耳机放大器架构设置全新解决方案

69129540 · 发表于 2019-3-9

　耳机放大器架构设置全新解决方案

TPA4411、TPA6130A2 及 TPA6132A2 等由德州仪器提供的接地置中或 DirectPathTM 耳机放大器使用创新的做法来省却通常使用的 DC 阻隔输出电容。其做法并非将音频偏移至装置内的 VDD/2，而是整合了一颗电荷泵并提供一组负电源轨，进而让耳机放大器在正电源轨（VDD）与负电源电压（VSS）之间摆荡。这完全不需要任何偏移，因此不再需要输出的高通滤波。这能够让耳机喇叭播放整个音频频带，提供更好的音质。

　　图 3. 含整合式电荷泵的接地置中 DirectPathTM 耳机放大器

　　图 4 显示该高通滤波器的频率响应如何随着不同的 DC 阻隔电容产生变化。对于 16Ω 的固定负载阻抗，只要改变输出 DC 阻隔电容，截止频率便会随之变动。结果是当电容值减小，截止频率就会提高，而且越少音频低音内容能被传输到耳机喇叭。

　　图 4. 输出频率响应比较
　　这种做法看起来很理想，不过，由于整合式电荷泵的低效运作，相较于含偏移接地套管或大型 DC 阻隔电容的传统耳机放大器，接地置中耳机放大器会耗用较多的电源，而略微缩短系统的电池使用时间。为解决这个问题的创新做法是使用改良的 Class-G技术。
　　Class-G 技术
　　在 AB 类放大器的接地置中架构做法中，放大器总是以最高电源电压运作，这表示，对于音频的无噪声阶段而言，整个输出 FET 的电压降幅相当大。以锂离子电池为例，一般的电池电压范围是 3.0V 至 4.2V。假设电池供应 3.6V 的电压，图 5 的红色箭头表示播放输出音频时整个输出 FET 的电压降幅。

　　图 5. AB 类接地置中耳机放大器运作
　　假设放大器的静态电流相较于流向负载的电流来说非常地小，即可推算电池电流与输出电流呈正比。
　　（等式 3）
　　显示 AB 类接地置中耳机简易示意图。随着音频的变化，整个输出 FET 的电压降幅也会变动。装置的功率损耗是电压降幅乘以电池电流（IBATT）所得的乘积。

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