中心議題：

• AB類放大器設(shè)計
• H類放大器設(shè)計

解決方案：

• AB類放大器正好在放大器限幅之前達到最高效率
• H類電磁干擾的性能要優(yōu)于D類放大器

在最近幾年中，D類放大器因其體積小、效率高，已經(jīng)進入了消費類音頻電子產(chǎn)品、汽車以及便攜式音頻產(chǎn)品市場。它的效率幫助減小了汽車放大器以及便攜式媒體擴展插槽的尺寸，并以較小的波形因子提供了更大的功率，有助實現(xiàn)新式的消費類音頻設(shè)備。

但是，這種新技術(shù)也帶來了一種幻覺。同所有其他的工程討論一樣，效率的增加和波形因子的減小之間存在著折中。增加的失真和電磁干擾（EMI）是在追求D類放大器所能夠?qū)崿F(xiàn)90%～95%的效率過程中所必須克服的障礙。

AB類放大器

傳統(tǒng)的AB類放大器是一種非開關(guān)放大器，它在過去的許多年中經(jīng)過了許多改進，以便提供高保真音響愛好者們所期待的音頻性能。與帶有無法消除死區(qū)時間的D類放大器相比，非開關(guān)放大器的線性度是非常好的。死區(qū)時間被定義為開關(guān)放大器不向負載或揚聲器提供電壓的“關(guān)閉”時間，這樣做的目的是防止供電電源與輸出設(shè)備之間形成短路。這段關(guān)閉時間就是這些放大器被認(rèn)定為非線性放大器的根本原因。

與開關(guān)放大器相比，降低非開關(guān)放大器的死區(qū)時間要簡單得多，因此人們認(rèn)為非開關(guān)放大器的音頻性能更好一些。此外，開關(guān)放大器的總體基底噪聲會被輸出信號中未經(jīng)過濾的部分所惡化。AB類放大器的缺點在于它的最大理論效率大約為78%。這個效率有點容易導(dǎo)致誤解，因為非開關(guān)放大器的最高效率只有在未經(jīng)限幅之前放大器達到最大輸出時才能夠?qū)崿F(xiàn)。因此，AB類放大器正好在放大器限幅之前達到最高效率，而在現(xiàn)實中，放大器無法始終工作在這個區(qū)域。對于一般應(yīng)用，大多數(shù)AB類放大器工作在20%～30%的區(qū)域。


圖1H類放大器功率軌調(diào)整的圖形表示
因此，如果工程就是為了實現(xiàn)折衷的話，那么一定存在某種中間立場。放大器應(yīng)該能夠在不損害性能的情況下將系統(tǒng)的工作效率最大化。

實現(xiàn)上述想法的一種方法是根據(jù)音頻輸出的輪廓對AB類放大器的供電軌進行調(diào)制。這樣做，工作效率在20%～30%的AB類放大器能夠?qū)嶋H工作效率提高到45%～55%左右，這種產(chǎn)品被稱為H類放大器。

H類放大器

H類結(jié)構(gòu)所提供的效率要低于D類，但是它為系統(tǒng)設(shè)計人員提供了性能的顯著提高。這種放大器實際上是AB類設(shè)計，死區(qū)時間極短，因此失真程度要遠低于D類放大器。在考慮其最終應(yīng)用時，上述特性非常重要。

AB類放大器主宰耳機放大器市場的原因是它們提供了最好的性能。這一點之所以重要，是因為D類耳機放大器，特別是消費類電子產(chǎn)品中常用的無濾波器拓撲結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生一種最終用戶很容易就能聽到的音頻基底噪聲。

通過增加H類控制器，系統(tǒng)設(shè)計人員能夠在提高效率的同時不損害聲音的品質(zhì)（較低基底噪聲和較好的線性度），這正是當(dāng)今的消費者所希望得到的。耳機應(yīng)用中非開關(guān)放大器的另一項優(yōu)勢是它們抗電磁干擾的性能要優(yōu)于D類放大器。

耳機線將充當(dāng)天線，該天線能夠?qū)⒏哳l開關(guān)噪聲輻射到系統(tǒng)環(huán)境中。系統(tǒng)設(shè)計人員必須使用外部濾波器和/或屏蔽體來減弱這些噪聲，而這些手段會增加電路板尺寸和BOM成本。非開關(guān)放大器，如H類放大器，幾乎能夠完全消除這種電磁干擾問題，而且總體的BOM成本要更低一些。

無論如何，最終都歸結(jié)到折中。如果系統(tǒng)設(shè)計人員必須驅(qū)動很高的功率輸出，首要考慮因素是功率輸出的最大化，而性能是次要考慮因素，那么他們應(yīng)該考慮D類放大器。相反，如果他們首要關(guān)注的是音頻性能而非效率，那么他們應(yīng)該更多地考慮H類設(shè)計的優(yōu)勢。