D類功放的特點與電路組成 論文

1、畢業(yè)設(shè)計論文 高效率音頻功率放大器摘要在音頻領(lǐng)域發(fā)展的幾十年里，A類，B類，AB類音頻功率放大器一直占著主導(dǎo)地位，隨著科技的不斷發(fā)展，音頻功率放大器也有了新的研究成果D類功率放大器。D類功率放大器有很多優(yōu)點，因為低功耗產(chǎn)生熱量較少，節(jié)省印制電路板（PCB）面積和成本，并且能夠延長便攜式系統(tǒng)的電池壽命。D類放大器，是通過控制開關(guān)單元的ON/OFF，驅(qū)動揚聲器的放大器。D類放大器是最近幾年才發(fā)展起來的，在系統(tǒng)的耐用上以及音頻質(zhì)量等都有了很大的提高。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：D類功率放大器、TDA8922TH、PWM調(diào)制、電壓開關(guān)型驅(qū)動電路。 AbstractIn the audio field for dec

2、ades, A Class, B Class, AB audio power amplifier has occupied the leading position, with the technology continuous development of the audio power amplifier also has a new research-D power amplifier. Class D power amplifier has many advantages, because the low-power generating less heat, saving print

3、ed circuit board (PCB) area and cost, and can extend battery life in portable systems. Class D amplifier, through the control switch unit ON / OFF, the amplifier drives the speaker. Class D amplifier is only developed in recent years, the durability of the system and so on and the audio quality has

4、been greatly improved.Key wordsKey words: D power amplifier； TDA8922TH； PWM modulation； the voltage switching drive circuit.23目 錄一、緒論31.1 D類功放的發(fā)展背景31.2 D類功放誕生的原因31.3功率放大器的基本組成41.4 對功率放大器的基本要求5二、D類功放的特點與電路組成62.1 功放的分類622幾類經(jīng)典功放的工作原理點62.4 D類功放的特點92.5 D類功放的組成與原理92.6 D類功放的要求112.7 D類功放選擇13三、結(jié)論213.1 調(diào)試過程21

5、四、致謝21任務(wù)要求我們要做的畢業(yè)設(shè)計是高效率音頻功率放大器，它是近年來剛發(fā)展起來的一種音頻放大器，通常叫做D類功率放大器。它的工作電壓在12.5V-30V之間，工作效率在理想狀態(tài)下為100%，它具有功率大、效率高、失真小的特點。一、緒論在高保真音響設(shè)備中，功率放大器用來對各種音源輸出的音頻信號進行加工處理和不失真地放大，使之達到一定的功率去推動揚聲器發(fā)聲。其中，如何對音頻信號進行功率放大，使之達到功率大、效率高、失真小，是功率放大器所要解決的最主要問題。也是我們所做的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要求。1.1 D類功放的發(fā)展背景以家庭影院為時代標(biāo)志的現(xiàn)代家庭影音系統(tǒng)自20世紀(jì)80、90年代興起后，馬上得到廣大

6、民眾，特別是青年一代的青睞，以驚人的速度進入了千家萬戶和公共娛樂場所。隨著數(shù)字電路和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，家庭影音系統(tǒng)工程日趨成熟與完美，越來越多的電子愛好者期望能自己制作出體現(xiàn)自己意愿特殊的家庭影音系統(tǒng)。我們畢業(yè)研究的課題，就是家庭影音系統(tǒng)的一部分，最高效的功放，它正慢慢改變我們的生活，使我們的生活變得更美好。1.2 D類功放誕生的原因幾十年在音頻領(lǐng)域中，A類，B類，AB類音頻功率放大器一直占據(jù)統(tǒng)治地位。音頻功率放大器發(fā)展經(jīng)歷了這樣的幾個過程：所有器件從電子管、晶體管到集成電路的過程：電路組成從單管到推挽的過程：電路形成從變壓器輸出到OTL、OCL、BTL的形式過程。其基本類型是模擬音頻功率

