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[放大器-信号链]

音频功放问题请教

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楼主
dyd0311|  楼主 | 2013-7-5 10:53 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
大家好!请教下音频功放里面的一些概念
1、THD+N如何控制?
2、THD+N对功放的输出功率有什么影响?
3、功放的输出功率是应该是要比喇叭的额定功率大还是小?
4、因为是要用锂电池供电,所以,功放电源电压下降后,功率如何变化?功率变化后,对喇叭的效果能产生哪方面的影响??对THD+N有影响吗?

菜鸟请教,请前辈不吝赐教,以解惑……谢谢

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沙发
soso| | 2013-7-5 12:15 | 只看该作者
THD+N就是谐波失真+噪声。用电池供电的功放应当是IC功放,THD和N这些指标是随其IC型号而固有的。使用高保真、低噪声的IC(包括前级所用的IC),输入合适的信号电平,可获得高指标的功率输出。 功放的输出功率应当在喇叭的额定功率的一半至额定功率(这个问题有争议,但本人认为如此较为合理)。电池电压下降对输出状态的影响,N基本保持原状,最直接的就是输出功率随之下降,信号被削波,导致THD大幅增大,由于信号被削波后产生大量谐波,对高音喇叭会产生一定的威胁(假如有高音喇)。所以要尽量保持电压稳定。

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gaoyang9992006| | 2013-7-5 12:51 | 只看该作者
本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-7-5 12:53 编辑

1、THD+N如何控制?

THD+N通常与音频功率放大器的非线性、内部/外部噪声源、PCB Layout、接地问题等因素相关,你要控制它就要从后面三个方面入手。



2、THD+N对功放的输出功率有什么影响?

一般情况下,我们会有一个THD+N vs. Output Power的曲线,测试的是在给定电源电压,负载和频率的条件下,输出功率大小对THD+N的影响,典型曲线如下:




输出功率较低时,THD+N稍微高一些,这是由于此时谐波幅度低于本底噪声引起信噪比有所降低。在较高输出功率时,THD+N会出现陡增,是由于此时输出信号已出现削波。



3、功放的输出功率是应该是要比喇叭的额定功率大还是小?

功放的输出功率应该小于等于喇叭的额定功率,若大于喇叭额定功率,长期使用会将喇叭烧坏损坏。



4、因为是要用锂电池供电,所以,功放电源电压下降后,功率如何变化?功率变化后,对喇叭的效果能产生哪方面的影响??对THD+N有影响吗?

D类功放不削波输出功率估算公式如下:




RL为喇叭阻抗,RS为MOSFET导通电阻RDSON,VP为电源电压。功率对THD+N的影响见问题3。

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地板
trumpxp| | 2013-7-5 18:23 | 只看该作者
不是很了解这一块    楼主   帮你顶一个    再看看别人的意见吧     顶起来   

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trumpxp| | 2013-7-5 18:23 | 只看该作者
应该难度不大    应该有高手能够解决这个问题    顶一个

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6
hudi008| | 2013-7-5 23:02 | 只看该作者
2002MAY07_MSD_HBM_DA_AN323.pdf (243 KB)

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7
hudi008| | 2013-7-5 23:03 | 只看该作者
8
hudi008| | 2013-7-5 23:03 | 只看该作者
对于为获得更高音频系统保真度而努力的您,我们给您介绍一种新的概念。许多系统,特别是应用到家庭影院/迷你小型乐队市场的一些系统,都谨慎地给输出信号增加失真。尽管这样做看似不符合我们的常识,但设计人员考虑这么做是有原因的。这种技术的主要目的是最大化平均功率输出,同时限制峰值的出现。
一些客户在一些列产品中都使用相同的功率放大器IC。这让他们可以更大批量地采购一种器件,从而降低成本,简化库存。他们可能会使用一种小功率电源来节省成本。客户会使用一个小功率电源的闭环、固定增益放大器。它限制了输出电压摆动(通过限制输出),这样可以保护小功率电源免受过电流状态的损坏。但是,一个简单的衰减器便可让系统更加安静。让输出稍微失真,可极大增加感知RMS功率。在确定增加失真程度时需小心谨慎,不得增加过多!

