D類放大器的多級(jí)EMI消減技術(shù)
多年來(lái),消費(fèi)類音頻工程師一直想使用省電的數(shù)字D類放大器來(lái)取代耗電的模擬A/B類放大器。但到目前為止,兩個(gè)問(wèn)題阻礙了D類放大器的應(yīng)用:傳統(tǒng)D類放大器方案中固有的高頻開關(guān)產(chǎn)生的EMI高輻射,以及為滿足EMI規(guī)范而添加過(guò)濾和屏蔽措施所帶來(lái)的高成本。日前,高性能模擬與混合信號(hào)IC廠商Silicon laboratories 就針對(duì)上述應(yīng)用瓶頸推出了據(jù)稱是“業(yè)界首顆能有效消減EMI的5瓦特立體聲D類放大器”產(chǎn)品--Si270x。
目前,除了多個(gè)音頻放大器細(xì)分市場(chǎng)快速增長(zhǎng)外,另一個(gè)引人注目的趨勢(shì)則是由A/B類放大器快速轉(zhuǎn)向D類放大器 。來(lái)自Databeans的數(shù)據(jù)顯示,2010年D類放大器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到3.47億美元,今后5年的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到11%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)音頻市場(chǎng)的平均增速。
作為Silicon Labs D類放大器系列產(chǎn)品的首個(gè)成員,新型Si270x放大器被定義為“改變音頻行業(yè)游戲規(guī)則”的產(chǎn)品,目標(biāo)市場(chǎng)瞄準(zhǔn)那些對(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)。
該公司音頻放大器產(chǎn)品總監(jiān)Rick Beale表示,“多級(jí)EMI消減技術(shù)”將是確保Si270x取得市場(chǎng)成功的關(guān)鍵因素,其設(shè)計(jì)理念就是希望從源頭上抑制傳統(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)。據(jù)稱,與現(xiàn)存的D類放大器解決方案相比,Si270x在EMI規(guī)范頻帶內(nèi)將輻射干擾降低了10倍,在FM無(wú)線波段內(nèi)降低了100倍,在AM波段內(nèi)降低了1000倍。
圖:Si270x放大器應(yīng)用電路框圖。
“我們采用四級(jí)方案的EMI消減技術(shù)包括:擴(kuò)展PWM有效抑制寬帶開關(guān)輻射能量,使其輻射能量不到原有的1/10 ;可調(diào)制的無(wú)噪聲陷波,確保清晰的AM信號(hào)接收 ;可調(diào)整的開關(guān)轉(zhuǎn)換更易滿足一致性要求和FM接收 ;以及片上反饋保護(hù),提升音頻質(zhì)量。”Rick補(bǔ)充道。
此外,由于傳統(tǒng)的D類放大器在900MHz收發(fā)頻段時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的EMI輻射,消弱了智能手機(jī)和其擴(kuò)展設(shè)備空中(OTA)收發(fā)信號(hào)質(zhì)量。而另一方面,目前大多數(shù)擴(kuò)展平臺(tái)均采用模擬架構(gòu),非常容易受到TDMA發(fā)射所產(chǎn)生的噪聲影響。因此,Si270x放大器此次采用了智能手機(jī)友好的全數(shù)字架構(gòu),不易受輻射噪聲的干擾,并增強(qiáng)了OTA的性能和兼容性。
為了避免傳統(tǒng)D類放大器帶來(lái)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)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。Rick進(jìn)一步解釋說(shuō),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,且僅僅需要一半的電池?cái)?shù)量。例如,使用4節(jié)AA堿性電池,基于Si270x的消費(fèi)類音頻系統(tǒng)可提供長(zhǎng)達(dá)8.4小時(shí)的播放時(shí)間。
為了向多種消費(fèi)類音頻產(chǎn)品(如桌面收音機(jī)、擴(kuò)展設(shè)備、音響和迷你立體聲系統(tǒng))提供完整的消費(fèi)類音頻平臺(tái)解決方案,Si270x D類放大器還可與Si473x AM/FM廣播調(diào)諧器實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。據(jù)悉, Si473x集成了立體聲模擬輸入和內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器,并與無(wú)線電調(diào)諧器前端復(fù)用,支持輔助的模擬音頻輸入,無(wú)需額外的外部ADC。