7、放大器，它的最大缺點是效率太低。全球音視頻領(lǐng)域數(shù)字化的浪潮以及人們對音視頻設(shè)備的環(huán)保要求。迫使人們開發(fā)，高效、節(jié)能、環(huán)保、數(shù)字化的音頻功率放大器，它應(yīng)該具有工作效率高，便于與其它數(shù)字化設(shè)備相連接的特點。D類功率放大器就是PWM型功率放大器。它基本符合上面的要求。近幾年來，國際上對D類功放的研究與開發(fā)已經(jīng)有了很大的發(fā)展。幾家著名的研究機構(gòu)與公司已經(jīng)成功的研制出好幾種此類的音頻功率放大器。這一技術(shù)顯示了它高效、節(jié)能、環(huán)保、數(shù)字化的特點?，F(xiàn)在這一技術(shù)正在迅猛發(fā)展，前景一片光明。1.3功率放大器的基本組成在高保真音響電路中，功放電路通常由兩個或兩個以上的音頻聲道所組成。每個聲道分為兩個主要的部分，即前

8、置放大器和功率放大器。兩部分電路可分設(shè)在兩個機箱內(nèi)，也可組裝在同一個機箱內(nèi)，后者稱為綜合放大器。由于左、右聲道完全相同，所以在雙聲道電路中只介紹其中一路，電路組成框圖如圖1.3所示。圖中左側(cè)為前置放大器，右側(cè)為功率放大器。圖1.3 功率放大器電路組成框圖（1）前置放大器的組成。前置放大器具有雙重功能：它要選擇所需要的音源信號，并放大到額定電平；還要進行各種音質(zhì)控制，以美化聲音。這些功能由均衡放大、音源選擇、輸入放大和音質(zhì)控制等電路來完成。音源選擇。音源選擇電路的功能是選擇所需的音源信號送入后級，同時關(guān)閉其他音源通道。各種音源的輸出是各不相同的，通常分為高電平與低電平兩類。調(diào)諧器、錄音座、CD唱

9、機、VCD/DVD影碟機等音源的輸出信號電平達50500mV，稱為高電平音源，可直接送入音源選擇電路；而動圈式和動磁式電唱機的輸出電平僅為0.55mV，稱為低電平音源，須經(jīng)均衡放大后才能送入音源選擇電路。線路輸入端又稱為輔助輸入端，可增加前置放大器的用途和靈活性，供連接電視信號和其他高電平音源之用。輸入放大。輸入放大器的作用是將音源信號放大到額定電平，通常是1V左右。輸入放大器可設(shè)計為獨立的放大器，也可在音質(zhì)控制電路中完成所需要的放大。音質(zhì)控制。音質(zhì)控制的目的是使音響系統(tǒng)的頻率特性可以控制，以達到高保真的音質(zhì)；或者根據(jù)聆聽者的愛好，修飾與美化聲音。有時還可以插入獨立的均衡器，以進一步美化聲音。

10、音質(zhì)控制包括音量控制、響度控制、音調(diào)控制、左、右聲道平衡控制、低頻噪聲和高頻噪聲抑制等。（2）功率放大器的組成。雖然功率放大器的電路類型很多，但基本上都由激勵級、輸出級和保護電路所組成。激勵級。激勵級又可分為輸入激勵級和推動激勵級，前者主要提供足夠的電壓增益，后者還需提供足夠的功率增益，以便能激勵功放輸出級。輸出級。輸出級的作用是產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率。為了獲得滿意的頻率特性、諧波失真和信噪比等性能指標(biāo)，可在輸出級與激勵級之間引入負反饋。保護電路。保護電路用來保護輸出級功率管和揚聲器，以防過載損壞。此外，一個完備的高保真功率放大器，還必須設(shè)置直流穩(wěn)壓電源及電平顯示電路等。1.4 對功率放大器

