D類(lèi)放大器的多級(jí)EMI消減技術(shù)

　　多年來(lái)，消費(fèi)類(lèi)音頻工程師一直想使用省電的數(shù)字D類(lèi)放大器來(lái)取代耗電的模擬A/B類(lèi)放大器。但到目前為止，兩個(gè)問(wèn)題阻礙了D類(lèi)放大器的應(yīng)用：傳統(tǒng)D類(lèi)放大器方案中固有的高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的EMI高輻射，以及為滿(mǎn)足EMI規(guī)范而添加過(guò)濾和屏蔽措施所帶來(lái)的高成本。日前，高性能模擬與混合信號(hào)IC廠(chǎng)商Silicon laboratories 就針對(duì)上述應(yīng)用瓶頸推出了據(jù)稱(chēng)是“業(yè)界首顆能有效消減EMI的5瓦特立體聲D類(lèi)放大器”產(chǎn)品--Si270x。

　　目前，除了多個(gè)音頻放大器細(xì)分市場(chǎng)快速增長(zhǎng)外，另一個(gè)引人注目的趨勢(shì)則是由A/B類(lèi)放大器快速轉(zhuǎn)向D類(lèi)放大器 。來(lái)自Databeans的數(shù)據(jù)顯示，2010年D類(lèi)放大器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到3.47億美元，今后5年的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到11%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)音頻市場(chǎng)的平均增速。

　　作為Silicon Labs D類(lèi)放大器系列產(chǎn)品的首個(gè)成員，新型Si270x放大器被定義為“改變音頻行業(yè)游戲規(guī)則”的產(chǎn)品，目標(biāo)市場(chǎng)瞄準(zhǔn)那些對(duì)價(jià)格和噪音敏感的消費(fèi)類(lèi)音頻產(chǎn)品，包括智能手機(jī)擴(kuò)展設(shè)備、桌面收音機(jī)、電視機(jī)條形音箱和監(jiān)視器、音響和電池供電的收音機(jī)。

　　該公司音頻放大器產(chǎn)品總監(jiān)Rick Beale表示，“多級(jí)EMI消減技術(shù)”將是確保Si270x取得市場(chǎng)成功的關(guān)鍵因素，其設(shè)計(jì)理念就是希望從源頭上抑制傳統(tǒng)D類(lèi)放大器的干擾，使其更易符合EMI規(guī)范、更適用于AM/FM收音機(jī)和智能手機(jī)。據(jù)稱(chēng)，與現(xiàn)存的D類(lèi)放大器解決方案相比，Si270x在EMI規(guī)范頻帶內(nèi)將輻射干擾降低了10倍，在FM無(wú)線(xiàn)波段內(nèi)降低了100倍，在AM波段內(nèi)降低了1000倍。

　　圖：Si270x放大器應(yīng)用電路框圖。

　　“我們采用四級(jí)方案的EMI消減技術(shù)包括：擴(kuò)展PWM有效抑制寬帶開(kāi)關(guān)輻射能量，使其輻射能量不到原有的1/10 ;可調(diào)制的無(wú)噪聲陷波，確保清晰的AM信號(hào)接收 ;可調(diào)整的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換更易滿(mǎn)足一致性要求和FM接收 ;以及片上反饋保護(hù)，提升音頻質(zhì)量?！盧ick補(bǔ)充道。

　　此外，由于傳統(tǒng)的D類(lèi)放大器在900MHz收發(fā)頻段時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的EMI輻射，消弱了智能手機(jī)和其擴(kuò)展設(shè)備空中(OTA)收發(fā)信號(hào)質(zhì)量。而另一方面，目前大多數(shù)擴(kuò)展平臺(tái)均采用模擬架構(gòu)，非常容易受到TDMA發(fā)射所產(chǎn)生的噪聲影響。因此，Si270x放大器此次采用了智能手機(jī)友好的全數(shù)字架構(gòu)，不易受輻射噪聲的干擾，并增強(qiáng)了OTA的性能和兼容性。

　　為了避免傳統(tǒng)D類(lèi)放大器帶來(lái)的EMI，音頻工程師往往采用低成本但效率低的A/B類(lèi)放大器，這需要更大、更昂貴的電源供應(yīng)器及散熱片(一些需要9V或12V電池配置)。Si270x放大器使得開(kāi)發(fā)者可以在便攜式音頻系統(tǒng)中使用更小和更低成本的電源供應(yīng)器，更少的電池，且不降低性能。Rick進(jìn)一步解釋說(shuō)，與采用A/B類(lèi)放大器的系統(tǒng)相比，Si270x可延長(zhǎng)2.5倍的播放時(shí)間，且僅僅需要一半的電池?cái)?shù)量。例如，使用4節(jié)AA堿性電池，基于Si270x的消費(fèi)類(lèi)音頻系統(tǒng)可提供長(zhǎng)達(dá)8.4小時(shí)的播放時(shí)間。

　　為了向多種消費(fèi)類(lèi)音頻產(chǎn)品(如桌面收音機(jī)、擴(kuò)展設(shè)備、音響和迷你立體聲系統(tǒng))提供完整的消費(fèi)類(lèi)音頻平臺(tái)解決方案，Si270x D類(lèi)放大器還可與Si473x AM/FM廣播調(diào)諧器實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。據(jù)悉， Si473x集成了立體聲模擬輸入和內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并與無(wú)線(xiàn)電調(diào)諧器前端復(fù)用，支持輔助的模擬音頻輸入，無(wú)需額外的外部ADC。