關(guān)于開(kāi)環(huán)閉環(huán)D類放大器的探究

PSRR：關(guān)于開(kāi)環(huán)閉環(huán)D類放大器
　　過(guò)去，電源抑制比（PSRR）就已成為一種測(cè)量放大器抑制電源輸出噪聲性能的優(yōu)異測(cè)量方法。但是，由于出現(xiàn)了越來(lái)越多的D類放大器，以及其擁有的效率優(yōu)勢(shì)，僅僅依靠PSRR作為電源噪聲抑制性能的指示器已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。相比開(kāi)環(huán)閉環(huán)數(shù)字輸入I2S放大器的PSRR規(guī)范，這一情況愈加明顯。很多時(shí)候，PSRR規(guī)范是一樣的，但當(dāng)監(jiān)聽(tīng)低于理想電源的放大器時(shí)，很明顯會(huì)存在音頻性能差異。本文縱覽了傳統(tǒng)的PSRR測(cè)量方法，并解釋了其不能完全捕獲橋接式負(fù)載（BTL）結(jié)構(gòu)中D類放大器電源抑制性能的原因，并介紹了一種測(cè)量D類放大器中電源噪聲影響大小的替代方法。
　　要想了解PSRR測(cè)量方法無(wú)法能夠充分地捕獲電源抑制性能的原因，我們需要回顧到AB類放大器統(tǒng)治消費(fèi)類音頻電子設(shè)備的時(shí)代。同今天的情況一樣，AB類放大器一般配置在一個(gè)單端（SE）或BTL輸出結(jié)構(gòu)中。實(shí)際上，SE AB類放大器擁有分裂軌電源（即±12V）是十分普遍的事，因?yàn)殡娫粗饕蓟谧儔浩?，而且增加第二個(gè)軌的成本也不是特別高。BTL結(jié)構(gòu)更多地用于那些沒(méi)有分裂軌電源的音頻系統(tǒng)中。不管是SE還是BTL結(jié)構(gòu)，AB類放大器本身都擁有良好的PSRR，這是因?yàn)槠浠炯軜?gòu)以及通常大大低于電源軌電壓的輸出電平。
　　就AB類放大器而言，PSRR測(cè)量方法可以相對(duì)較好地顯示放大器抑制電源噪聲的性能，而就SE結(jié)構(gòu)而言，就需要特別精確的放大器電源噪聲抑制性能（我們后面再展開(kāi)詳細(xì)討論）。我們將時(shí)間向前推，便會(huì)發(fā)現(xiàn)D類放大器在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)上風(fēng)靡一時(shí)。它們以極高效率的運(yùn)行改變了市場(chǎng)形態(tài)，從而在工業(yè)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的創(chuàng)新，特別是在更小的尺寸方面。但是，相比AB類放大器，它們的架構(gòu)都存在根本的不同，同時(shí)它們的輸出結(jié)構(gòu)選擇幾乎只有BTL.
　　在BTL結(jié)構(gòu)中，D類放大器具有兩個(gè)輸出級(jí)，其由4個(gè)FETS組成（也被稱作全橋接）。而SE D類放大器只有一個(gè)輸出級(jí)，由兩個(gè)FETS組成（也被稱作半橋接）。相比SE結(jié)構(gòu)，BTL輸出結(jié)構(gòu)擁有諸多優(yōu)勢(shì)，其中包括給定在電源軌情況下的4倍輸出功率，更好的低音響應(yīng)，以及卓越的開(kāi)/關(guān)咔嗒和噼噗聲性能。BTL架構(gòu)存在的一些缺點(diǎn)是您需要兩倍數(shù)目的FET晶體管。這就意味著更大的硅芯片尺寸和更高的相關(guān)成本，并且重建濾波器（LC濾波器）成本也要翻倍。在今天的市場(chǎng)中，盡管SE和BTLD類放大器都可以看到，但大多數(shù)還是BTL.
　　在D類BTL結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的PSRR測(cè)量方法就無(wú)能為力了。要想更好地了解其原因，就需要了解D類放大器的工作原理，以及PSRR是如何測(cè)量出來(lái)的。D類放大器為開(kāi)關(guān)放大器，其輸出在極高的頻率下（通常為250kHz或者更高）進(jìn)行軌至軌切換。音頻信號(hào)用于脈寬調(diào)制（PWM）該開(kāi)關(guān)頻率（方波）。然后，重建濾波器（LC濾波器）用于從載波頻率提取音頻信號(hào)。這些開(kāi)關(guān)架構(gòu)均極為高效（在一些開(kāi)關(guān)式電源中也采用相同結(jié)構(gòu)），但是相比傳統(tǒng)的AB類放大器它們對(duì)電源噪聲更為敏感。仔細(xì)思考一下就不難發(fā)現(xiàn)：放大器的輸出實(shí)質(zhì)上就是電源軌（脈寬調(diào)制），因此所有電源噪聲都直接被傳遞給了放大器輸出。
　　電源抑制比（PSRR）是一種衡量放大器抑制電源噪聲（即紋波）性能好壞的度量標(biāo)準(zhǔn)。在選擇音頻放大器時(shí)它是一個(gè)重要的參數(shù)，因?yàn)榈蚉SRR的音頻放大器一般要求更高成本的電源和/或大去耦電容。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)上，電源成本、尺寸和重量都是重要的設(shè)計(jì)考慮因素，特別是在產(chǎn)品尺寸不斷縮小、價(jià)格迅速下跌以及便攜式設(shè)計(jì)日益普遍的情況下。
　　
　　傳統(tǒng)的PSRR測(cè)量方法中，放大器的電源電壓由一個(gè)DC電壓和一個(gè)AC紋波信號(hào)（Vripple）組成。音頻輸入為AC接地，因此在測(cè)量時(shí)沒(méi)有音頻信號(hào)。所有電源電壓去耦電容都被去掉，以使Vripple不受人為衰減（請(qǐng)參見(jiàn)圖1）。