11、的基本要求（1）輸出功率要大。為了得到足夠大的輸出功率，功放管的工作電壓和電流接近極限參數(shù)。功放管集電極的最大允許耗散功率與功放管的散熱條件有關(guān)，改善功放管的散熱條件可以提高它的最大允許耗散功率。在實際使用中，功放管都要按規(guī)定安裝散熱片。（2）效率要高。揚聲器獲得的功率與電源提供的功率之比稱為功率放大器的效率。功率放大器的輸出功率是由直流電源提供的，由于功放管具有一定的內(nèi)阻，所以它會有一定的功率損耗。功率放大器的效率越高越好。（3）非線性失真要小。由于功率放大器中信號的動態(tài)范圍很大，功放管工作在接近截止和飽和狀態(tài)，超出了特性曲線的線性范圍，必須設(shè)法減小非線性失真。二、D類功放的特點與電路組成2

12、.1 功放的分類傳統(tǒng)的功率放大器主要有A類（甲類）、B類(乙類)、AB類（甲乙類），除此之外，還有工作在開關(guān)狀態(tài)下的D類（丁類）功放。22幾類經(jīng)典功放的工作原理及特點A類功率放大器在整個輸入信號周期內(nèi)都有電流連續(xù)流過功率放大器。其晶體管總是工作在放大區(qū)，并且在輸入信號的整個周期內(nèi)晶體管始終工作在線性放大區(qū)域。它的優(yōu)點是輸出信號的失真比較小。缺點是輸出信號的動態(tài)范圍小，效率低，理想情況下的效率為50%。考慮到晶體管的飽和壓降及穿透電流造成的損耗，A類功率放大器的效率僅為20%左右。圖2.2.1B類功率放大器在整個輸入信號周期內(nèi)功率器件的導(dǎo)通時間為50%，因為其晶體管只有在輸入信號的正半周期工作在

13、放大區(qū)，在輸入信號的負半周是截止的。它的優(yōu)點是在理想的情況下其效率為78.5%，比A類提高了很多。其缺點是非線性失真比A類功放大，而且會產(chǎn)生交越失真，增加噪聲。圖2.2.2AB類功率放大器是以兩類的結(jié)合，是每個功率放大器的導(dǎo)通時間在50%100%，此類功率放大器流行過一段時間，它兼顧了失真與效率兩方面的性能指標(biāo)。在設(shè)計該功率放大器是要設(shè)置晶體管的靜態(tài)偏置電路。使其工作在甲乙類狀態(tài)，這類放大器的失真要比乙類的小，但其效率比乙類功放要低一些。圖2.2.32.3 傳統(tǒng)功放與D類功放的比較功率消耗在所有線性輸出級，因為產(chǎn)生輸出電壓vout的過程中不可避免地會在至少一個輸出晶體管內(nèi)造成非零的ids和vd

14、s。功耗大小主要取決于對輸出晶體管的偏置方法。 A類放大器拓撲結(jié)構(gòu)使用一只晶體管作為直流（dc）電流源，能夠提供揚聲器需要的最大音頻電流。A類放大器輸出級可以提供優(yōu)良的音質(zhì)，但功耗非常大，因為通常有很大的dc偏置電流流過輸出級晶體管（這是我們不期望的），而沒有提供給揚聲器（這是我們期望的）。 B 類放大器拓撲結(jié)構(gòu)沒有dc偏置電流，所以功耗大大減少。其輸出晶體管是以推拉方式獨立控制，從而允許高端晶體管為揚聲器提供正電流，而低端晶體管吸收負電流。由于只有信號電流流過晶體管，因而減少了輸出級功耗。但是B類放大器電路的音質(zhì)較差，因為當(dāng)輸出電流過零點和晶體管在通斷狀態(tài)之間切換時會造成線性誤差（交越失真）

