什么是G類拓樸？ - 為什么G類音頻放大器可以擁有很高的效率？

　　什么是G類拓樸？

　　在極高電平條件下，G類拓?fù)錇橐环N多電源的AB類拓?fù)渥凅w。G類拓?fù)涑浞掷昧说湫鸵纛l/音樂源都具有極高峰值因數(shù) （10-20dB） 的這一有利條件。這就意味著峰值音頻信號(hào)高于平均音頻信號(hào) （RMS）。大多數(shù)時(shí)候，音頻信號(hào)都處在較低的幅值，極少時(shí)間會(huì)表現(xiàn)出更高的峰值。

　　新型G類拓?fù)涫褂米赃m應(yīng)降壓轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生隨音頻信號(hào)移動(dòng)的電源電壓。它為大多數(shù)平均音頻信號(hào)產(chǎn)生有充足余量的低電源電壓，并切換至高電源電壓來適應(yīng)偶發(fā)的峰值電壓。由于電源的自適應(yīng)特性，高峰值因數(shù)的典型音樂/音頻源的功耗得到極大降低。這樣便帶來更低的電池電流消耗，從而獲得比AB類構(gòu)架更高的效率。

　　這種電源電壓為自適應(yīng)型。它在高音量音頻信號(hào)時(shí)升高，從而防止大峰值電壓失真，同時(shí)在小音頻峰值時(shí)下降來降低功耗。

　　G類拓樸工作原理

　　圖2描述了G類放大器的運(yùn)行情況，其在低音頻電壓峰值時(shí)的電源電壓為1.3V，并在高峰值時(shí)自適應(yīng)升高至1.8V。我們使用一個(gè)降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生這些低電源軌（請(qǐng)參見圖3）。

　　圖2 G類拓?fù)渥赃m應(yīng)移動(dòng)放大器電源實(shí)現(xiàn)節(jié)能

　　圖3 G類耳機(jī)放大器結(jié)構(gòu)圖

　　G類放大器使用自適應(yīng)電源軌，并利用一個(gè)內(nèi)置降壓轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生耳機(jī)放大器正電源電壓 （HPVDD）。充電泵對(duì)HPVDD進(jìn)行反相，并產(chǎn)生放大器負(fù)電源電壓 （HPVSS）。這樣便讓耳機(jī)放大器輸出可以集中于0V。音頻信號(hào)幅值較低時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)低HPVDD電壓 （HPVDDL）（請(qǐng)參見圖2）。這樣便在播放低噪聲、高保真音頻的同時(shí)最小化了G類放大器的功耗。

　　如果由于高音量音樂或者瞬態(tài)峰值音頻幅值增加，則降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)高HPVDD電壓 （HPVDDH）。HPVDD 上升速率快于音頻峰值上升時(shí)間。這樣便可防止音頻失真或削波。音頻質(zhì)量和噪聲層不受 HPVDD 的影響。這種自適應(yīng)HPVDD在避免削波和失真的同時(shí)最小化了電源電流。由于正常的聽力水平在200mVRMS以下，因此 HPVDD最常位于其最低電壓HPVDDL。所以，相比傳統(tǒng)的AB類耳機(jī)放大器，G類放大器擁有更高的效率。

　　關(guān)于作者

　　Shreharsha Rao現(xiàn)任TI系統(tǒng)工程師，主要負(fù)責(zé)低功耗無線和RFID系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。他獲得了電子工程碩士學(xué)位，喜歡遠(yuǎn)足旅行，體育并且還加入了撲克聯(lián)賽。