可有效抑制EMI的D类放大器以低成本提供高音质

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消费类音频工程师多年以来试图利用较省电的数字D类放大器来取代功耗较高的模拟A/B类放大器。但传统D类放大器解决方案中固有的EMI高辐射会干扰AM/FM收音机和智能手机的运行，为满足EMI规范而添加过滤和屏蔽措施又带来较高的成本，阻碍了D类放大器的应用。
       
        高性能模拟与混合信号IC厂商Silicon Laboratories（芯科实验室有限公司）发布能有效消减电磁干扰（EMI）的5W立体声D类放大器。该放大器通过独特技术削减EMI对音质的影响，为消费类音频电子产品带来高保真音质。
       
        Silicon Labs广播系统音频处理放大器总监Rick Beale介绍说，传统的D类放大器在900MHz收发频段产生大量的EMI辐射，削弱了智能手机和其扩展设备空中（OTA）收发信号质量。此外，大多数扩展平台采用模拟架构，非常容易受到TDMA发射所产生的噪声影响。Si270x放大器是智能手机友好的全数字架构，不易受辐射噪声的干扰，Silicon Labs的EMI消减技术增强了OTA的性能和兼容性。作为Silicon Labs D类放大器系列产品的首个成员，新型Si270x放大器广泛适用于对价格和噪音敏感的消费类音频产品，包括智能手机扩展设备、桌面收音机、电视机条形音箱和监视器、音响和电池供电的收音机。
       
        Si270x放大器采用多级EMI消减技术，从源头上抑制传统D类放大器的干扰，使其更易符合EMI规范、更适用于AM/FM收音机和智能手机。与现存的D类放大器解决方案相比，Si270x放大器在EMI规范频带内将辐射干扰降低了10倍，在FM无线波段内降低了100倍，在AM波段内降低了1000倍。
       
        Rick Beale表示，凭借其开创性的EMI消减技术，Silicon Labs解决了D类放大器技术面临的挑战。Si270x主要通过4个层面的技术实现对EMI的抑制：首先是利用了扩展PWM（脉宽调制）的方式，有效抑制宽带开关辐射能量，使辐射能量缩减到少于原有的1/10，且在此过程中有效保证音质；第二，可调制的无噪声陷波（Notch）技术降低35dB的噪音，确保清晰的AM信号接收；第三，可调整的开关转换使PWM的转换过程更加平滑，更易满足一致性要求和FM接收；最后，Si270x提供了片上反馈保护，除提升音频质量外，还可抑制在削减EMI影响时可能出现的衍生问题，对某些信号变化提供补偿。
       
        在音质方面，其总谐波失真（THD）为-0.05%，信噪比（SNR）达到90dB ~ 95dB.Si270x放大器内部针对主音频设备提供7波段均衡调节功能，附属音频设备提供2波段调节功能。前者主要针对主音频流输出，因此提供较多的调节灵活度，附属通道一般外接低通通道等附属声道，仅需部分调节功能即可满足要求。为了避免传统D类放大器带来的EMI，音频工程师往往采用低成本但效率低的A/B类放大器，这需要更大、更昂贵的电源供应器及散热片（一些需要9V或12V电池配置）。Si270x放大器使得开发者可以在便携式音频系统（如音响）中使用更小和更低成本的电源供应器，更少的电池，且不降低性能。与采用A/B类放大器的系统相比，Si270x可延长2.5倍的播放时间，且仅需一半的电池数量（4节AA碱性电池）即可提供长达8.4小时的播放时间。
       
        “此外，Si270x内置的音频处理DSP功能也可以为音频系统的主处理器分担一部分计算任务，”Rick Beale说，集成的DSP音频处理器采用Silicon Labs独有的双核24位DSP核心，可平衡调制扬声器、压缩器增加音量，并内建3D声效支持。Silicon Labs Si270x仅需要低成本的滤波器，即可利用省电、有效抑制EMI的D类放大器技术与音频设备协同工作，将彻底改变现有音频放大器的市场格局。
         
       
       
        图1，Si270x结构框图