模拟技术中的增强听觉体验的新型D类放大器
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2020-12-08
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模拟技术中的增强听觉体验的新型模拟技术中的增强听觉体验的新型D类放大器类放大器
随着汽车音频系统越来越复杂，客户需要更加丰富的声音，音频组件必须能够处理更多信道和更高功率。在音
频放大应用中，模拟AB类放大是针对应用的常用技术，AB类放大器也一直广泛应用于音频行业。相比而言，D
类放大技术采用了脉宽调制(PWM)技术，可以将功率效率从AB类放大器的50%提高到90%以上。这样就可以减
少发热，在更小的空间内支持更多声道和更高功率，所以业界慢慢开始向D类放大技术过渡。 但是由于汽
车环境要求苛刻，对安全、诊断、工作温度范围和高可靠性等都有很多限制，Class D技术的应用自然也有很多
技术障碍，例如电磁干扰(EMI)和电源噪声等。飞思卡尔半 导体公司的Sy
随着汽车音频系统越来越复杂，客户需要更加丰富的声音，音频组件必须能够处理更多信道和更高功率。在音频放大应用中，
模拟AB类放大是针对应用的常用技术，AB类放大器也一直广泛应用于音频行业。相比而言，D类放大技术采用了脉宽调制
(PWM)技术，可以将功率效率从AB类放大器的50%提高到90%以上。这样就可以减少发热，在更小的空间内支持更多声道和
更高功率，所以业界慢慢开始向D类放大技术过渡。
但是由于汽车环境要求苛刻，对安全、诊断、工作温度范围和高可靠性等都有很多限制，Class D技术的应用自然也有很
多技术障碍，例如电磁干扰(EMI)和电源噪声等。飞思卡尔半
导体公司的Symphony Class D放大器提供了一种高保真系统解决方案，采用创新的数字反馈技术，大大提高了Class D放大
器的音频性能。
Symphony D类解决方案类解决方案
Class D数字放大器解决方案包括Symphony FSA95601数字放大控制器芯片和MC33851输出功率级芯片。数字放大器控
制器FSA95601是高性能6声道D类数字放大控制器，可以处理6个声道的脉冲码调变(PCM)数字音效输入，并产 生相应的
PWM输出，以便驱动外部的功率后级。输出功率级MC33851具有双声道集成H桥式功率级和先进的诊断及保护功能，适用于
每个声道需要50～100W(桥接)功率的应用。Symphony解决方案同时也可以接受来自DSP直接输入的数字信号，这样便不需
要为每个声道准备数字/模拟转换器。如此一来，由于中间少了不必要的转换层级，音质自然可以得到显著的改善，成本也可
随着零部件数目的减少而下降。
图1 数字放大器控制器和输出功率级
如图1所示，FSA95601控制器对多声道脉冲编码调制(PCM)输入进行异步采样率转换和上采样，然后通过先进的信号处
理技术(包括自然取样和噪声整型)将它们转换成高频率PWM信号。PWM信号然后与反馈调节相结合，纠正功率级或电源噪声
的非理想状态引起的错误。然后，经过校正的PWM信号通过嵌入式H型桥转换，由MC33851功率级放大到电源电压水平。最
终经过放大的方波通过LC滤波器产生正弦音频信号，最后连接到扬声器。
FSA95601具有高性能数字信号反馈技术，可纠正功率级非理想状态并抑制电源噪声，同时保持出色的音频性能。
FSA95601有6个声道，每个声道都能驱动外部半桥或H型桥功率级；失真度低，在20Hz～20kHz频率范围内，采用1kHz、-
3dB FS(12W)输入、14.4V电源、4Ω负载情况下，THD<0.01%；动态噪声范围>100dB；芯片异步采样率转换器(ASRC)支持
32～192kHz的PCM输入；具有I2C或SPI从模式控制端口，提供4个I2C地址；串行音频接口(SAI)支持I2S、TDM和其他常见音
频格式，支持192kHz的输入。
FSA95601用于需要更高功率的离散功率级设计，可支持直接连接到H型桥式功率级拓扑，通过调节死时间来确保功率晶
体管之间不会出现传导重叠。反馈回路延迟补偿可以根据功率级布板和器件延迟来设置。
MC33851双通道H桥接功率后级非常适用于汽车音像系统和恶劣环境，使用14.4V汽车电池直接供电，以2Ω的负载提供额
定输出功率，工作电源电压高达24V；2个50W的功率H型桥，输出可以桥接到100W；短路保护输出、低电压、过电压和过热
关闭；较低的信道导通电阻；先进的开启/关闭音响按键及杂音抑制电路；8个I2C地址。
Symphony D类的解决方案类的解决方案
使用D类放大器，就必须解决电磁干扰(EMI)和电源噪声问题。制造商必须使EMI辐射达到规定指标，并确保辐射不会干扰
AM/FM信号接收。另外，在汽车中，通常由于环境条件限制(如引擎噪声)或选择了低成本电源组件，电源条件一般不太理想。
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