开关模式(D类)音频功率放大器的设计及运用

近几年来,中职学校的电子专业学生在制作音频功率放大器的实践教学中,基本以制作传统的A类或AB类功率放大器的制作为主。然而很少学习制作D类放大器。D类放大器与传统功率放大器相比具有更高的输出效率,这是因为D类放大器工作在开关模式,其输出晶体管只工作在完全"导通"和完全"截止"的状态。从理论上讲,晶体管完全不损耗能量,意味着晶体管上的散热片可以做得很小,因而功率放大器的体积也能成倍地缩小。学生了解到D类放大器的优点后,激发他们制作D类放大器的兴趣,促进他们更深入掌握D类放大器的工作原理。     

D类功率放大器的设计与实现

传统音频功率放大器主要是指线性放大器,而随着人们的居住条件的改善,传统的音频功率放大器效率低、体积大很难满足人们的要求,为了满足人们不断对高保真音乐的追求,D类功率放大器应运而生,由于它具有较高的效率、体积小、易集成化等诸多优点已经成了便携式音频市场的新宠,系统以高效率音频功率放大器为核心,输出开关管采用高速VMOSFET管,连接成互补对称H桥式结构,滤波器采用两个相同的四阶Buttenworth低通滤波器.最大不失真输出功率大于1W,平均效率可达到78％左右,兼有输出1∶1双变单电路,功率测量.     

D类音频功放知多少—谈D类放大器在音频功放领域中的应用

A类、B类、AB类音频功率放大器的缺点是工作效率太低,而D类音频功放器具有高效、节能、数字化、体积小、重量轻的特点,通过对D类音频功率放大器的进一步研究和设计调试结果,可以预计其将有取代模拟音频放大器的趋势。我们从1999年开始研究D类音频功率放大器,分析国外几家研究机构关于D类音频功率放大器技术资料后确定了研究技术关键,结合我国现状研究发D类音频功率大器。经过多次设计、试验、修改、     

采用相移PWM调制的多电平D类功率放大器滤波器研究

本文介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关型功率放大器,D类功率放大器是一种新型的功率放大器,具有效率高,体积小的特点,往往效率可达90%以上,但其带宽、保真度和稳定性没有A、B类功放好,输出电压的带宽较低,必须在信号的频率、滤波器的截止频率和开关频率之间做一个折衷,因此其输出滤波器的选择至关重要。文中着重分析研究了多电平D类功率放大器输出滤波器的设计方法,仿真及试验结果表明,采用该种方法设计输出滤波器,简便有效,输出系统带宽较宽,具有较好的动态特性。     

D类放大器pop-click噪声抑制和饱和失真补偿技术

基于移动设备应用,在D类放大器设计中提出爆裂和咔嚓(pop-click)噪声抑制及饱和失真补偿技术。通过检测电源电压,顺序控制前置放大器、功率级驱动电路,并在放大器输出与地之间提供放电通道,有效减小爆裂和咔嚓噪声幅度;在反馈环路结构D类功率放大器中,音频输入信号幅度过大,导致放大器输出饱和失真,通过对脉冲宽度调制器输出进行补偿,可有效降低放大器的饱和失真,亦可消除因功率晶体管导通时间过长,而导致功率管发生热损坏的风险。采用上述技术的D类功率放大器在0.35μm CMOS工艺技术上实现,在电源电压为3.6 V时,放大器pop-click噪声幅度为2.0 m V,THD+N为0.025%。     

多频段功率可控的CMOS开关类功率放大器设计

开关类功率放大器相对于传统的线性功率放大器有更高的效率,其中E类开关功率放大器由于其高效、易于实现等特点被广泛运用,但在低频率时E类功率放大器难以达到足够的输出功率和效率。设计实现的多频段开关功率放大器在高频段（433 MHz）采用E类匹配方式,在较低的频段（315 MHz、230 MHz）采用新颖的方波匹配。在Cadence软件平台下进行仿真及版图绘制,结果显示该多频段开关功率放大器各频段都实现了20 dBm的输出功率,漏极效率均达到40%,同时,通过控制晶体管尺寸,可以对输出功率进行数字控制。     

电视音频放大器——超薄系统的热测试考虑

介绍了超薄系统设计过程中关于音频放大器的热测试问题。分析了热测试所采用的测试信号;比较了AB类和D类功率放大器功耗及效率与输出功率的关系。     

基于单相全桥单极倍频PWM逆变单元的级联型多电平D类功率放大器输出信号分析

本文介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关型功率放大器,重点研究了采用单极倍频相移PWM技术的多电平输出信号的谐波,之后研制了一台级联型多电平的D类功率放大器。研究结果证明了所研究的基于单相全桥单极倍频PWM逆变单元级联型多电平D类功率放大器输出电压谐波的正确性,表明该放大器具有良好的跟踪性和稳定性。     

基于65nm工艺的E类功率放大器设计

为进一步提高射频功率放大器的效率与增益性能,设计一种工作在5GHz频率上的E类功率放大器。设计采用三级级联的D类功率放大器作为驱动级放大器,并包含一个工作在E类状态的cascode结构功率放大器,对负载回路进行负载牵引匹配优化。通过理论分析,使用Cadence软件Spectre对设计结构展开仿真。仿真结果得到器件在5 GHz及1.6 GHz～5.5 GHz区间的增益数据,证实设计具有很好的平坦度,同时得到功率附加效率、饱和输出功率的数值,证明其具有较好的线性度。本设计在5G通信技术领域具有重要应用及研究价值。     