15、。 A/B 類放大器是A類放大器和B類放大器的組合折衷，它也使用dc偏置電流，但它遠小于單純的A類放大器。小的dc偏置電流足以防止交越失真，從而能提供良好的音質(zhì)。其功耗介于A類放大器和B類放大器之間，但通常更接近于B類放大器。與B類放大器電路類似，A/B類放大器也需要一些控制電路以使其提供或吸收大的輸出電流。 不幸的是，即使是精心設(shè)計A/B類放大器也有很大的功耗，因為其中等范圍的輸出電壓通常遠離正電源或負電源。由于漏源極之間的電壓降很大，所以會產(chǎn)生很大的瞬時功耗idsvds。D類放大器由于具有不同的拓撲結(jié)構(gòu)，其功耗遠小于上面任何一類放大器。D類放大器的輸出級在正電源和負電源之間切換從而產(chǎn)生一串

16、電壓脈沖。這種波形有利于降低功耗，因為當(dāng)輸出晶體管在不導(dǎo)通時具有零電流，并且在導(dǎo)通時具有很低的vds，因而產(chǎn)生較小的功耗idsvds 。2.4 D類功放的特點（1）效率高。在理想情況下，D類功放的效率為100%（實際效率可達90%左右）。B類功放的效率為78.5%（實際效率約50%），A類功放的效率才50%或25%（按負載方式而定）。這是因為D類功放的放大元件是處于開關(guān)工作狀態(tài)的一種放大模式。無信號輸入時放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電。工作時，靠輸入信號讓晶體管進入飽和狀態(tài)，晶體管相當(dāng)于一個接通的開關(guān)，把電源與負載直接接通。理想晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗

17、部分電能。（2）功率大。在D類功放中，功率管的耗電只與管子的特性有關(guān)，而與信號輸出的大小無關(guān)，所以特別有利于超大功率的場合，輸出功率可達數(shù)百瓦。（3）失真低。D類功放因工作在開關(guān)狀態(tài)，因而功放管的線性已沒有太大意義。在D類功放中，沒有B類功放的交越失真，也不存在功率管放大區(qū)的線性問題，更無需電路的負反饋來改善線性，也不需要電路工作點的調(diào)試。（4）體積小、重量輕。D類功放的管耗很小，小功率時的功放管無需加裝體積龐大的散熱片，大功率時所用的散熱片也要比一般功放小得多。而且一般的D類功放現(xiàn)在都有多種專用的IC芯片，使得整個D類功放電路的結(jié)構(gòu)很緊湊，外接元器件很少，成本也不高。2.5 D類功放的組成與

18、原理D類功放的電路組成可以分為三個部分：PWM調(diào)制器、脈沖控制的大電流開關(guān)放大器、低通濾波器。電路結(jié)構(gòu)組成如圖2.5.1所示。圖2.5.1 D類功放的組成其中第一部分為PWM調(diào)制器。最簡單的只需用一只運放構(gòu)成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運放的正輸入端，另外通過自激振蕩生成一個三角形波加到運放的負輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負端三角波電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零時，因其直流偏置為三角波峰值的1/2，則比較器輸出的高低電平持續(xù)的時間一樣，輸出就是一個占空比為1：1的方波。當(dāng)有音頻信號輸入時，正半周期間，比較器輸出高電平的時間比低電平長，方波

19、的占空比大于1：1；音頻信號的負半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個脈沖寬度被音頻信號幅度調(diào)制后的波形，稱為PWM（Pulse Width Modulation脈寬調(diào)制）或PDM（Pulse Duration Modulation脈沖持續(xù)時間調(diào)制）波形。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中，脈沖波形的寬度與輸入的音頻信號的幅度成正比。第二部分為脈沖控制的大電流開關(guān)放大器。它的作用是把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率由負載、電源電壓和晶

