數(shù)字放大器的種類及其應(yīng)用
出處:tyw 發(fā)布于:2008-04-11 16:20:34
數(shù)字放大器(又稱丁類放大器)是一種利用開關(guān)技術(shù)放大音頻信號(hào)的音頻功率放大器。這種放大器在二十世紀(jì)七十年代就已問世,但由于音質(zhì)方面的原因,在當(dāng)時(shí)并未形成氣候。時(shí)隔二十多年后,隨著電子技術(shù)和元器件制造工藝的進(jìn)步,人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),數(shù)字放大器重新崛起。由于數(shù)字放大器的功率放大級(jí)工作于開關(guān)狀態(tài),放大器具有小型、輕量、能源利用效率高、輸出功率大、發(fā)熱量小等諸多優(yōu)點(diǎn),已成為音頻功率放大器的主要發(fā)展趨勢(shì)。為了迎合這一發(fā)展趨勢(shì)世界上很多半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家都開發(fā)出了專門用于數(shù)字放大器的不同用途的專用集成電路。其中包括只含丁類輸出級(jí)的集成電路、模擬信號(hào)輸入的PWM處理器(驅(qū)動(dòng)集成電路)、數(shù)字信號(hào)輸入的PWM處理器(驅(qū)動(dòng)集成電路)以及將驅(qū)動(dòng)電路和輸出級(jí)全部集成于一塊芯片的單片全集成電路,以滿足構(gòu)成各種不同用途的數(shù)字放大器時(shí)的需要。應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)其用途選擇不同的集成電路。
?。?)制作耳機(jī)放大器
考慮到耳機(jī)所需的功率不大,所以電源電壓不必用得過高,只需小于5V就可以了。為了減小放大器的體積,應(yīng)選擇全部電路都集成于一塊芯片的單片全集成電路。例如選用新日本無線公司生產(chǎn)的NJU8721、NJU8725,TI公司的TPA2000D4等。
?。?)制作驅(qū)動(dòng)小型揚(yáng)聲器的功率放大器
這種場(chǎng)合可選用輸出功率在1W~10W的單片全集成電路。這類集成電路有雅瑪哈公司的YDA131-E,Tripath公司的TA2021、TI公司的TPA2000D2,ST微電子公司的TDA7480等。在這些放大器集成電路中,有的集成電路即使用4節(jié)5號(hào)電池給放大器供電,也能讓揚(yáng)聲器在24小時(shí)內(nèi)輸出足夠的音量。
(3)制作數(shù)字信號(hào)輸入型的數(shù)字放大器
在此場(chǎng)合可將數(shù)字輸入的PWM處理器和丁類輸出級(jí)集成電路組合起來。也可以采用數(shù)字輸入PWM處理器與柵極驅(qū)動(dòng)器組合再加上大功率MOS-FET的組合方案。但是對(duì)后一種方案來說,必需使用理想的穩(wěn)壓電源。
由于PWM信號(hào)的詠沖寬度的分辨力是有一定限度的,會(huì)隨之發(fā)生量化噪聲,所以必須使用三階以上的高階 型噪聲整形等降低音頻帶域聲的技術(shù)。
(4)制作模擬信號(hào)輸入型的數(shù)字放大器
此時(shí)應(yīng)選用模擬輸入PWM處理器,先將模擬信號(hào)變換成PWM的數(shù)字信號(hào)。然后再經(jīng)丁類輸出級(jí)或者柵極驅(qū)動(dòng)器加上MOS-FET放大后輸出。
由于通常都接有負(fù)反饋,對(duì)電源的要求不必太高。采用電源變壓器的電容輸入型整流電路的電源就足夠了。
(5)輸出功率大于100W
在此場(chǎng)合,丁類輸出級(jí)集成電路已無法滿足大功率輸出的要求,得使用柵極驅(qū)動(dòng)集成電路和MOS-FET的組合方式。此時(shí)選擇MOS-FET非常關(guān)鍵。應(yīng)盡量選用該柵極驅(qū)動(dòng)集成電路數(shù)據(jù)表中所推薦使用的MOS-FET。近,日本三洋電機(jī)開發(fā)出了專門用于功率級(jí)的混合集成電路STK210-030。
表1單片全集成電路
型號(hào) 輸出[W] 電源電壓 THD+N@1kHz [%] 廠名
NJU8721 2×0.05@16 3.3 — 新日本無線
NJU8725 2×0.08@8 5 —
YDA131-E 2×1@4 5 0.018 雅瑪哈
TA2021 2×10@4 13.5 0.1
TA2041 4×70@4 20 0.04 Tripath
TA2022 2×90@4 31 0.1
TPA2000D2 2×2@4 5.5 0.5 TI
TPA2000D4 2×2@4 5.5 0.4
MP7720 1×20@4 25 0.07 Monolithic Power
Systems(美國(guó))
TDA7480 1×7@4 ±10.5 1
TDA7481 1×13@4 ±15 1 微電子
TDA7482 1×18@4 ±21 1
TDA8920 2×65@4 ±27 0.5 菲利浦
表2數(shù)字輸入PWM處理器(驅(qū)動(dòng)器集成電路)
型號(hào) 取樣頻率[kHz] 輸出聲道數(shù) THD+N@1kHz [%] 廠名
TAS5001 32~96 2 0.08
TAS5012 32~192 2 0.06 TI
TAS5036A 32~192 6 0.06
STA304A 32~96 5 — 微電子
STA308 32~192 8 —
M65817AFP 32~192 2 — Renesas Technology
DDX2000 32~48 2 — Apogee Technology
表3模擬輸入PWM處理器(驅(qū)動(dòng)器集成電路)
型號(hào) 丁類輸出段形式 輸出聲道數(shù) 4 礁涸厥涑齬β剩郟?!S名
TC2000 全橋 2 45 Tripath
YDA135-VZ 全橋 2 20 雅瑪哈
TDA8929T 半橋 2 50 菲利浦
表4柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路
型號(hào) 丁類輸出段形式 輸出聲道數(shù) 工作電壓[V] 廠名
HIP2100 半橋 2 100 Intersil
TK2150 半橋 2 ±60 Tripath
IR2010(S) 半橋 1 200 IR
M61556FP 全橋 2 88 Renesas
Technology
TAS5182 全橋 2 ~ TI
表5丁類輸出級(jí)成電路
型號(hào) 丁類輸出段形式 輸出聲道數(shù) 輸出功率[W] 廠名
STA505 全橋 2 50@8 ST 微電子
DDX-2100 全橋 2 50@8 Apogee Technology
TP2050 全橋 2 50@8 Tripath
TAS5100 全橋 1 30@6
TAS5110 全橋 1 50@4 TI
TAS5101 半橋 2 15@4
STK210-030 半橋 2 100@8 三洋電機(jī)
TDA8926TH 半橋 2 40@4 菲利浦
TDA8927 半橋 2 65@4
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