功(gong)放(fang)(fang)的(de)發(fa)展。現在小(xiao)電流控制大電流的(de)MOSFET已(yi)(yi)普遍運用(yong)于工業領域,特別(bie)是(shi)近年來(lai)UHC MOSFET已(yi)(yi)在Hi-Fi功(gong)放(fang)(fang)上應用(yong),器(qi)件的(de)障礙已(yi)(yi)經消除。

調制(zhi)電(dian)路也是D類功放的(de)一(yi)個特(te)殊環節(jie)。要把(ba)20KHz以下的(de)音頻(pin)(pin)調制(zhi)成(cheng)PWM信(xin)號,三(san)角波的(de)頻(pin)(pin)率至少要達(da)到(dao)200KHz。頻(pin)(pin)率過低達(da)到(dao)同樣要求的(de)THD標(biao)準,對無源LC低通濾波器(qi)的(de)元件要求就高,結構復雜。頻(pin)(pin)率高,輸出(chu)波形(xing)的(de)鋸齒小(xiao),更加接(jie)近原波形(xing),THD小(xiao),而且(qie)可以用低數值、小(xiao)體積(ji)和精度要求相對差(cha)一(yi)些的(de)電(dian)感和電(dian)容來制(zhi)成(cheng)濾波器(qi),造價相應降低。但此(ci)時(shi)晶體管的(de)開關損耗會隨頻(pin)(pin)率上(shang)升而上(shang)升,無源器(qi)件中的(de)高頻(pin)(pin)損耗、射頻(pin)(pin)的(de)聚膚效(xiao)應都(dou)會使(shi)整(zheng)機(ji)效(xiao)率下降。更高的(de)調制(zhi)頻(pin)(pin)率還(huan)會出(chu)現射頻(pin)(pin)干擾,所(suo)以調制(zhi)頻(pin)(pin)率也不(bu)能高于1MHz。

同(tong)時,三(san)角(jiao)波形(xing)的(de)形(xing)狀、頻率的(de)準確性(xing)和(he)時鐘信(xin)(xin)號的(de)抖(dou)晃都會影響到以后復原(yuan)的(de)信(xin)(xin)號與原(yuan)信(xin)(xin)號不同(tong)而產(chan)生失真。所(suo)以要(yao)實現(xian)高保真,出現(xian)了很多與數字(zi)音響保真相同(tong)的(de)考慮(lv)。

還有一個與(yu)音(yin)質(zhi)有很大(da)關系(xi)的(de)(de)(de)因數就是位(wei)于驅動輸出與(yu)負(fu)載之間的(de)(de)(de)無源濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)。該(gai)低通濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)工(gong)作在大(da)電流(liu)下,負(fu)載就是音(yin)箱(xiang)。嚴格地講,設計時應把音(yin)箱(xiang)阻抗的(de)(de)(de)變化一起(qi)考慮進去,但(dan)作為一個功(gong)放產品指定音(yin)箱(xiang)是行(xing)不(bu)通的(de)(de)(de),所以(yi)D類功(gong)放與(yu)音(yin)箱(xiang)的(de)(de)(de)搭(da)配中更(geng)有發(fa)燒友馳騁的(de)(de)(de)天(tian)地。實際證明,當失(shi)真(zhen)要求在0.5%以(yi)下時,用(yong)二階Butterworth最平坦響應低通濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)就能達到要求。如要求更(geng)高(gao)則需用(yong)四階濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi),這(zhe)時成(cheng)本和匹配等問題都必須加以(yi)考慮。

近年(nian)來,一般(ban)應用(yong)的D類(lei)功放已有集成電路芯片,用(yong)戶只(zhi)需按要求設(she)計(ji)低通濾波器(qi)即(ji)可。

D類功放優點


1.d類功放(fang)具有(you)很高的能(neng)量使用轉換(huan)率,而且(qie)它的體積(ji)很小,具有(you)很強的可靠(kao)性。d類功放(fang)的電(dian)池使用率可以(yi)達到90%以(yi)上,符合(he)綠色(se)環保的要求。


2.d類功放的使(shi)用(yong)范圍很廣,其連接的負載阻(zu)抗最低值可以達到很低,另外不(bu)管負載阻(zu)抗值如何(he)變化,其電池的轉換率基本(ben)上(shang)可以說是不(bu)變

3.d類功放沒有(you)(you)高頻(pin)、中頻(pin)、低(di)頻(pin)的(de)相對變化,它的(de)聲音(yin)非常清晰,而且(qie)聲像有(you)(you)很(hen)準確的(de)定位。

4.d類功放非常適合產(chan)品(pin)的(de)(de)大批(pi)量生產(chan)。只要(yao)確(que)保安裝對(dui)元器件,就可以使產(chan)品(pin)具有(you)的(de)(de)很好的(de)(de)一(yi)致性(xing),而且生產(chan)的(de)(de)過程中不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何的(de)(de)調試,安全可靠。

5.d類功(gong)放可以(yi)直接(jie)實現(xian)群控(kong)、遙控(kong)、監測等功(gong)能,而不需要添加(jia)任何(he)的裝置。


D類(lei)功放(fang)缺點


D類(lei)功率放大(da)器(qi)雖然有(you)很多優(you)點(dian)(dian),但是也同樣有(you)很多缺(que)點(dian)(dian),而且(qie)這(zhe)些缺(que)點(dian)(dian)嚴重影響著D類(lei)功率放大(da)器(qi)的發展,下面我(wo)就具體來說說D類(lei)功率放大(da)器(qi)的缺(que)點(dian)(dian):

1.D類功(gong)率放大器(qi)沒有專門的開關,若是安裝的功(gong)率晶體管和其他器(qi)件匹(pi)配的不好,會導致(zhi)整個(ge)產(chan)品質量不過(guo)關。

2.功(gong)率晶體管在其剛(gang)開始連(lian)接(jie)和最(zui)后關閉(bi)的過程中,緊靠地面(mian)的電位會發生波動等情(qing)況,從而增加(jia)了噪(zao)音。

3.輸出電路有可能(neng)會(hui)出現死(si)區(qu)等情況。