可有效抑制EMI的D類放大器以低成本提供高音質(zhì)

 消費(fèi)類音頻工程師多年以來試圖利用較省電的數(shù)字D類放大器來取代功耗較高的模擬A/B類放大器。但傳統(tǒng)D類放大器解決方案中固有的EMI高輻射會(huì)干擾AM/FM收音機(jī)和智能手機(jī)的運(yùn)行，為滿足EMI規(guī)范而添加過濾和屏蔽措施又帶來較高的成本，阻礙了D類放大器的應(yīng)用。

高性能模擬與混合信號(hào)IC廠商Silicon Laboratories(芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司)發(fā)布能有效消減電磁干擾(EMI)的5W立體聲D類放大器。該放大器通過獨(dú)特技術(shù)削減EMI對(duì)音質(zhì)的影響，為消費(fèi)類音頻電子產(chǎn)品帶來高保真音質(zhì)。

Silicon Labs廣播系統(tǒng)音頻處理放大器總監(jiān)Rick Beale介紹說，傳統(tǒng)的D類放大器在900MHz收發(fā)頻段產(chǎn)生大量的EMI輻射，削弱了智能手機(jī)和其擴(kuò)展設(shè)備空中(OTA)收發(fā)信號(hào)質(zhì)量。此外，大多數(shù)擴(kuò)展平臺(tái)采用模擬架構(gòu)，非常容易受到TDMA發(fā)射所產(chǎn)生的噪聲影響。Si270x放大器是智能手機(jī)友好的全數(shù)字架構(gòu)，不易受輻射噪聲的干擾，Silicon Labs的EMI消減技術(shù)增強(qiáng)了OTA的性能和兼容性。作為Silicon Labs D類放大器系列產(chǎn)品的首個(gè)成員，新型Si270x放大器廣泛適用于對(duì)價(jià)格和噪音敏感的消費(fèi)類音頻產(chǎn)品，包括智能手機(jī)擴(kuò)展設(shè)備、桌面收音機(jī)、電視機(jī)條形音箱和監(jiān)視器、音響和電池供電的收音機(jī)。

Si270x放大器采用多級(jí)EMI消減技術(shù)，從源頭上抑制傳統(tǒng)D類放大器的干擾，使其更易符合EMI規(guī)范、更適用于AM/FM收音機(jī)和智能手機(jī)。與現(xiàn)存的D類放大器解決方案相比，Si270x放大器在EMI規(guī)范頻帶內(nèi)將輻射干擾降低了10倍，在FM無線波段內(nèi)降低了100倍，在AM波段內(nèi)降低了1000倍。

Rick Beale表示，憑借其開創(chuàng)性的EMI消減技術(shù)，Silicon Labs解決了D類放大器技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。Si270x主要通過4個(gè)層面的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)EMI的抑制：首先是利用了擴(kuò)展PWM(脈寬調(diào)制)的方式，有效抑制寬帶開關(guān)輻射能量，使輻射能量縮減到少于原有的1/10，且在此過程中有效保證音質(zhì);第二，可調(diào)制的無噪聲陷波(Notch)技術(shù)降低35dB的噪音，確保清晰的AM信號(hào)接收;第三，可調(diào)整的開關(guān)轉(zhuǎn)換使PWM的轉(zhuǎn)換過程更加平滑，更易滿足一致性要求和FM接收;最后，Si270x提供了片上反饋保護(hù)，除提升音頻質(zhì)量外，還可抑制在削減EMI影響時(shí)可能出現(xiàn)的衍生問題，對(duì)某些信號(hào)變化提供補(bǔ)償。

在音質(zhì)方面，其總諧波失真(THD)為-0.05%，信噪比(SNR)達(dá)到90dB ~ 95dB。Si270x放大器內(nèi)部針對(duì)主音頻設(shè)備提供7波段均衡調(diào)節(jié)功能，附屬音頻設(shè)備提供2波段調(diào)節(jié)功能。前者主要針對(duì)主音頻流輸出，因此提供較多的調(diào)節(jié)靈活度，附屬通道一般外接低通通道等附屬聲道，僅需部分調(diào)節(jié)功能即可滿足要求。為了避免傳統(tǒng)D類放大器帶來的EMI，音頻工程師往往采用低成本但效率低的A/B類放大器，這需要更大、更昂貴的電源供應(yīng)器及散熱片(一些需要9V或12V電池配置)。Si270x放大器使得開發(fā)者可以在便攜式音頻系統(tǒng)(如音響)中使用更小和更低成本的電源供應(yīng)器，更少的電池，且不降低性能。與采用A/B類放大器的系統(tǒng)相比，Si270x可延長(zhǎng)2.5倍的播放時(shí)間，且僅需一半的電池?cái)?shù)量(4節(jié)AA堿性電池)即可提供長(zhǎng)達(dá)8.4小時(shí)的播放時(shí)間。

“此外，Si270x內(nèi)置的音頻處理DSP功能也可以為音頻系統(tǒng)的主處理器分擔(dān)一部分計(jì)算任務(wù)，” Rick Beale說，集成的DSP音頻處理器采用Silicon Labs獨(dú)有的雙核24位DSP核心，可平衡調(diào)制揚(yáng)聲器、壓縮器增加音量，并內(nèi)建3D聲效支持。Silicon Labs Si270x僅需要低成本的濾波器，即可利用省電、有效抑制EMI的D類放大器技術(shù)與音頻設(shè)備協(xié)同工作，將徹底改變現(xiàn)有音頻放大器的市場(chǎng)格局。

圖1，Si270x結(jié)構(gòu)框圖