扬声器放大器 - 选择正确的放大器来设计扬声器

　　扬声器放大器

　　便携式电子产品中的扬声器放大器（用于免提和扬声器话机工作等近场应用）通常需要驱动8Ω或4Ω的扬声器。典型的收听电平落在100至300mW范围，但IC放大器通常能够提供1至2.7W的平均输出功率，峰值输出则接近该电平的两倍。

　　为了在8Ω负载上产生1.7W功率，扬声器放大器必须向扬声器负载提供5.2V峰值或约3.7V有效值的电压。考虑到IR压降方面的余量，一个1.7W的扬声器放大器一般使用5.5V的电压轨。如果用更大的开关可以实现更低的IR压降，那么稍高于1.8W也有可能。这些输出功率值具有1%的总谐波失真。在总谐波失真为10%时，可以产生更大的输出功率。

　　一般来说，在便携式音频产品中，近场扬声器不会再现高质量音频。因此，扬声器放大器通常无需达到耳机放大器的音频性能。典型的音频性能是全功率时1%的总谐波失真，10kHz带宽和94dB信噪比。

　　与耳机放大器相比，效率对扬声器放大器来说是一个更加重要的因素，因为扬声器放大器的功率电平要高得多。耳机放大器的效率一般低于50%--这并不算高，但与具有4.7Wh容量的电池相比却是很小的功耗（对正常收听电平来说约为电池容量的0.01%）。然而，工作在1W的扬声器放大器同样50%的功耗却等于0.5W，或约为电池容量的10%.

　　D类扬声器放大器

　　耳机放大器和扬声器放大器工作效率对比的重要性，是在一个或另一个收听模式中所花时间的函数。比方说，蜂窝话机在扬声器模式时会消耗更多的功率，因此效率就变得非常重要。可以使用线性放大器（如A/B类）来驱动扬声器（过去经常如此），但今天首选的扬声器驱动器却是D类放大器。D类扬声器放大器可以在很宽的输出功率电平内保持高效率，而只有在功率电平低于全功率的1%至2%时，效率才开始下降。

　　D类放大器不是线性的，而是一种开关放大器。在开关放大器中，高频载波（相对于音频频带）会对音频输入信号进行调制，一般从100kHz至1MHz.因此，输出级可以被“数字”切换（轨到轨），从而将输出功率器件置于开（on）或关（off）状态，这正是最高效率点。

　　开关放大器通常配置在电桥模式，以差分方式驱动扬声器负载，这样可以避免使用输出交流耦合电容。因为电桥模式的放大器每个通道使用4个功率开关，所以体积是单端输出级放大器的两倍。然而，在给定电压轨条件下，电桥模式输出级的输出功率却是单端放大器的4倍。

　　D类放大器可以实现很高的效率，一般超过90%.但是使用这类放大器也有缺点。因为音频内容现在是调制过的信号，所以必须通过某种低通滤波器（LPF）解调后，才能驱动扬声器负载。不会造成效率损失或失真问题的大功率LPF不仅体积大，而且价格昂贵，因此，在便携式设备中无法使用。

　　然而，便携式设备中的扬声器本身就是一个LPF，它可以向典型的载频提供高阻抗。在像蜂窝话机这样的便携式设备中，经常将扬声器用作LPF，并用它解调开关放大器的输出信号。有时，在D类的输出端串联一些铁氧体磁珠来减少大功率开关输出所产生的电磁干扰（EMI）。由于扬声器具有高阻抗，其调制信号仅耗散非常小的能量，因此能够保持很好的效率。

　　但是当扬声器放大器输出和扬声器负载之间使用长线，并且没有独立的低通滤波器时，使用开关放大器会带来严重的EMI问题。基于这个原因，如果耳机位于长线的末端，耳机放大器就不会使用D类放大器。因此，D类放大器应靠近扬声器负载，以避免产生过多的电磁干扰辐射。

　　业界也经常使用其它类型的扬声器放大器，但大多数是本文所述的线性和开关模式放大器设计的变体。在现代便携式电子产品中，对更高电池能量的需求与日俱增。用于视频内容的高分辨率大型彩色显示器，高分辨率相机和闪存，以及大功率音频输出都会影响电池寿命。为了延长电池运行时间，提高音频扬声器放大器的效率随即成为了重要的设计考虑因素。