20、體管允許流過的電流來決定。第三部分為由LC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的低通濾波器。其作用是將大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。利用一個低通濾波器，可以濾除PWM信號中的交流成份，取出PWM信號中的平均值，該平均值即為音頻信號。但由于此時電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來時，C的充電時間大于放電時間，輸出電平上升；窄脈沖到來時，放電時間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復(fù)出來。D類功放的工作原理見圖2.5.2。（a）原理簡圖 （b）工作波形圖2.5.2D類功放原理圖對于數(shù)字音頻信號輸入時，經(jīng)數(shù)字內(nèi)插濾波器

21、和等比特調(diào)制器后，即可得到脈沖寬度與數(shù)字音頻的采樣點數(shù)據(jù)成正比的PWM信號。其中數(shù)字內(nèi)插濾波器是在數(shù)字音頻信號的數(shù)據(jù)之間再插入一些相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，以內(nèi)插方式提高數(shù)字音頻信號的采樣點數(shù)（采樣頻率），等比特調(diào)制器是將數(shù)字信號的數(shù)據(jù)大小轉(zhuǎn)換為脈沖的寬度，使輸出信號的脈沖寬度與輸入數(shù)據(jù)的大小成正比。2.6 D類功放的要求（1）對功率管的要求。D類功放的功率管要有較快的開關(guān)響應(yīng)和較小的飽和壓降。D類功放設(shè)計考慮的角度與AB類功放完全不同。此時功放管的線性已沒有太大意義，更重要的是開關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開關(guān)響應(yīng)要好。另外，整機的

22、效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，管子的飽和壓降小不但效率高，且功放管的散熱結(jié)構(gòu)也能得到簡化。若干年前，這種高頻大功率管的價格昂貴，限制了D類功放的發(fā)展，現(xiàn)在小電流控制大電流的MOSFET已在Hi-Fi功放上得到廣泛應(yīng)用。（2）對PWM調(diào)制電路的要求。PWM的工作原理圖圖2.6PWM調(diào)制電路也是D類功放的一個特殊環(huán)節(jié)，要把20kHz以下的音頻調(diào)制成PWM信號，三角波的頻率至少要達到200kHz（三角波的頻率應(yīng)在音頻信號頻率的1020倍以上）。當(dāng)頻率過低時要達到同樣要求的THD（總諧波失真）標(biāo)準(zhǔn)，則對無源LC低通濾波器的元件要求就高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如果三角波的頻率高，輸出波形的鋸齒小，就能更加

23、接近原波形，使THD小，而且可以用低數(shù)值、小體積和精度要求相對差一些的電感和電容來構(gòu)成低通濾波器，造價相應(yīng)降低。但是，晶體管的開關(guān)損耗會隨頻率的上升而上升，無源器件中的高頻損耗、射頻的聚膚效應(yīng)都會使整機效率下降。更高的調(diào)制頻率還會出現(xiàn)射頻干擾，所以調(diào)制頻率也不能高于1MHz。而在實際的中小功率D類數(shù)字功放中，當(dāng)三角波的頻率達到500kHz以上時，也可以直接由揚聲器的音圈所呈現(xiàn)的電感來還原音頻信號，而不用另外的LC低通濾波器。另外在PWM調(diào)制器中，還要注意到調(diào)制用的三角波的形狀要好、頻率的準(zhǔn)確性要高、時鐘信號的抖晃率要低，這些參數(shù)都會影響到后面輸出端由LPF所復(fù)原的音頻信號的波形是否與輸入端的原

24、音頻信號的波形完全相同，否則會使兩者有差異而產(chǎn)生失真。（3）對低通濾波器的要求。位于驅(qū)動輸出端與負載之間的無源LC低通濾波器也是對音質(zhì)有重大影響的一個重要因數(shù)。該低通濾波器工作在大電流下，負載就是音箱。嚴(yán)格地講，設(shè)計時應(yīng)把音箱阻抗的變化一起考慮進去，但作為一個功放產(chǎn)品指定音箱是行不通的，所以D類功放與音箱的搭配中更有發(fā)燒友馳騁的天地。實際證明，當(dāng)失真要求在0.5%以下時，用二階Butterworth最平坦響應(yīng)低通濾波器就能達到要求。如要求更高則需用四階濾波器，這時成本和匹配等問題都必須加以考慮。近年來，一般應(yīng)用的D類功放已有集成電路芯片，用戶只需按要求設(shè)計低通濾波器即可。（4）D類功放的電路保

