ADI高效率D\G類放大器的特性和優(yōu)勢(shì)

本文將介紹 ADI 可提供高效率和大音量輸出的 D/G 類放大器。

什么是 D/G 類放大器？

D/G 類放大器是一種 D 類放大器，能夠根據(jù)信號(hào)電平在兩個(gè)電源電壓之間切換。當(dāng)音量低時(shí)，它以低電壓運(yùn)行；當(dāng)音量高時(shí)，以高電壓運(yùn)行，從而優(yōu)化功耗。這樣可以在待機(jī)或低音量播放時(shí)保持低功耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大音量播放。這一特性在智能音箱中需求尤為突出。

圖1 D/G 類放大器高性能表現(xiàn)

D/G 類放大器的特性

根據(jù)信號(hào)電平切換電源電壓：此功能可大大降低待機(jī)功耗，既可節(jié)能性能，又能實(shí)現(xiàn)大音量播放。

實(shí)時(shí) IV 傳感：內(nèi)置 IV 感應(yīng)電路，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控?fù)P聲器電流和電壓，這樣可以保護(hù)揚(yáng)聲器并改善系統(tǒng)的聲學(xué)效果。

Hi-Fi 音質(zhì)：它實(shí)現(xiàn)了超過(guò) 110dB 的高動(dòng)態(tài)范圍和低噪聲，能夠忠實(shí)地再現(xiàn)細(xì)膩而有力的音頻，滿足高保真設(shè)備的需求。

圖2 D/G 類放大器的特性

ADI 兩大熱門(mén) D/G 類放大器

[MAX98396]：寬功率范圍、超聲兼容、帶 IV 感應(yīng)的 20V D/G 類放大器

MAX98396 為高效、單聲道 DG 類揚(yáng)聲器放大器，具有業(yè)界領(lǐng)先的超低靜態(tài)功耗，提供 I/V 檢測(cè)、防掉電引擎 (BPE) 和動(dòng)態(tài)裕量跟蹤 (DHT)。支持 20W (8Ω，19V)、19W (4Ω，14V) 和 60W 峰值輸出 (4Ω，19V)。它支持高分辨率播放和超聲波輸出，是智能音箱和小型音頻設(shè)備的理想產(chǎn)品，在市場(chǎng)上具有豐富的應(yīng)用案例。其超聲波輸出可實(shí)現(xiàn)智能音箱等設(shè)備的占用檢測(cè)和手勢(shì)控制功能。下圖 (圖3) 為 MAX98396 功能框圖：

圖3 MAX98396 功能框圖

特點(diǎn)

DG 類放大器架構(gòu) (電源軌：VBAT 和 PVDD)

用于回放和 IV 感應(yīng)路徑的寬帶濾波器

支持超聲波應(yīng)用

防掉電引擎 (BPE)

用于電路測(cè)試的音頻發(fā)生器

輸出速率控制 (AEL) 和擴(kuò)頻調(diào)制 (SSM)，用于降低 EMI 和無(wú)濾波器作

在功率波動(dòng) (DHT) 期間動(dòng)態(tài)優(yōu)化動(dòng)態(tài)余量，提供壓縮器和限制器功能

主要規(guī)格

寬輸入功率范圍：3V~20V

輸出電流限制：6.2A (最小值)

靜態(tài)功耗 (DG 模式)

12.7mW (VPVDD=12V， VVBAT=3.8V)

18mW (VPVDD=19V，VVBAT=5.0V)

采樣率：8kHz~192kHz

輸出

-60W 峰值 (4Ω，VPVDD=19V)

-20W (8Ω，VPVDD=19V)

-19W (4Ω，VPVDD=14V)

輸出噪聲：15.5μVrms，A 加權(quán) (DG 模式)

超聲波信號(hào)的音頻處理旁路

[MAX98397]：兼容 28V、IV 感應(yīng)、帶防掉電功能的 D/G 類放大器

MAX98397 是一款高效率、單聲道 DG 類揚(yáng)聲器放大器，具有業(yè)界出色的靜態(tài)功耗，集成了揚(yáng)聲器電流和電壓檢測(cè) (IV SENSE)、掉電保護(hù)引擎 (BPE) 和動(dòng)態(tài)裕量跟蹤 (DHT) 功能。MAX98397 是最新型號(hào)的 D/G 類放大器(截至 2024 年 9 月)。它可以處理 42W (8Ω，19V)、26W (4Ω，16V) 和 100W (8Ω，28V) 的峰值輸出，同時(shí)也支持高分辨率播放和超聲波輸出。