对于其他客户而言,限制其信号的电压输出可帮助限制扬声器漂移。但是,在这种情况下应小心操作,因为进入扬声器的高RMS功率可能会引起可靠性问题。

在数字处理系统中,可通过使数字采样饱和给信号引入THD。也就是说,使用足够增益,推移最高有效位,让其超出数字采样大小。例如,您有一个24位字,您的采样为0x900000。使用12 Db增益,最高音频位便超出采样的最高有效位(MSB)。

之后,下调该数据至您需要的音频输出电平。所以,其可以概括为:


图1:放大信号为削波增加THD,然后降低输出产生特定峰值到峰值电压的更平均功率

这听起来简单,但许多音频处理器实际并非最高有效位等于全量程音频。例如,一些TI的音频处理器使用一种被称为9.23的数据格式。这种采样数据可用下列方法表示16位或者24位数据:


图2:把标准16位或者24位音频采样映射至32位或者48位内存位置中

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9
hudi008| | 2013-7-5 23:04 | 只看该作者
对于为获得更高音频系统保真度而努力的您,我们给您介绍一种新的概念。许多系统,特别是应用到家庭影院/迷你小型乐队市场的一些系统,都谨慎地给输出信号增加失真。尽管这样做看似不符合我们的常识,但设计人员考虑这么做是有原因的。这种技术的主要目的是最大化平均功率输出,同时限制峰值的出现。

一些客户在一些列产品中都使用相同的功率放大器IC。这让他们可以更大批量地采购一种器件,从而降低成本,简化库存。他们可能会使用一种小功率电源来节省成本。客户会使用一个小功率电源的闭环、固定增益放大器。它限制了输出电压摆动(通过限制输出),这样可以保护小功率电源免受过电流状态的损坏。但是,一个简单的衰减器便可让系统更加安静。让输出稍微失真,可极大增加感知RMS功率。在确定增加失真程度时需小心谨慎,不得增加过多!


对于其他客户而言,限制其信号的电压输出可帮助限制扬声器漂移。但是,在这种情况下应小心操作,因为进入扬声器的高RMS功率可能会引起可靠性问题。


在数字处理系统中,可通过使数字采样饱和给信号引入THD。也就是说,使用足够增益,推移最高有效位,让其超出数字采样大小。例如,您有一个24位字,您的采样为0x900000。使用12 Db增益,最高音频位便超出采样的最高有效位(MSB)。


之后,下调该数据至您需要的音频输出电平。所以,其可以概括为:




图1:放大信号为削波增加THD,然后降低输出产生特定峰值到峰值电压的更平均功率


这听起来简单,但许多音频处理器实际并非最高有效位等于全量程音频。例如,一些TI的音频处理器使用一种被称为9.23的数据格式。这种采样数据可用下列方法表示16位或者24位数据:




图2:把标准16位或者24位音频采样映射至32位或者48位内存位置中




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hudi008| | 2013-7-5 23:04 | 只看该作者
正如您看到的那样,MSB和LSB添加了一些补位。LSB很容易理解—如果您削减某个16位字(使用CD播放器),则您仍然有一些无需删减便可复制的位。

在顶端,共有9个位,用于防止音频数据意外饱和。例如,如果您使用一个24-dB增压的均衡器 (EQ),并且您输入一个“全量程”16 位字,则您可能会非有意地让信号饱和,也即增加失真,而这与我们努力的方向背道而驰。

削波时存在振幅损失,因此THD(后)可能允许少量增益通过THD管理器。10%失真削波带来约–1dB输出电平损失。

实例操作

在我们的例子中,系统有一条9.23音频通路。我们希望在–12 dB输出下产生10%THD。平均输入为–10 dBFS(–10 dB参考24位全量程音频源)。

我们需要放大至全量程及以上(“溢出位”9位)。因此,在一个增压模块中,我们给原始源添加10 dB,以达到全量程,之后再添加27dB来填充9个溢出位。现在,增加3dB增益,以对信号削波。总计,我们需要增加40dB增益。

现在,我们有一个填充音频通路MSB的信号,并要求进行削减,这样便可在–12 dB下输出内容。这意味着削减39dB。产生的输出具有10%失真,且输出电平为–12 dB。看!我们现在已经在–12 dB输出下增加了RMS功率(通过增加失真),并同时让电源和扬声器的工作都更加轻松惬意。

与图形可编程处理器(例如:PCM3070等)一起工作时,利用TI的TI’s PurePath工作室图形开发环境,可以快速地对其进行样机制造和试听。

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mengfx226| | 2013-7-6 11:34 | 只看该作者
太高深了,能简单点吗  我最近也在做功放,是模拟的,功放IC想要10W左右的有什么好的建议吗

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hkcj| | 2013-7-6 15:58 | 只看该作者
功放这一块   没怎么玩过   这一块   了解的不多   差距还是很大的   还需要好好学一学

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