D類音頻功放IC常見問答(2)

第二部分：佐貝爾(Zobel)電路，D類放大器的測(cè)試與測(cè)量，PCB布局和接地問題。

在問與答的第二部分內(nèi)容里，主要考慮佐貝爾電路、D 類放大器的測(cè)試與測(cè)量，以及PCB布局和接地相關(guān)問題。佐貝爾電路是什么?佐貝爾是阻抗匹配電路，常用于擴(kuò)音器中。佐貝爾電路又稱為Boucherot 單元，或者有時(shí)被不恰當(dāng)?shù)姆Q為RC 串聯(lián)電路(RC snubber)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)音器的阻抗不是固定的，在音頻段的高端會(huì)明顯變大。為了使D 類放大器按照設(shè)計(jì)那樣工作，這種增加的阻抗需要在設(shè)計(jì)中予以考慮。一種最簡(jiǎn)單的補(bǔ)償方法就是使用佐貝爾電路，即一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻和電容串聯(lián)連接到擴(kuò)音器的終端。盡管佐貝爾電路元件的選擇依賴于很多因素，下面的公式給予很好的解決：

RZ = RL

CZ = 1 / (2 * π * fC * RL)

其中RZ 是佐貝爾電路的電阻阻值，而CZ 表示為佐貝爾電路的電容，RL 是擴(kuò)音器的阻抗，fC 是所需的截止頻率。對(duì)于一個(gè)27.4kHz 的全橋設(shè)計(jì)例子，CZ 通常取值為0.73 μF。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，電容值可以取0.47 μF 或1 μF，因?yàn)檫@并不是非常敏感的參數(shù)。

是否可以使用磁珠來代替LC 濾波器?

在很多應(yīng)用中，D 類放大器可與磁珠一道用于連接分流或差分負(fù)載電容的濾波。一個(gè)潛在的問題是，在開關(guān)頻率時(shí)，磁珠幾乎出現(xiàn)短路，他們的阻抗在1MHz 以上便會(huì)增大，在100MHz 附近便會(huì)出現(xiàn)峰值。因?yàn)樵贒 類放大器的開關(guān)頻率下，阻抗都是很低的，磁珠在輸出過渡期會(huì)增加其峰值電流，從而不僅沒有改善電磁干擾反而是加劇這種干擾程度。用于D 類放大器的磁珠過濾器是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及輻射測(cè)量推導(dǎo)出來的。一般而言，對(duì)于額定輸入到負(fù)載阻抗的音頻信號(hào)的峰值，100_ 或者更高的磁珠是較好的選擇起點(diǎn)。例如，如果D 類放大器工作電壓為5V，負(fù)載為4_，那么需要選擇峰值電流至少為1.25-A 的磁珠。磁珠通常通過一對(duì)并聯(lián)的電容接地。同樣，這兩個(gè)電容的電容值也需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，不過100pF 會(huì)是一個(gè)很好的選擇點(diǎn)。

在D 類放大器中是否需要雙電感?

雙電感有一對(duì)密切耦合的同樣圓心的線圈。雙繞組電容只用于D 類放大器，而且不需要特別的輸出調(diào)制。換句話說，只有傳統(tǒng)的“教科書”D 類調(diào)制可以接受，即兩個(gè)全橋輸出當(dāng)沒有音頻信號(hào)時(shí)將偏離相位180 度。任何“無過濾性”的D 類放大器都無需配合使用雙重繞組電感。

這里有一些專門用于D 類放大器的雙電感，其廠商包括：

· Sagami

· Korea Coil Engineering

· FDK

· Toko

這些特定的雙繞組應(yīng)用，其特點(diǎn)是兩個(gè)線圈的較低的互耦合。

是否需要為D 類放大器使用共模阻塞一些D 類放大器調(diào)制方案允許使用共模阻塞。共模阻塞意味著一條連接差分信號(hào)的低阻抗通道和一條通往其他任何共模信號(hào)的高阻抗通道。用在連接小的容性負(fù)載時(shí)，共模阻塞比電感有著更高的性價(jià)比，但比普通式磁珠要貴一些。共模阻塞用在D 類放大器的正常運(yùn)作是可以觀察到的。主要的驗(yàn)證參數(shù)是電磁干擾，還可以檢查靜態(tài)電流和THD+N 作為輸出功率的函數(shù)。D 類放大器與共模阻塞不兼容的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)電流和/或THD+N 的性能退化。

是否需要在D 類過濾器中使用差分電容或單端連接很多已有的D 類放大器使用了單個(gè)差分電容，而其他的僅僅使用了一對(duì)并聯(lián)電容。大多數(shù)情況下，單端差分電容將提供更好的音頻性能，而并聯(lián)電容會(huì)提供更好的抗電磁干擾性能。最好的解決方案是同時(shí)使用差分和并聯(lián)電容，其中差分電容的值比并聯(lián)的更大些。

一般而言，低容值的電容可以在更高的頻率下表現(xiàn)得更好。

測(cè)試與測(cè)量問題

為什么在示波器中看不到正弦波形?

關(guān)于D 類放大器的一個(gè)共同的客戶問題是示波器的觀察。工程師習(xí)慣于在輸出端看到一個(gè)正弦波，同樣他們也認(rèn)為放大器也是正弦振蕩的。實(shí)際上，放大器確實(shí)是被設(shè)計(jì)為振蕩的。外加串聯(lián)的1-kΩ 電阻與并聯(lián)的4700-pF 電容接地，通常會(huì)充分抑制開關(guān)頻率，從而可以在示波器上看到音頻信號(hào)。如需要更為精確的測(cè)量，需要使用有源濾波器或更高階的LC 梯形過濾電路。