如何为手机等便携设备选择合乎要求的D类音频功放

引言：手机等便携多媒体终端的消费者们终于厌倦了仅仅是声音够大，他们开始渴望更优雅、更完美的音频性能，为你的设计选择一款足够棒的，满足他们！

随着手机、MP3/4等多媒体便携设备的普及，仅仅能够响亮地播放音乐已不能完全满足消费者的需求，设计师需要采用满足更高性能要求的。这些要求包括：具备良好的POP声抑制电路以减小开关机时出现的POP噪声，具备更高的工作效率以延长电池的使用时间，能够在整个音频范围内提供完美音质，以及拥有良好的射频抑制能力以消除手机免提通话过程中出现的“嗡嗡”声。被越来越多地用于手机等便携式设备当中，并不例外，在为这些设备选择时也要满足这些要求。 D类功放原理框图如图1所示

图1

便携设备对的要求是体积小，外围简单，并可按系统要求配置成单端输入和差分输入两种使用方式。

便携设备对的性能要求

根据市场调研机构Gartner的报告，在2006年至2011年之间的复合年成长率将达到15.6%，市场规模从3.34亿美元成长至6.88亿美元，主要成长动力来自便携式装置及空间受限的消费性电子产品，手机市场是重要增长点。未来，市场对于高效率的需求会逐步增加，在以手机为代表的便携设备中具有非常广阔的应用前景。但手机等便携设备对也提出了以下性能要求，值得多媒体便携系统设计师在器件选型时参考。

1．最大不失真功率

国内市场对的最大不失真功率要求很高，以手机为例，一般要求做到在5V供电，THDN<1%，负载为4欧姆的情况下，功率能够达到3W以上。 

2．极低的开关机POP声

在开关机瞬间，以及上电稳定后音频功放的启动和待机操作瞬间，比较容易产生大的POP声，为了抑制这种噪声，内部需要对开关机过程进行特别的处理。 

3．高效节能

与线形放大器(AB类等)相比，在功效上有很大优势。对线形放大器而言，偏置元件和输出管的线形工作方式会损耗大量功率，而D类放大器的输出管工作在开关状态，功耗主要来自输出管的导通阻抗、开关损耗以及静态电流，效率可达90%，无须散热，延长了便携设备的电池使用时间和寿命。

4．RF噪声抑制

手机、PDA和其它便携式通信设备常常在条件恶劣而且噪声相当大的环境下工作，对于没有解决RF干扰的音频放大器，会将RF载波信息解调到音频频带，这样在扬声器的输出端就会产生不希望出现的“嗡嗡”声。射频信号会耦合到放大器的电源、输入端以及输出端，放大器良好的PSRR和CMRR可以降低对系统PCB和结构的要求，抑制不希望出现的电流声，保证设备正常工作。一般10mV输出可以被人耳感觉到，当电源电压上叠加了500mV的GSM信号，需要对其进行抑制，效果如图2。

 

图2

5. 极低的失真和噪声

对于而言，虽然所有的测试指标都是以正弦波来衡量的，最终的评判者还是优美流畅的音乐。优美的音色取决于较小的谐波失真和噪声，理想的没有失真，在可听波段没有噪音且效率满足100%。然而，实际的并不完美，会有失真和噪音，这是由于产生的失真开关波形造成的。

原因有以下几点：

1)PWM调制器由于采样频率限制和时间抖动而导致PWM信号的非线性；

2)功率驱动管存在死区时间、导通时间、关断时间以及上升下降时间等；

3)开关器件上的非理想特征，如导通电阻、有限的开关速度及体二极管特征等；

4)寄生的杂散参数导致过度边缘的震荡；

5)输出低通滤波器的非线性。

需要很好地解决这些问题，需要在整个音频范围内具有较低的失真度，以满足便携设备对音质的要求。

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