我們知道，這幾年D類(lèi)功放技術(shù)發(fā)展的很快，市場(chǎng)占有率不斷加大，但是D類(lèi)功放也有它自身不足之處，還是不能完全取代AB類(lèi)功放，與D類(lèi)功放相比，AB類(lèi)功放都有哪些優(yōu)勢呢？第一，AB類(lèi)功放設計相對比較簡(jiǎn)單；第二，大多數AB類(lèi)功放都是采用單面板，這樣可以減少成本；第三，外圍元器件比較少；第四，沒(méi)有EMI干擾；第五，音質(zhì)較好。

AB類(lèi)功放應用

并聯(lián)應用是AB類(lèi)功放的應用之一，如圖1所示。IC并聯(lián)時(shí)可提高輸出電流，增加帶載能力，可以帶更低阻抗的喇叭負載。為了防止兩個(gè)放大器輸出電流不一致，在輸出端分別串聯(lián)一個(gè)小電阻，作為均壓和均流。橋接模式應用在相同的電源電壓下，橋接的輸出壓增加了一倍，輸出功率是單端模式的4倍。圖2為L(cháng)M3886橋接應用電路。

圖1 AB類(lèi)功放并聯(lián)應用

圖2 AB類(lèi)功放LM3886橋接應用

穩定性

設計應用的穩定性很重要，設計的不完善容易引起振蕩。振蕩產(chǎn)生的原因很多。最常見(jiàn)的一種振蕩之一是波形的負半周有毛刺產(chǎn)生“（fuzz）”。振蕩不只出現在負半周，正弦波上的每個(gè)點(diǎn)都有可能產(chǎn)生。

對于震蕩的解決方案一般有三種，第一是加入緩沖器的方法，在輸出端加入RC消振電路（也叫茹貝爾（zobel）移相網(wǎng)絡(luò )；第二是放大器增益方法，大多數的AB類(lèi)功放要求閉環(huán)增益大于10倍，在反饋電路中加入反饋電容，增加電路的穩定；第三是改善電源，在靠近器件的位置安裝高頻濾波電容。

散熱因素

所有的IC產(chǎn)品都存在熱損耗，AB類(lèi)功放在運行時(shí)會(huì )有較大的熱量產(chǎn)生。不同的功耗取決于電源電壓和輸出負載（8Ω或4Ω）。

散熱效果取決于IC本身封裝的熱阻。θja 指的是“結與環(huán)境的熱阻”，θjc 指的是“結與外殼的熱阻”。散熱片也是以℃/W為單位的熱阻，θCS指的是“外殼與散熱片的熱阻”，θSA指的是“散熱片與環(huán)境的熱阻”。

PDMax = V2/(2×2RLoad)+PQ

其中，V為電源電壓，PQ為靜態(tài)功耗。

LM1875的PDMAX值

PDMAX=(50×50)/(2×(3.14)2×8)+(50V×70mA)

PDMAX=15.35+3.5=18.85W

大多數IC的數據手冊都有相應的“功耗”曲線(xiàn)，這是找出PDMAX值最簡(jiǎn)單的方法。不是所有工作條件下的功耗都能從曲線(xiàn)圖找到，需要確保喇叭負載與所選的“功耗”曲線(xiàn)圖相對應，如圖3所示。

圖3 LM1875功耗曲線(xiàn)

關(guān)于器件溫度的計算，首先計算芯片的總熱阻，假設散熱片熱阻為2℃/W。

LM1875(θjc+散熱器熱阻)=(3℃/W+2℃/W)=5℃/W

考慮到芯片最大承受溫度不超過(guò)150℃，假如最大的環(huán)境溫度為50℃，芯片最高溫度可能達到的值可以計算得出。

(總熱阻) ×PDMAX+T(最大環(huán)境溫度)=(5℃/W) ×(18.85W)+50℃=144℃

找出散熱片規格簡(jiǎn)單易行的方法如圖4所示。首先，在縱軸上找出相應的PDMAX值，然后在橫軸上確定最大環(huán)境溫度，選取適當的散熱器熱阻，在這里要注意所有的線(xiàn)都相交在150℃，即IC最高承受溫度。