D类高效音频功率放大器设计与实现

随着便携式电子产品的普及,D类音频放大器以高效率、小体积的优点受到市场的青睐。文章设计了一款经典的D类高效率音频功率放大器。该系统主要由前级放大电路、带通滤波电路、PMW调制电路、驱动电路、功率放大电路、低通滤波电路组成。经过调试系统整体性能良好,效率超过90％。     

S波段E类功率放大器的设计

开关模式E类功率放大器的理论效率可达100%,可用于天气雷达发射机系统中。采用GaN HEMT器件,设计了一个在2.8 GHz频点下的E类功率放大器,输出功率达到40 dBm,PAE为67%,增益为13 dB。此外,设计的微带负载网络对谐波进行了有效抑制。     

消费电子

研诺推出D类音频放大器；Cree推出XLamp系列产品；奥地利微电子推出音频产品AS3501和AS3502；On2 Technologies推出Hantro 9170 HD视频解码器；东微世纪推出防破音D类音频功率放大器。     

基于DSP的数字音频功率放大器的设计

提出并设计了一种新型音频功率放大器。该系统通过高速采样，多采样率的插值运算，半带低通滤波以及∑-△调制，将音频PCM信号转换成二进制序列．经过高速开关管还原出具有原始功率谱的功率信号。该功率放大器具有D类数字功放高效率特点的同时，能够保证高保真的还原性，并且具有进一步提升信噪比的空间。     

一种高线性度AB类CMOS功率放大器的设计与实现

率放大器作为发射机中最核心的模块之一,如何同时提高其效率和线性度一直是人们研究的热点。文章主要分析了AB类功率放大器中的主要非线性源—栅源电容对电路性能的影响,并且使用了一个PMOS管并联的技术来补偿这种影响,最后利用这种技术,采用JAZZ0.25um RF CMOS工艺实现了一个可应用于2.45GHz WLAN的高效率高线性度的AB类功率放大器,三阶交调(IM3)项为-12dBm,输出功率为26dBm,功率附加效率(PAE)为44%。     

飞思卡尔推出新型Class D放大器解决方案增强听觉体验

随着汽车音频系统越来越复杂，客户需要更加丰富的声音，音频组件必须能够处理更多信道和更高功率。在音频放大应用中，模拟AB类放大是针对应用的常用技术，Class AB放大器也一直广泛应用于音频行业。相比而言，D类放大技术采用了脉宽调制（PWM）技术，可以将功率效率从一般的50％提高到90％以上。这样就可以减少散热，在更小的空间内支持更多声道和更高功率，所以业界慢慢开始向D类放大技术过渡。     

消费电子

恩智浦推出双通道D类放大器 恩智浦半导体（NXP）推出具有顶级音效和能效的双通道D类放大器新系列TDF8599。该放大器系列最大输出功率为70w～130W（单声道250W）,与传统AB类放大器相比,大幅降低了车载音响的功耗,并确保更有效的热能管理。     

一款3.5GHz高效率F类功率放大器的研究与设计

根据F类功率放大器的电路结构特点,给出用LC匹配电路设计输出端的三阶谐波抑制网络的方法,设计了一款工作频率为3.5GHz的F类功率放大器。仿真结果输出功率为37dBm,功率附加效率为68%,谐波失真得到很好抑制,效率得到提高。     

E类射频功率放大器设计

基于0.18μm CMOS工艺,采用包含增益驱动级在内的两级电路结构,设计了一个工作频率为2.4GHz的E类开关模式功率放大器,并实现了全片集成.电路通过负载牵引技术获得最佳输出负载,在2V电源电压下经ADS2005A仿真,当输入信号功率为-10dBm时,获得约21.5dBm的输出功率,功率增益为31dB,功率附加效率达到57.69%的较好结果.     

Doherty功率放大器的设计与分析

本文介绍了采用Doherty结构来设计高效率功率放大器。载波放大器和峰值放大器分别工作在AB类和C类状态。首先用ADS进行单管AB类和C类功放仿真设计,然后选择合适的延迟线来完成Doherty的整体设计,最终仿真结果显示Doherty功放在功率回退6db的情况下（43dbm）,其PAE达到了51％。     

采用现场可编程门阵列的多电平D类功率放大器控制策略

介绍了一种新颖的基于级联型多电平拓扑结构的开关式的功率放大器,采用多电平技术来改善D类功率放大器输出品质,采用先进的现场可编程门阵列来实现相移PWM技术,其开关频率是单个单元开关频率的2N倍,该触发信号发生器通过数据采集单元接收A/D转换的调制波信号,通过多路载波移相控制单元产生多路相移的三角载波及其反向信号,经比较控制单元产生PWM触发信号波形,并通过死区控制单元进行死区保护控制处理.通过闭环控制保证输出信号的跟随品质,着重研究了闭环控制的控制策略,试验结果表明,采用该控制策略实现的D类功率放大器,系统带宽较宽,具有较好的瞬时响应和输出品质.