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Freescale D类放大器解决方案

飞思卡尔半导体



飞思卡尔DSP5680x器件提供了外设和软件组合,使D类放大器能够在最高性能下工作。从消耗的功率角度来看,最好的放大器在纯转换模式—D类—下工作。通常,放大器的效率高于90%,表明90%以上的功率被传递给负载。事实上,D类放大器起到功率D/A转换器的作用,并可用于实现300W或更高的高输出功率。D类放大器基于脉宽调制(PWM)的模拟技术。


解决方案

如图1中的结构示意图所示,音频编解码器被连到飞思卡尔DSP5680x的SPI上,可以实现输入信号的A/D转换。音频编解码器可以被旁路,并且SPI被直接用作数字输入。控制元件(如显示器和按钮)被连到GPIO引脚。最重要的元件是连到DSP的PWM输出上的功率级,并且包含功率晶体管、输出的开关。低通滤波器是无源的,并会滤除超过输入信号最大频率的频率。 通过滤除这些因为PWM调制而出现在输出信号中的高频率来降低输出信号的失真和噪声水平。PWM调制的原理非常简单,如图2所示。

图1 D类放大器结构示意图(略)

图2 PWM调制的原理(略)

利用调制信号Vmod对输入信号Vin进行调制,如图2所示。中间有已调制信号,调制信号的频谱位于图中底部。利用低通滤波器对原始信号fin进行筛选,滤除高于调制频率fmod的频率。PWM所 需的频率比再现的信号带宽快25倍,甚至更多。1MHz或更高的PWM调制频率应该用于实现音频编解码器44,100Hz的采样频率。

设计成中断驱动的应用的软件模型如图3所示。最重要的特性是连到SPI的音频编解码器生成的中断。在中断程序内部,必须读出并处理数据样品。利用下列公式从输入样品对图2中的PWM值寄存器(PWMVAL)进 行更 新。
PWM值 = (输入数据抽样) x (PWM模块)

图3 D类放大器的软件模型(略)

其中:
PWM值 = PWM值寄存器的新值(PWM VAL)
输入数据抽样 = 从音频编解码器中读出的输入信号的电流抽样
PWM模块 = 从PWM计数器模数寄存器(PMCM)中读出的值

《世界电子元器件》2006.12
         
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