D 类音频放大器采用脉宽调制(PWM)信号而不是AB 类放大器通常采用的线 性信号,这里的PWM 信号涵盖了音频信号以及PWM 开关频率与谐波,为非线 性信号。D 类放大器比AB 类放大器效率高得多,因为输出级的MOSFET 管可 从极高阻抗转变为极低阻抗,从而在作用区的操作时间只有几个ns。利用上述 技术原理,输出级的损率变得极低。此外,LC 过滤器或扬声器的感应元件在各 个周期还能存储能量,并可基本保证切换功率不会在扬声器中损失。
在音乐手机等多媒体手机中,非线性的D 类音频放大器是最为合适的方案, 它具有效率高、发热少、功耗低、电池使用寿命长等优点。但是D 类存在EMI 电磁干扰的缺点,尤其是居高不下的价格,让AB 类音频放大器成为主流的中 低档手机的首选,线性的AB 类是低噪声放大器,拥有低成本优势。因此,在音 频IC 市场中,出现D 类和AB 类争奇斗胜的局面。甚至在一些场合出现了D 类和AB 类可以自由切换的模式,以满足技术要求。
然而,对于这两种技术的未来发展趋势,似乎大家一致看好D 类,认为随 着技术的不断完善,在未来手机音频技术中,D 类将占据主流地位,从而彻底打 破D 类与AB 类平分秋色的局面,甚至有厂家预言,D 类将最终替代AB 类。 究竟鹿死谁手,一比便知。以下通过5 个方面对他们进行逐一比较,希望可 以得到答案。
第一轮:比效率
传统的AB 类音频放大器的效率只有25%左右,能耗大,很难满足电池长时 间续航的需要。与AB 类不同,D 类以高频开关的方式工作,而不是利用晶体管 的线性部分放大,具有高达90%的效率。此轮D 类暂时领先。
第二轮:比使用场合
由于节能、省电的要求越来越高,在手机等应用中D 类音频放大器将更为 流行,D 类音频放大器市场前景广阔。在日愈丰富的多媒体数码内容中,除了通 话和铃声之外,更多是MP3 音乐、影音片段和数字电视等,所以D 类技术的效率会被更加重视。此轮D 类再度领先。
第三轮:比音频特性
AB 类技术的音频性能好,THD+N 低,PSRR 的绝对数值高。此外,AB 类 的应用中没有噼啪声和咔嗒声,噪声很小,而且开启时间和关闭时间都很短, 亦可实现节能的方案。D 类的工作模式完全不同于AB 类,会产生某些高频谐波。 尽管这些谐波频率远远高于可听波频率,不能被人耳所听到,然而可能会对手机 RF 部分或者天线部分产生干扰,降低手机的灵敏度,导致手机无法正常工作。 这就是D 类技术必须面对的一大挑战:EMI 电磁干扰。AB 类终于扳回一局。
第四轮:比封装尺寸
虽然各个厂商对于改善D 类技术的电磁干扰问题殚精竭虑,但小型化趋势 对降低D 类音频放大器的噪声带来了限制。因为封装尺寸的压缩使得音频设计 高度集成化,导致了编解码器、电源管理和扬声器输出功能的混合信号集成,这种集成给噪声管理带来了困难。当D 类音频放大器不断减小封装尺寸时,需要面对更加困难的噪声管理的挑战。本轮二者不分伯仲。
第五轮:比价格
除了电磁干扰噪声之外,价格也是影响D 类取代AB 类的一个重要因素,D 类音频放大器最大的挑战是价格太高。D 类音频放大器的成本一般是AB 类的2 至3 倍,尽管D 类提供较佳的功效及散热能力, 但成本仍是非常重要的考虑因素, 无疑会影响其的普及应用。
[PK 结果]
五轮比试,二者2.5 :2.5,平分秋色,难分高低。
目前而言,AB 类还不可能被D 类完全取代,两者将一直共存下去。在音乐 手机中D 类会逐步取代AB 类;而在小功率音频驱动中,比如音频耳机功放对效 率和功率的要求不高,或者Hi-Fi 耳机放大器对失真率有较高的要求,此时AB 类功放的超低失真率就体现出了优势,如今在耳机放大器的设计中AB 类仍是唯 一的选择。