D类音频放大器输出波形

发表于 2020-03-23 11:03:57 收藏 已收藏
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D类音频放大器输出波形

发表于 2020-03-23 11:03:57
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D类音频放大器输出波形。

一般情况下,我们测试的音频输出的波形是下面这样的。

在没有信号时,应该是一条直线。而D类放大器输出不是这样的,用示波器测量会看到是一个个方波脉冲,即使没有信号输入时,也是方波的波形,如下图。

为什么class D的波形会是这样的呢?下面介绍下D类功放的基本原理就会明白。

D类功放工作原理

如下图,D类放大器是由锯齿波发生器,放大器,功率放大等组成。

波形如下图:

在音频信号幅度大于锯齿波时输出1,在音频信号幅度小于锯齿波时输出0。于是,在有音频信号输入时,功放输出波形为宽度不一的脉冲,而在输入信号为0时,输出就是占空比为50%的方波了。

所以,其实工作原理很简单,一句话就可以概括:D类功放输出波形其实就是脉宽调制波形,调制通常是几百Khz。

原理很简单,但肯定也会有以下几个问题。

这波形根本就不是音频波形的形状啊,这个调制后的波形能直接给喇叭吗?还是必须滤波?

输出波形是可以直接驱动喇叭的,在不考虑EMI的情况下,只考虑音频听觉上是可以的。

输出波形频谱=音频+PWM调制频率+调制频率n次谐波。

尽管多出了很多高频分量,但是PWM波是几百Khz,人耳能听觉的频段是20Hz-20Khz,即使即使高频送到喇叭,也是听不见的呀。所以不考虑EMI的情况下,是可以通过喇叭直接放的。

为什么很多D类功放前级接了LC滤波,或者是磁珠+电容滤波呢?

原因就是那些高频分量的存在,虽然我们听不见,但是这些高频分量会造成EMI的问题。

毕竟是功放,属于功率器件,能量强,对外辐射还是挺可观的,因此对周边电路可能会造成干扰。因此为了减少干扰,也为了能够使我们的产品能过CE,FCC,CCC等认证,是需要加上滤波器的。

常用滤波器如下图(TI的功放TPA3100D2):

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