D类音频功放IC常见问答(2)

第二部分：佐贝尔(Zobel)电路，D类放大器的测试与测量，PCB布局和接地问题。

在问与答的第二部分内容里，主要考虑佐贝尔电路、D 类放大器的测试与测量，以及PCB布局和接地相关问题。佐贝尔电路是什么?佐贝尔是阻抗匹配电路，常用于扩音器中。佐贝尔电路又称为Boucherot 单元，或者有时被不恰当的称为RC 串联电路(RC snubber)标准的扩音器的阻抗不是固定的，在音频段的高端会明显变大。为了使D 类放大器按照设计那样工作，这种增加的阻抗需要在设计中予以考虑。一种最简单的补偿方法就是使用佐贝尔电路，即一个简单的电阻和电容串联连接到扩音器的终端。尽管佐贝尔电路元件的选择依赖于很多因素，下面的公式给予很好的解决：

RZ = RL

CZ = 1 / (2 * π * fC * RL)

其中RZ 是佐贝尔电路的电阻阻值，而CZ 表示为佐贝尔电路的电容，RL 是扩音器的阻抗，fC 是所需的截止频率。对于一个27.4kHz 的全桥设计例子，CZ 通常取值为0.73 μF。对于大多数应用，电容值可以取0.47 μF 或1 μF，因为这并不是非常敏感的参数。

是否可以使用磁珠来代替LC 滤波器?

在很多应用中，D 类放大器可与磁珠一道用于连接分流或差分负载电容的滤波。一个潜在的问题是，在开关频率时，磁珠几乎出现短路，他们的阻抗在1MHz 以上便会增大，在100MHz 附近便会出现峰值。因为在D 类放大器的开关频率下，阻抗都是很低的，磁珠在输出过渡期会增加其峰值电流，从而不仅没有改善电磁干扰反而是加剧这种干扰程度。用于D 类放大器的磁珠过滤器是根据经验以及辐射测量推导出来的。一般而言，对于额定输入到负载阻抗的音频信号的峰值，100_ 或者更高的磁珠是较好的选择起点。例如，如果D 类放大器工作电压为5V，负载为4_，那么需要选择峰值电流至少为1.25-A 的磁珠。磁珠通常通过一对并联的电容接地。同样，这两个电容的电容值也需要根据经验来确定，不过100pF 会是一个很好的选择点。

在D 类放大器中是否需要双电感?

双电感有一对密切耦合的同样圆心的线圈。双绕组电容只用于D 类放大器，而且不需要特别的输出调制。换句话说，只有传统的“教科书”D 类调制可以接受，即两个全桥输出当没有音频信号时将偏离相位180 度。任何“无过滤性”的D 类放大器都无需配合使用双重绕组电感。

这里有一些专门用于D 类放大器的双电感，其厂商包括：

· Sagami

· Korea Coil Engineering

· FDK

· Toko

这些特定的双绕组应用，其特点是两个线圈的较低的互耦合。

是否需要为D 类放大器使用共模阻塞一些D 类放大器调制方案允许使用共模阻塞。共模阻塞意味着一条连接差分信号的低阻抗通道和一条通往其他任何共模信号的高阻抗通道。用在连接小的容性负载时，共模阻塞比电感有着更高的性价比，但比普通式磁珠要贵一些。共模阻塞用在D 类放大器的正常运作是可以观察到的。主要的验证参数是电磁干扰，还可以检查静态电流和THD+N 作为输出功率的函数。D 类放大器与共模阻塞不兼容的现象会导致静态电流和/或THD+N 的性能退化。

是否需要在D 类过滤器中使用差分电容或单端连接很多已有的D 类放大器使用了单个差分电容，而其他的仅仅使用了一对并联电容。大多数情况下，单端差分电容将提供更好的音频性能，而并联电容会提供更好的抗电磁干扰性能。最好的解决方案是同时使用差分和并联电容，其中差分电容的值比并联的更大些。

一般而言，低容值的电容可以在更高的频率下表现得更好。

测试与测量问题

为什么在示波器中看不到正弦波形?

关于D 类放大器的一个共同的客户问题是示波器的观察。工程师习惯于在输出端看到一个正弦波，同样他们也认为放大器也是正弦振荡的。实际上，放大器确实是被设计为振荡的。外加串联的1-kΩ 电阻与并联的4700-pF 电容接地，通常会充分抑制开关频率，从而可以在示波器上看到音频信号。如需要更为精确的测量，需要使用有源滤波器或更高阶的LC 梯形过滤电路。