25、護。D類功率放大器在電路上必須要有過電流保護及過熱保護。此二項保護電路為D類功率IC或功率放大器所必備，否則將造成安全問題，甚至傷及為其供電的電源器件或整個系統(tǒng)。過電流保護或負載短路保護的簡單測試方法：可將任一輸出端與電源端（Vcc）或地端（Ground）短路，在此狀況下短路保護電路應(yīng)被啟動而將輸出晶體管關(guān)掉，此時將沒有信號驅(qū)動喇叭而沒有聲音輸出。由于輸出短路是屬于一種嚴(yán)重的異?，F(xiàn)象，在短路之后要回到正常的操作狀態(tài)必需重置（Reset）放大器，有些IC則可在某一延遲（Delay）時間后自動恢復(fù)。至于過熱保護，其保護溫度通常設(shè)定在150160C，過熱后IC自動關(guān)掉輸出晶體管而不再送出信號，待溫度

26、下降20C30C之后自動回復(fù)到正常操作狀態(tài)。（5）D類功放的電磁干擾。D類功率放大器必須要解決AB類功率放大器所沒有的EMI（Electro Magnetic Interference，電磁干擾）問題。電磁干擾是由于D類功率放大器的功率晶體管以開關(guān)方式工作，在高速開關(guān)及大電流的狀況下所產(chǎn)生的。所以D類功放對電源質(zhì)量更為敏感。電源在提供快速變化的電流時不應(yīng)產(chǎn)生振鈴波形或使電壓變化，最好用環(huán)牛變壓器供電，或用開關(guān)電源供電。此外解決EMI的方案是使用LC電源濾波器或磁珠（bead）濾波器以過濾其高頻諧波。中高功率的D類功率放大器因為EMI太強目前采用LC濾波器來解決，小功率則用Bead處理即可，但通

27、常還要配合PCB版圖設(shè)計及零件的擺設(shè)位置。比如，采用D類放大器后，D類放大器接揚聲器的線路不能太長，因為在該線路中都攜帶著高頻大電流，其作用猶如一個天線輻射著高頻電磁信號。有些D類放大器的接線長度僅可支持2cm，做得好的D類放大器則可支持到10cm。2.7 D類功放選擇下面以荷蘭飛利浦公司生產(chǎn)的TDA8922功放芯片為例，對D類功放電路進行介紹。TDA8922是雙聲道、低損耗的D類音頻數(shù)字功率放大器，它的輸出功率為225W。具有如下特點：效率高（可達90%），工作電壓范圍寬（電源供電12.5V30V），靜態(tài)電流?。ㄗ畲箪o流不超過75mA），失真低，可用于雙聲道立體聲系統(tǒng)的放大（SE接法，Sin

28、gle-Ended）或單聲道系統(tǒng)的放大（BTL接法，Bridge-TiedLoad），雙聲道SE接法的固定增益為30dB，單聲道BTL接法的固定增益為36dB，輸出功率高（典型應(yīng)用時225W），濾波效果好，內(nèi)部的開關(guān)振蕩頻率由外接元件確定（典型應(yīng)用為350kHz），并具有開關(guān)通斷的“咔嗒/噼噗”噪聲抑制，負載短路的過流保護，靜電放電保護，芯片過熱保護等功能。廣泛應(yīng)用于平板電視、汽車音響、多媒體音響系統(tǒng)和家用高保真音響設(shè)備等。1內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能TDA8922的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.7.1所示，包含兩個獨立的信號通道和這兩個通道共用的振蕩器與過熱、過流保護及公共偏置電路。每個信號通道主要包括脈寬調(diào)制和

