新一代的高性能低功耗音频放大器

新一代的D类放大器：

新唐科技硅谷研发中心的工程师率先着手，通过两年深入的努力来解决上节中所描述的缺点。他们使用全球资源来调查各种可能的解决方案来定义和设计新一代的D类放大器。IC框图如下面的图6所示。新唐科技推出的新型D类放大器系列，NAU系列，采用了这种技术和电路的设计思路(专利待批)。以下对新唐科技所采用的解决D类问题的创新方法进行了简要的技术说明：

1 低静态电流 – NAU系列可为输出功率提供超低静态电流，树立了崭新的标准。 NAU8223是一款3 W的立体声D类放大器，具有每通道1.1 mA的静态电流。目前，业内的静态电流平均为每通道3 mA!

2 出色的EMI性能和无滤波器架构 - NAU8223和NAU8224立体声3 W D类音频放大器无需外部输出滤波器，并提供出色的EMI性能，如下面的图5所示。新唐科技的D类放大器采用BD调制(也称为三元式或无滤波器调制)。采用BD调制时，2个扬声器驱动器输出的相位正好相互抵消。在BD调制下，2个比较器接收相同的载波信号(同相)，输入信号异相。如图4所示，一个比较器接收输入信号INP，另一个比较器接收异相信号INM。两者都与相同的参考波形VREF进行比较。OUTM和OUTP是2个扬声器输出，它们以BTL(桥接负载)配置来驱动扬声器。因此，当任一输入没有信号时，输出平均电压则非常接近于0。当信号在正周期下时，一个扬声器输出的占空比大于50%，另一个小于50%。当输入信号在负周期下时，输出的占空比相反。因此，总体而言，在开关操作期间，负载上的输出电压为零，从而降低了输出电流和功耗。由于开关功耗较低，因此扬声器可用作其本身的LC滤波器，从而无需额外的LC滤波器。开关频率元器件仍然存在，但由于其频率较高，扬声器为其提供非常高的阻抗，并且使其损耗大大降低，并且不被人所听到。

此外，NAU8223和NAU8224具有良好的抗干扰性能和出色的PSRR(频率为217Hz时大于85 dB)，是无线和AM频段应用的理想的D类音频放大器。

图4：BD调制方案波形

图5：带30 cm导线的新唐NAU8223/NAU8224立体声3 W D类射频发射

3 防削波(Anti-Clip)控制功能 - 此功能用于控制输出，以获得无失真的最大输出电平。当输入端加载会引起削波和失真的较大输入信号时，启用防削波功能。防削波功能将放大器的增益降低至适当值，使差分信号输出端上不会引起削波。防削波功能同时监控电源电压，以确保不会由于电源电压的变化而引起削波。这使音质得到显著的提高，并保护扬声器不受损坏。

图6：单声道D类放大器

图7：采用WLCSP封装的单声道D类

展望未来：

随着移动平台的迅猛发展和手机逐渐成为音频内容的主要传递设备，整个音频信号路径(不只是放大器)对低功耗音频解决方案具有持续的市场需求，为实现这些需求的新型半导体解决方案提供了动力。