音频功率放大器在便携式产品中的考虑因素
1)较高的PSRR
必须具有较高的Powersupply rejection ratio (PSRR),可以避免受到电源与布线噪声的干扰。
2)快速的开关机(Fast turn border=0>
单端式(Single-end)放大器如图1所示,其增益为:
Gain =RF/Ri
Rf:反馈电阻,Ri:输入电阻
由输出功率 = (VRMS)2/Rload,VRMS= Vpeak /21/2
因此单端式(Single-end)放大器输出功率=(Vpeak)2/2Rload
桥接式(BTL)放大器如图2所示,由两个单端式(Single-end)放大器以相差180 组成,故其增益为:
Gain = 2Rf/Ri
Rf:反馈电阻,Ri:输入电阻
由输出功率 = (VRMS)2/Rload,桥接式VRMS= 2 Vpeak /21/2
因此:桥接式输出功率 = 2 (Vpeak)2/Rload= 4 单端式放大器输出功率
图2 桥接式放大器与作用于喇叭正负端的波形
输入与输出耦合电容值的选择
如图1,输入电阻与输入耦合电容形成一个高通滤波器,如欲得到较低的频率响应,则需选择较大的电容值,关系可用以下公示表示。
fC = 1/2 (RI)(CI)
fC:高通滤波截止频率,RI:输入电阻
CI:输入耦合电容值,此电容用来阻隔直流电压并且将输入信号耦合至放大器的输入端。
在移动通信系统中,由于体积的限制,即使使用较大的输入耦合电容值,扬声器通常也无法显示出50Hz以下的频率响应。因此,假设输入电阻为20K ,只需输入耦合电容值大于0.19 F即可。在此状况下,0.22 F 是最适当选择。
就输出耦合电容值的设定而言,同图1中,如欲得到较佳的频率响应,电容值亦需选择较大的容值,关系可用以下公式表示:
fC=1/2(RL)(CO)
fC:高通滤波截止频率,RL:喇叭(耳机)的电阻,CO:输出耦合电容值
例如,当使用32 的耳机,如希望得到50Hz 的频率响应时,则需选择99F的输出耦合电容值。在此状况下,100 F是最适当选择。
散热(Thermal)考虑
在设计单端式(Single-end)放大器或是桥接式(BTL)放大器时,功率消耗是主要考虑因素之一,增加输出功率至负载,内部功率消耗亦跟着增加。
桥接式(BTL)放大器的功率消耗可用以下公式表示:
PDMAX_BTL= 4(VDD)2/(2 2RL)
VDD:加于桥接式(BTL)放大器的电源电压,RL :负载电阻
例如,当VDD=5V,RL=8 时,桥接式放大器的功率消耗为*mW。如负载电阻改成32 时,其内部功率消耗降低至158mW。
而单端式(Single-end)放大器的功率消耗可用以下公式表示:
PDMAX_SE= (VDD)2/(2 2RL)
VDD:加于单端式(Single-end)放大器的电源电压,RL:负载电阻,亦即单端式放大器的功率消耗仅为桥接式放大器的四分之一。所有的功率消耗加起来除以IC的热阻( JA)即是温升。