音频漫谈——功率放大器篇

                                                                             音频漫谈——功率放大器篇

一、市面上常见功放类型

1.按功率管工作方式类型：A类、B类、AB类、D类(包括G、H、K)

2.电源类型：常规供电、自带升压供电(BOOST、Charge Pump)

3.按输入信号类型：模拟类（电子管、晶体管、晶体管IC）、数字类IC

4.另外分类方式

（1）.单端输出、BTL、PBTL  

（2）.单端输入、差分输入

5.常见AB类和D类的电路架构及输出波形

（1）AB类

（2）D类

二、功放元件图及封装，举例

三、音频信号及人耳的响应特性

1.音频信号构成，音调，响度，音色。音调由频率决定，响度由幅度决定，音色由谐波决定。

2.音频信号傅里叶FFT-时域到频域分解，自然界所有的信号都可以分解为正弦波。

3.人耳的响应特性，

A.人耳可以听得见的音频信号一般定义在20HZ到20KHZ，频响范围

B.人耳要听到同大小的音量，低频和高频需要更大的声音

C.同样的音乐，大音量时比小音量时，听到更多的高音和低音分量，等响度概念

4.加权定义，不同音量模拟人耳听感特性,通用A加权比较多。音响等应用中,加权噪声是更贴合实际应用的。例如在

100K高频有很大的噪音,如果不加权，出来的噪声很高，但实际上人耳听不到噪声。

     A.A加权，40dB 

     B.B加权，70dB

     C.C加权，100dB

     D.D加权，主要应用于飞机的评价

四、功放常见参数

1.工作电压范围，VDD工作电压和IO口工作电压，由IC自身材料及工艺决定

2.THD+N总谐波失真加噪声,即常说的失真度，常见的有削顶失真。其它常见还有非线性交越失真，出现在AB类。

1）.对功放而言测试非线性幅度失真度的意义，没削顶的小功率时了解功放对音频信号的还原，已削顶了解功放极限RMS功率

（2）.影响非线性幅度失真度的条件，供电电压的大小、信号的大小、加权选择、功放IC自身的失真

3.输入电阻Rin和反馈电阻Rf

（1）计算电压放大倍数Au或 AV=Rf/Rin ,Rin包括内部和外部的输入电阻之和 

（2）Au与GAIN，增益的单位为dB分贝

两者的转换  GAIN增益=20*lg(Au) , lg(X)函数是以10以底的对数函数 

举例  A.  电压放大倍数Au=10,  则GAIN增益=20lg（10）dB=20*1 dB=20 dB

        B.电压放大倍数Au=20,  则GAIN增益=20lg（20）dB=20*1.3 dB=26 dB

        C.GAIN增益=40dB,则电压放大倍数Au=10^(40/20）=100

4.f0(fc)截止频率计算 

   f0(fc)=1/(2π*Rin*Cin) 

5.支持最小负载欧姆数RL=2/3/4/8/16欧姆,可以支持得越小越好。功放一般支持最小负载欧姆数从最小到无限大。

6.频响SPL(20hz-20Khz)

7.额定功率-RMS

（1）RMS功率@THD+N 10%@RL@VDD,传统一般客户

（2）RMS功率@THD+N 1%@RL@VDD，有要求的客户

8.输出底噪-HUM-哼声-Vn-与放大倍数有关-与IC自身的设计有关，值越小越好

      Vn,无输入信号-输入接地或接70R到地，实测输出的信号大小

      A加权为准

9.信噪比SNR（单位dB）与放大倍数有关-与IC自身的设计有关，绝对值越大越好

   SNR=RMS/Vn转换为dB,AP可以直接测试

   A加权为准

10.分离度/通道隔离度 crosstalk （单位dB）-与IC自身的设计有关-绝对值越大越好

     双声道功放或多声道功放，两通道之间的串扰值

11.AB/D类切换 ,控制脚电压或脉冲控制 

 （1）AB类的优点对FM无干扰无辐射容易过FCC/CE认证，缺点效率低

 （2）D类的优点效率高，缺点对FM有干扰有辐射，一般要加电感/磁珠才能过FCC/CE认证

12.防破音，ALC_ON/OFF，AGC_ON/OFF控制方式SD脚电压或脉冲控制

 （1）满功率时一般令输出控制在THD1%左右

 （2）防破音启动时间和防破释放时间

 （3）防破的压缩深度

13.D类工作频率（单位hz）-无信号输入时，PWM稳定的工作频率，一般是几百Khz

    PWM是开关的形式，使得输出效率比AB类小，同时也是辐射产生的原因，也会对无线麦、FM等有一定的干扰，加磁珠或电感一般可以过认证。

14.失调电压(单位mV)-无信号输入时，输出两端的电压差-越小越好，太大会令POP声明显

15. 静态工作电流(单位mA)-无信号输入时的工作电流，越小越好

16.关机电流（Power down/单位uA）一般是1uA以内，越小越好

17.启动时间(单位mS) ，一般是几十mS到几百mS

     启动控制电平给到SD脚，到功放有输出信号的时间差，一般越小越好，有很多收款音箱比较关注这个值 

18.电源电压抑制比-PSRR-对电源纹波的干扰抑制，一般功放在70-80dB左右

19.效率，一般AB类效率在65%左右，一般D类效率在90%左右

20.漏源导通电阻 RDS(on)，指定电源电压和输出功率条件测试，一般在几十到一两百mΩ ，越小越好

21.内置升压功放

（1）升压类型：同步/异步BOOST、Charge Pump

（2）升压输出电压大小

（3）固定升压、自适应升压

（4）升压部分开关频率

22.环境工作温度、工作结温

23.输出短路保护OCP、电源过压OVP/欠压UVL保护、OTP过温保护

24.限流设置，一般是脉冲和外接电阻设置

25.BTL/PBTL切换

26.耐 ESD 电压（人体模型）一般是+-2KV

27.封装形式 SOP8、SOP16、DFN8、DFN10........

五、功率放大器常见问题

1.这个功放的功率是多少？

2.这个功放的失真是多少？

3.这个功放的底噪是多少？

4.这个功放的工作电压是多少?

5.这个功放的大小封装是什么？

6.这个功放能过认证吗？

7.这个功放的工作频率是多少？

8.这个功放的的输入是差分还是单端？

9.这个功放升压电压是多少？是同步升压还是异步升压？

10.这个功放有没有过压保护？有没有过温保护？有没有输出短路保护？

11.这个功放的关机电流是多少？

12.这个功放的静态电流是多少？

13.这个功放的效率是多少？

14.这个功放的内阻是多少？RDS(on)？

15.这个功放的有没有防破音功能？开防破音的最大功率是多少？

16.这个功放是A类还是D类？有没有AB类？自适应升压还是固定升压？

17.这个功放支不支持2欧的喇叭？是否支持16欧？

18.这个功放的信噪比可以做到多少？

19.这个功放的启动时间是多少？

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