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飞利浦音频放大器

飞利浦2004年4月28日在线座谈


飞利浦从事音频放大器集成电路的研究开发已有30多年的历程,开发出满足用户各种需求的音频放大器产品。在电视和PC多媒体音箱应用方面,飞利浦的音频放大器处于市场领先地位。

在电视应用方面,飞利浦拥有广泛的用户群,所占的市场份额超过40%。飞利浦的放大器产品系列包括传统模拟AB类和数字功放(D类),后者可以在几乎没有能量损耗的情况下,提供悦耳的声音。
飞利浦半导体公司的放大器同样适用于新兴市场,如家庭影院(低端产品使用传统模拟放大器如TDA8947J,中档和高端产品使用飞利浦创新的D类放大器解决方案)。

下面重点介绍D类放大器。

数字D类放大器应用了硅-绝缘体工艺。硅-绝缘体扩散工艺(SOI)使D类放大器拥有很多优势。硅-绝缘体工艺好象水中的几个小岛,水是绝缘体,小岛是硅,小岛被水隔离。岛与岛之间的唯一联系通过某些固定的联系,例如:船和桥。当其中一个岛出现问题时,其它的岛不受影响。而通常的扩散工艺中(不使用SOI),没有小岛,只有很容易通过的边界,其结果是相互影响,相互干扰。

SOI工艺提供单元之间良好的隔离,因此不需要外置回扫(吸收)二极管,由金属-氧化物半导体晶体管的内部背栅二极管代之,这样可以使回路很小,可以提供EMI性能很好的D类放大器。

飞利浦最近发布了使用飞利浦的专利技术--零停滞时间的全数字功率放大器产品。这些放大器没有反馈,为了在开环中得到较好的性能,功率放大级必须很完美。飞利浦从单通道的BTL功率放大级(TDA8938TH)开始,将陆续开发出一个封装中有很多通道的产品。

自振荡数字放大器通常在电视、平面显示器和有源扬声器等应用中使用。在带有AM/FM调谐电路的应用中使用自振荡数字放大器比较困难。不过,由于使用扩展频谱技术,它们可以在电视/平面显示器应用中广泛使用。目前,正在开发一种基于自振荡原理的单通道D类放大器,主要用在平面显示电视应用中。这种放大器是单通道放大器,封装形式是小尺寸的SO20封装,不需要散热片,花费很低成本就可以提供15W输出功率。

飞利浦还将开发单通道D类放大器(TDA8931T)的后续立体声双通道产品,适用于低电源电压。


精彩问答

问:请问绝缘体上硅(SOI)技术的数字音频D类放大器有什么好处?绝缘体上硅材料本身有哪些好处呢?

答:SOI技术是硅生长在氧化物绝缘体上的技术。重要的好处是不怕静电击穿及输出电感的高压反电动势损害,因此不需要输出保护二极管。

问:D类功放的输出保护措施。

答:有电压、电流和温度保护。

问:在很多音频功放中,普遍存在静态“哼”声,飞利浦是如何解决这个问题的?

答:Philips 的功放中,在开机、关机时对“哼”声有专门的处理单元。

问:在小信号音频放大器匹配设计中应注意哪些问题?

答:要注意:

1、供电电源流入与流回的布线要尽量专线来回,汇合至电源地,以避免供电波动干扰耦合到供电系统;

2、DA转换器的参考电平要尽可能地"干净",最好用专用电压调整器件抑制参考电平纹波。

问:音频功率放大器带宽有多宽?效率如何?

答:音频功率放大器带宽一般是从200kHz-600kHz,效率约为90-93%。

问:Philips D类放大器的驱动能力有多大?能驱动的最小负载和提供最大的电流有多大?

答:在 2 Ohms 的负载上提供11 Amps电流。

问:我想问的问题是关于放大器对温度敏感性方面的问题。就是说可以采取什么辅助措施降低热消耗?

答:关于放大器对温度敏感性的问题是一个比较普遍的问题。在IC设计中,工程师们都花很多功夫去解决并改善温度变化对IC参数及指标的影响。一旦IC设计完成,其特性就不会变了,大厂的IC一般不会有这种问题出现。

至于采取什么辅助措施降低热消耗,我们应用IC时要注意的就是供电电压要按需供电,不必要高的电压会增加IC的无效发热。再有就是AMP在无信号工作时最好能进行智能静音或待机,这也是一个好办法。

问:飞利浦音频功放的静音模式是关闭末级输出,还是关闭前级驱动?

答:关闭前级驱动.

问:Class-D功放末级输出需要外置滤波器吗?如果需要该如何设计?

答:Class-D功放末级输出需要外置RLC滤波网络,将PWM载波有效抑制,并滤除音频以外的无用信号。具体设计请参考Philips各款IC的DataSheet及Application Note。

问:什么是D类放大器?它有哪些优缺点?

答:D类放大器原理是运用PWM脉宽调制技术将低频的声音信号表达为300kHz左右的PWM脉宽调制信号,然后利用高频开关管进行高效通断驱动放大,再在后级滤波将PWM脉宽调制载波滤除,还原音频信号。

它的好处:

1、利用三极管开关状态的高效性传输放大信号,让三极管上的电压降尽量低,在负载上的电压降尽量高,这样三极管发热大大减少,提高了放大器的热效率,通常可达90%以上。

2、缩小了散热片的体积,降低了散热成本,节约了机器空间,扩大了功放单位体积的输出功率。

缺点是:

成本高,技术复杂,响度不及同功率模拟功放等。

问:数字功放的数字反馈有没有作用?在什么情况下需要,什么情况下不需要?

答:如果你的数字反馈是指Philips的SODA技术中的闭环反馈技术,Philips的SODA技术运用运放比较器(LM393)作PWM编码环节,打破常规地同时使用了正负反馈环。正反馈环完成PWM振荡;负反馈环完成闭环反馈。这个环可有效提高放大器的纹波抑制比,进而提高信噪比。有了负反馈还能降低输出阻抗,提高负载驱动能力。否则系统对放大环节的性能指标要求就会很高,不利于系统的成本控制。

问: 多通道的音频功放的通道隔离度有多少?如何解决串音问题?

答:多通道的音频功放的通道隔离度的要求一般会以杜比的指标为依据。不多缀述。

串音是系统必然的产物,但可有效降低。要注意在放大环节尽量降低信号对供电电源的影响,再有就是载滤波频率不要过低。 问:开关电源对音频功放的音质有影响吗?

答:影响不太大。

问:飞利浦的D类放大器的无毛刺动态范围能达到哪种水平?和哪些因素有关?和模拟放大器相比,性能如何?

答:动态范围能达到 107dB,取决于噪音和输出功率;与传统功放相比D类放大器的信噪比高和失真小。

         
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