цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Как подобрать наилучший аудио усилитель для вашего приложения


Как подобрать наилучший аудио усилитель для вашего приложения

Автор: Mike(admin) от 24-12-2013, 05:42

Введение


Аудио усилитель увеличивает амплитуду малого сигнала до необходимого уровня, сохраняя при этом все «мелкие детали» усиливаемого сигнала. Такое свойство известно как линейность. Чем выше линейность усилителя, тем выходной сигнал ближе по своей форме к входному.


Из-за постоянно меняющихся требований к усилителям сегодня существует целый ряд топологий аудио усилителей. Следовательно, разработчики должны разбираться в типах этих усилителей и знать соответствующие этим типах характеристики. Это единственный способ, позволяющий правильно выбрать наилучший для своего приложения усилитель. Ниже будут рассмотрены наиболее важные характеристики каждого класса аудио усилителя, среди которых усилители класса A, B, AB, D, G, DG и H.


Усилители класса A


Усилители класса A представляют собой простейший тип усилителей. На выходе у них имеется транзистор, который всегда проводит сигнал, то есть этот транзистор полностью не выключается. Такие усилители имеют наибольшую линейность, но низкий КПД. Следовательно, их используют в приложениях, которым требуется высокая линейность, и у которых имеется в запасе достаточная мощность.


усилитель класса A

Усилители класса B


В усилителях класса B используется топология двухтактных усилителей. На выходе имеются n-p-n и p-n-p транзисторы. Для повторения входного сигнала каждый транзистор проводит только во время одной полуволны (180°) этого сигнала. Это позволяет усилителю быть в выключенном состоянии при нулевом токе, благодаря чему КПД таких усилителей больше, чем у устройств класса A.


усилитель класса B

Но здесь мы имеем дело с палкой о двух концах: увеличение КПД приводит к ухудшению качества звука. Это происходит из-за наличия точки, в которой оба транзистора переходят из включенного состояния в выключенное. Такие усилители при работе с низкоуровневыми сигналами характеризуются искажениями типа ступенька, поэтому они не являются хорошим решением для маломощных приложений.


Усилители класса AB


Усилители класса AB представляют собой компромисс между усилителями класса A и класса B. Качество звука в данном случае сопоставимо с качеством класса A, а КПД примерно схож с КПД класса B. Это достигается благодаря смещению обоих транзисторов, что позволяет им проводить близкий к нулю сигнал, то есть в районе точки, где усилитель класса B имеет нелинейность. При малых сигналах оба транзистора активны, это схоже с работой усилителей класса A. При больших сигналах за период каждой полуволны работает только один транзистор, что делает это схожим с функционированием усилителя класса B.


усилитель класса AB

Акустические усилители класса AB обеспечивают высокое отношение сигнал-шум, малые общие гармонические искажения плюс шум (THD+N) и КПД до 65%. Это делает их идеальным решением в качестве драйверов для качественных динамиков. Усилители класса AB, например, MAX98309 и MAX98310, используются в портативных медиа-плеерах, цифровых камерах и планшетах, где необходима высокая точность воспроизведения.


Усилители класса D


Растущая популярность портативных мобильных аудио устройств, таких как смартфоны, MP3-плееры и портативные док-станции, заставляет беспокоиться об энергопотреблении. Теперь важным является уменьшение потребления энергии для увеличения срока эксплуатации аккумулятора. Усилители класса D используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для получения на выходе цифрового сигнала с переменным коэффициентом заполнения, что позволяет ему быть схожим с аналоговым сигналом.


усилитель класса D

Эти усилители имеют высокий КПД (90% и выше), поскольку выходные транзисторы во время работы являются либо полностью включенными, либо полностью выключенными. Этот подход исключает использование линейной области транзистора, которая снижает КПД усилителей других типов. Современные усилители класса D по четкости выходного сигнала схожи с усилителями класса AB. Благодаря высокому КПД они нашли себе место в составе портативных устройств.


Усилители класса G


Усилители класса G похожи на усилители класса AB, за исключением того, что в них используются два или более источника питания. При работе с низкоуровневыми сигналами они переключаются на низкое напряжение питания. При повышении уровня сигнала эти усилители выбирают подходящее напряжение питания. Усилители класса G являются более эффективными, чем усилители класса АВ, поскольку в них задействовано максимальное напряжение питания только тогда, когда нужно, а усилители класса АВ всегда используют максимальное напряжение питания.


усилитель класса G

У портативных аудио-приложений имеется одна общая проблема: для акустического усилителя доступно ограниченное напряжение питания. Усилители класса G решают эту проблему благодаря механизму подкачки заряда для повышения напряжения питания. В качестве примеров таких усилителей можно назвать MAX9730 и MAX9788.


Усилители класса DG


Усилители класса DG используют ШИМ для получения на выходе цифрового сигнала с переменным коэффициентом заполнения. С такой позиции они схожи с усилителями класса D. Однако в усилителях класса DG также применяется многоуровневый выходной каскад для определения амплитуды выходного сигнала. При необходимости они могут переключать напряжение питания для более эффективного распределения мощности между сигналами. В усилителях класса DG, например, MAX98308, применяется та же самая концепция двойного питания, что и в усилителях класса D, что позволяет достичь большого КПД.


усилитель класса DG

Усилители класса H


Усилители класса H модулируют свое напряжение питания для минимизации падения напряжения на выходном каскаде. Реализация может быть различной: от использования нескольких дискретных уровней напряжения до бесступенчатой регулировки питания. В отличие от усилителей класса G здесь не требуется применение нескольких источников питания.


усилитель класса H

Усилители класса H, как правило, сложнее усилителей других классов. Им требуется дополнительная схема управления для контроля напряжения питания. Микросхемы аудио кодеков вроде MAX98090 и MAX98091 сочетают в себе усилитель для наушников класса AB и усилитель класса H, что дает в итоге законченное решение для аудиоприложений с малым энергопотреблением.


Заключение


Это был краткий обзор распространенных на сегодняшний день топологий аудио усилителей. Очевидно, что при проектировании аудиоприложений разработчик должен учитывать нюансы каждой топологии, чтобы выбрать наилучшее решение в конкретном случае.




Перевод © digitrode.ru


<Источник>




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий