前言
在日新月異的多媒體時(shí)代，便攜式電子產(chǎn)品，如智能電話(huà)、PDA、MP3、PMP、DSC、DVC、NB等多媒體產(chǎn)品，對聲音質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴格。另外，由于此類(lèi)產(chǎn)品為電池供電，除了要求音質(zhì)的再突破外，也要求整體效率的提升，以達到高效、低功耗的設計目標。
此類(lèi)產(chǎn)品的音頻模塊中，除了輸入端的信號源和輸出端的喇叭或耳機外，音頻放大器是一個(gè)非常重要的角色。目前廣泛用于便攜產(chǎn)品的音頻放大器有AB類(lèi)和D類(lèi)兩種。通常，AB類(lèi)放大器能夠提供好的音質(zhì)，但效率欠佳，耗電較大；而D類(lèi)放大器具有高效、低溫升效應和高輸出功率等特點(diǎn)。

理論分析
AB類(lèi)放大器的工作原理類(lèi)似于線(xiàn)性調節器，效率差而且需考慮散熱問(wèn)題；D類(lèi)放大器的工作原理類(lèi)似開(kāi)關(guān)調節器，具有較高效率，無(wú)散熱問(wèn)題，但電路需要一個(gè)采樣時(shí)鐘，該時(shí)鐘可以?xún)戎糜谛酒瑑�，也可以由外部提供。D類(lèi)放大器的基本原理如圖1所示，內部比較器的同相輸入端連接音頻信號源，反相輸入端連接采樣三角波信號。當音頻輸入的電位高于三角波信號時(shí)，比較器輸出為高電平；當音頻輸入的電位低于三角波信號時(shí)，比較器輸出為低電平。比較器的高、低電平輸出驅動(dòng)后續的MOSFET開(kāi)關(guān)，在MOSFET導通時(shí)產(chǎn)生電流推動(dòng)揚聲器。如果在MOSFET后級加上LC濾波電路，則LC濾波器將MOSFET方波還原成與輸入類(lèi)似的模擬音頻信號。

圖1 D類(lèi)放大器的基本原理
傳統的D類(lèi)放大器采用固定采樣頻率，存在較強的EMI，因此限制了D類(lèi)放大器的使用。隨著(zhù)IC設計技術(shù)的不斷提升，Maxim擴展頻譜技術(shù)在D類(lèi)放大器的應用，可有效抑制EMI，完全滿(mǎn)足FCC的EMI限制。圖2給出了固定頻率模式下D類(lèi)放大器的輸出波形，其輸出頻譜為基波和對應的高次諧波。有些D類(lèi)放大器允許改變采樣頻率，使基波及高次諧波避開(kāi)敏感頻段。

圖2 固定頻率模式（FFM）
擴展頻譜模式下，采樣時(shí)鐘頻率在規定的范圍內逐周期變化(圖3)，使輸出頻譜的分布比較平坦，從而改善了經(jīng)過(guò)喇叭或音頻線(xiàn)纜的EMI輻射。采樣頻率的變化不會(huì )破壞音頻信號的恢復，也不會(huì )降低整體效率。

圖3 擴展頻譜模式（SSM）
一些D類(lèi)放大器也可允許接受外部的系統頻率同步，來(lái)降低或避開(kāi)敏感的頻帶。另外，Maxim D類(lèi)放大器具有主動(dòng)幅射限制電路(AEL)，AEL電路會(huì )在輸出瞬變時(shí)主動(dòng)控制輸出FET的柵極，避免傳統D類(lèi)放大器中因感性負載的續流所引起的高頻幅射，進(jìn)而降低EMI(如圖4)。

圖4 擴展頻譜+AEL
Maxim新推出的MAX9705、MX9773兩款D類(lèi)放大器除了具有普通的固定頻率模式(FFM)、擴展頻譜模式(SSM)、外部同步模式及SSM+AEL模式，用戶(hù)可利用其SYNC引腳設定取樣頻率(表1)。 
利用Maxim新推出的D類(lèi)放大器，加上仿真程序的計算，可計算出各個(gè)模式下的EMI特性，圖5對各種模式的EMI特性進(jìn)行了比較，擴展頻譜模式+主動(dòng)幅射限制模式下，提供最佳的EMI抑制。

a)  固定頻率模式下D類(lèi)放大器的輸出頻譜

b)  擴展頻譜模式下D類(lèi)放大器的輸出頻譜

c)  擴展頻譜+AEL模式下D類(lèi)放大器的輸出頻譜

圖5 各種模式下D類(lèi)放大器的輸出頻譜

結語(yǔ)
在手持式多媒體產(chǎn)品中使用D類(lèi)放大器除了保持優(yōu)秀的音質(zhì)外，還可以有效延長(cháng)電池的使用時(shí)間。對于需要大功率音頻驅動(dòng)的產(chǎn)品，如LCD監視器、LCD電視等，選擇D類(lèi)放大器還可以解決散熱問(wèn)題。在日漸普及的音/視頻產(chǎn)品中，還需考慮EMI抑制問(wèn)題。傳統的固定頻率模式(FFM)D類(lèi) 放大器由于存在EMI設計問(wèn)題，已被新推出的擴展頻譜模式(SSM)所替代。而Maxim新推出的從小功率輸出到大功率輸出的D類(lèi) 放大器，除了具有固定頻率模式(FFM)和擴展頻譜模式(SSM)外，、還具有主動(dòng)幅射限制(AEL)功能，巧妙地利用這些模式可大幅度降低EMI輻射。