29、功率開關(guān)放大兩個部分。圖2.7.1 TDA8922內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）脈寬調(diào)制。輸入的模擬音頻信號經(jīng)電壓放大后，與固定頻率的三角波相比較，全部音頻信息被調(diào)制在PWM 信號的寬度變化中。三角波的產(chǎn)生由壓控振蕩器實現(xiàn)，三角波的頻率由7腳外接的RC定時元件確定。比較器是一個帶鎖相環(huán)的脈寬調(diào)制電路，調(diào)制后的電路與功率輸出級的門控電路相連，地線被連接到公共地端。當(dāng)音頻信號幅度大于三角波信號幅度時，比較器輸出高電平，反之，比較器輸出低電平。PWM 信號是一個數(shù)字脈沖信號，其脈寬的變化反映音頻信號的全部信息。脈沖信號的高、低電平控制兩組功率管的通/斷，高/低兩值之間的轉(zhuǎn)換速度決定兩組功率管之間的通/斷的轉(zhuǎn)換時間。

30、電路中采用觸發(fā)器來調(diào)整比較器輸出的波形，通過快速轉(zhuǎn)換使輸出波形得到明顯的改善。（2）功率開關(guān)放大。功率開關(guān)放大部分由門控電路、高電平與低電平驅(qū)動電路、MOSFET功率管所組成。門控電路用于輸出級的功率開關(guān)管在開關(guān)工作時的死區(qū)校正，防止兩個MOSFET管在交替導(dǎo)通的瞬間的穿透電流所引起的無用功耗，因為在高頻開關(guān)工作時，需要分別將兩個MOSFET管的截止時間提前而將導(dǎo)通時間滯后，防止兩個管子在交替導(dǎo)通的瞬間同時導(dǎo)通而產(chǎn)生貫通電流，這一貫通電流是從正電源到負電源直通而不流向負載的。PWM 信號控制著MOSFET功率管的通/斷，驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。開關(guān)功率管集成在數(shù)字功率IC內(nèi)，有利于縮小整個功放的體積，

31、降低成本，提高產(chǎn)品競爭力。在輸出端與高電平驅(qū)動器之間接有自舉電容，用于提高在上管導(dǎo)通期間的高電平驅(qū)動器送到上管柵極的驅(qū)動電平，保證上管能夠充分導(dǎo)通。（3）工作模式選擇與過熱過流保護電路。TDA8922芯片中除了每個聲道中的脈寬調(diào)制與功率開關(guān)放大電路外，還有工作模式選擇與過熱保護與過流保護。6腳為工作模式選擇端，當(dāng)6腳外接5V電源時為正常工作模式，此時D類功放各電路正常工作；當(dāng)6腳接地（0V）時為待機狀態(tài)，此時芯片內(nèi)的主電源被切斷，主要電路都不工作，整機靜態(tài)電流極?。划?dāng)6腳電平為電源電壓的一半（約2.5V）時為靜音狀態(tài)，此時各電路都處于工作狀態(tài)，但輸入級音頻電壓放大器的輸出被靜音，無信號輸送到揚

32、聲器而無聲。過熱保護與過流保護是通過芯片溫度檢測和輸出電流檢測來實現(xiàn)的。當(dāng)溫度傳感器檢測到芯片溫度150 C時，則過熱保護電路動作，將MOSFET功放級立即關(guān)閉；當(dāng)溫度下降至約130 C時，功放級將重新開始切換至工作狀態(tài)。如果功放輸出端的任一線路短路，則功放輸出的過大電流會被過流檢測電路所檢出，當(dāng)輸出電流超過最大輸出電流4A時，保護系統(tǒng)會在1s內(nèi)關(guān)閉功率級，輸出的短路電流被開關(guān)切斷，這種狀態(tài)的功耗極低。其后，每隔100毫秒系統(tǒng)會試圖重新啟動一次，如果負載仍然短路，該系統(tǒng)會再次立即關(guān)閉輸出電流的通路。除過熱過流保護外，芯片內(nèi)還有電源電壓檢測電路，如果電源電壓低于12.5伏，則欠壓保護電路被激活而