MAX98397 基本配置與 MAX98396 相同，但可以實(shí)現(xiàn)更大的輸出，它可以應(yīng)用于立體聲揚(yáng)聲器 (如條形音箱) 和更專業(yè)的音頻產(chǎn)品。下圖 (圖4) 為 MAX98397 功能框圖：

圖4 MAX98397 功能框圖

主要規(guī)格

寬輸入功率范圍：3V~28V

靜態(tài)功耗 (VVBAT =3 .8V，VPVDD = 20V)：21mW

輸出噪聲：21.5μVrms，A 加權(quán)

輸出電流限制：8.0A (最小)

效率

-83% (1W/8Ω)、93% 峰值 (8Ω，VPVDD=24V)

-81% (1W/4Ω)、 90% 峰值 (4Ω，VPVDD=24V)

輸出

-100W 峰值 (4Ω，VPVDD=28V)

-42W (8Ω/VPVDD=28V/THD+N=1%)

-26W (4Ω/VPVDD=16V/THD+N=1%)

采樣率：8~192kHz

D/G 類放大器型號(hào)對(duì)比

下表對(duì)比了主要 D/G 類放大器型號(hào)的關(guān)鍵規(guī)格，供各位工程師選擇合適的產(chǎn)品參考。

表1 D/G 類放大器型號(hào)的關(guān)鍵規(guī)格

ADI D 類音頻放大器的通用功能

ADI 的音頻放大器集成了多種技術(shù)，可降低噪聲并保護(hù)音質(zhì)。以下是它的一些主要功能：

一、降噪功能

此功能可降低數(shù)字放大器固有的 EMI 輻射，并實(shí)現(xiàn)無(wú)濾波器運(yùn)行，普遍應(yīng)用于 ADI 所有 D 類放大器中。

SSM (擴(kuò)頻調(diào)制)

為了實(shí)現(xiàn) PWM 的開(kāi)關(guān)輸出，內(nèi)部生成的基準(zhǔn)波的周期在每個(gè)周期中略有變化，這會(huì)分散集中在開(kāi)關(guān)頻率及其諧波中的能量。

AEL (主動(dòng)輻射限制)

輸出 FET 的上升和下降時(shí)間越短，效率越高，但從電磁干擾 (EMI) 輻射的角度來(lái)看并不理想。AEL 通過(guò)智能控制邊緣速率，在保持效率的同時(shí)大幅降低 EMI 輻射。

由于無(wú)需噪聲濾波器，可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。使用較少元件即可構(gòu)建緊湊型電路，對(duì)降低產(chǎn)品成本也具有顯著效果。

圖5 SSM 和AEL 技術(shù)降低 EMI 原理示意圖

二、穩(wěn)定音頻播放功能

當(dāng)設(shè)備溫度上升或電池電壓波動(dòng)時(shí)，以 D/G 類放大器為核心，具備以下保護(hù)音質(zhì)的功能，這些功能共同確保了穩(wěn)定可靠的音頻播放體驗(yàn)。

熱折返

當(dāng)設(shè)備超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，衰減器會(huì)激活并自動(dòng)調(diào)整輸出電平。此機(jī)制可抑制器件的溫升，從而避免了由于熱關(guān)斷而導(dǎo)致的輸出中斷。

DHT (動(dòng)態(tài)余量跟蹤)

此功能可自動(dòng)優(yōu)化電源電壓波動(dòng)的余量。在電池電壓下降等情況時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，以防止輸出波形的削波，抑制失真，并保持穩(wěn)定的音質(zhì)。

圖6 熱折返與 DHT 功能保障穩(wěn)定播放示意圖

ADI 音頻放大器產(chǎn)品陣容

ADI 提供豐富的音頻放大器產(chǎn)品線供您選擇。除了本文介紹的產(chǎn)品外，還有更多型號(hào)可選。下圖 (圖7) 展示了 ADI 音頻放大器主要產(chǎn)品系列：

圖7 ADI 音頻放大器主要產(chǎn)品系列

應(yīng)用實(shí)例

智能音箱

條形音箱

總結(jié)

主要介紹了 ADI 可提供高效率和大音量輸出的 D/G 類放大器的特性、代表型號(hào)及其優(yōu)勢(shì)。除此以外，還為大家介紹了 ADI D 類音頻放大器兩大通用功能：降噪、穩(wěn)定音頻播放，以及 ADI 音頻放大器產(chǎn)品陣容。

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