33、使系統(tǒng)關(guān)閉；如果電源電壓超過32伏，則過壓保護電路會啟動而關(guān)閉功率級。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常范圍（12.5V32V）時，系統(tǒng)會重新啟動。（4）輸出濾波器。輸出濾波器的用途是濾除PWM 信號中的高頻開關(guān)信號和電磁干擾信號, 降低總諧波失真。LPF參數(shù)的選擇與系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和濾波器的類型有關(guān)。音頻信號的頻率在20Hz20 kHz，而開關(guān)脈沖信號和電磁干擾信號的頻率都遠大于音頻信號頻率，因此LPF所用的LC元件參數(shù)，可選擇在音頻通帶內(nèi)具有平坦特性的低通濾波器。TDA8922包含兩個獨立的功率放大通道，這兩個獨立的通道可接成立體聲模式，也可接成單聲道模式。立體聲模式采用SE（Single-Ended）接法

34、， L、R輸入的模擬音頻信號分別送入各自聲道的輸入端，L、R揚聲器分別接在各自聲道輸出端的LPF上，從而構(gòu)成立體聲放音系統(tǒng)；單聲道模式采用平衡橋式（BTL）接法，如圖2.7.2所示，此時兩個通道的輸入信號的相位相反，揚聲器直接跨接在兩個通道的輸出端，此時揚聲器獲得的功率可增加一倍（6dB）。圖2.7.2TDA8922用于單聲道的BTL接法（5）TDA8922TH各引腳的功能如表2.7.3所示。表3.2TDA8922各引腳功能引腳符號功能引腳符號功能1VSSA2通道2模擬電路的負電源供電端13PROT保護電路用的外接時間常數(shù)電容2SGND2通道2的信號接地端14VDDP1通道1功率輸出級開關(guān)電路

35、的正電源供電端3VDDA2通道2模擬電路的正電源供電端15BOOT1通道1自舉電容4IN2通道2音頻輸入負端16OUT1通道1的PWM信號輸出端5IN2+通道2音頻輸入正端17VSSP1通道1功率輸出級開關(guān)電路的負電源供電端6MODE工作模式選擇：待機、靜音、正常工作18STABI內(nèi)部偏置穩(wěn)壓器的外接濾波電容端7OSC振蕩器頻率調(diào)整或跟蹤輸入19HW芯片連接到VSSD引腳8IN1+通道2音頻輸入正端20VSSP2通道2功率輸出級開關(guān)電路的負電源供電端9IN1通道2音頻輸入負端21OUT2通道2的PWM信號輸出端10VDDA1通道1模擬電路的正電源供電端22BOOT2通道2自舉電容11SGND1通道1的信號接地端23VDDP2通道2功率輸出級開關(guān)電路的正電源供電端12VSSA1通道1模擬電路的負電源供電端24VSSD數(shù)字電路的負電源供電端2典型應(yīng)用電路TDA8922的典型應(yīng)用電路如圖2.7.4所示。圖2.7.4TDA8922TH的應(yīng)用電路當(dāng)將TDA8922用于雙聲道立體聲的D類數(shù)字功放時，左、右聲道的模擬音頻信號分別加至輸入端的in1和in2。左、右聲道的揚聲器采用SE接法，分別接在各自聲道功放輸出端的LPF后與地之間，揚聲器的阻抗選用4，此時輸入端的4個開關(guān)的狀態(tài)為：J1和J2處于接通狀態(tài)，J3和J