圖4 功耗與環(huán)境溫度曲線(xiàn)

PCB走線(xiàn)

地線(xiàn)設計時(shí)要關(guān)注地線(xiàn)間的電流。從輸出信號地到電源地都屬于大電流地，輸入信號地線(xiàn)與輸出信號地線(xiàn)的線(xiàn)寬已經(jīng)很大，不過(guò)還是存在阻抗。地線(xiàn)間的電流使得地線(xiàn)產(chǎn)生雜波波形。

雜波波形的產(chǎn)生是由于輸入信號地與輸出信號地直接相連�，F在輸出信號地與輸入信號地形成電勢差，電流從輸出地流向輸入地。這將會(huì )使得在放大器的輸入信號端增加了一個(gè)雜波信號。

修改前和修改后的地線(xiàn)走線(xiàn)如圖5所示�，F在輸入信號地與輸出信號地已分開(kāi)走線(xiàn)，兩種地線(xiàn)在比較穩定的地線(xiàn)點(diǎn)相連接（電源濾波電容的接地點(diǎn)）。

圖5 修改前（左）和修改后（右）的地線(xiàn)走線(xiàn)

那么，如何評價(jià)地線(xiàn)走線(xiàn)是否合理呢？先連接放大器負載和電源，然后將放大器輸入端和輸出端分別與失真儀相連接，最后將示波器探針連接到功放的輸出端。

圖6所示的黃色波形為經(jīng)功放放大后有用信號的輸出波形，綠色波形為無(wú)輸入信號時(shí)的輸出波形，綠色輸出波形代表功放自身產(chǎn)生的波形。圖6左邊所示的修改前的輸出波形表明功放輸出噪音比較大，這是由于地線(xiàn)的連接不當引起的。修改后的輸出波形如圖6右邊所示，可以看出，采用了與左邊顯示的波形是同一款功放IC，但是卻改善了功放的接地問(wèn)題，修改后的輸出噪音很小，圖6右邊的綠色微弱雜波波形主要是功放本身的交接失真引起。

圖6 經(jīng)功放放大后有用信號的輸出波形（修改前后）

輸出保護

輸出保護的保護類(lèi)型包括熱保護、限流保護和SOA（安全運行區域）保護。熱保護就是如果IC的溫度升到設定溫度，IC將會(huì )自動(dòng)關(guān)斷。限流保護是當電流過(guò)大時(shí)，將箝位輸出電流。SOA（安全運行區域）保護即限制輸出功率。

限流保護如圖7所示，原理是，當電流經(jīng)RE電阻流到喇叭負載。隨著(zhù)輸出電流的增大，使得V的電壓值升高。當V=0.7V時(shí)，三極管導通，有電流I流過(guò)三極管。輸入電流很多部分被導通的三極管所旁路，限制輸出三極管的電流增大。

圖7 限流保護

“Overture”系列功放具有限流保護電路、過(guò)壓保護電路和SPiKe保護電路特性。優(yōu)勢包括集成度高、反應迅速和對輸出的所有狀態(tài)進(jìn)行監測。而且，“Overture”系列功放失效的機率非常小。

音頻功放驅動(dòng)器

音頻功放驅動(dòng)器電路如圖8所示。紅色方框內為推動(dòng)器的架構，功能包括前置放大、靜音功能、輸出晶體管溫度補償電路、軟削波、有源鉗位（Baker clamp）。

圖8 音頻功放驅動(dòng)器電路

優(yōu)點(diǎn)是：承受較高的工作電壓，可達到200V；可

根據需求拓展輸出功率，增加三極管的推動(dòng)個(gè)數；0.0005%非常低的失真度。

輸出三極管的VBE值會(huì )隨著(zhù)溫度而變化，必須調整好輸出偏壓電流，補償溫度的漂移。

問(wèn)：頻率響應可以達到什么水平？

答：高頻部分頻響實(shí)際的體現和器件本身的GBW以及外圍的增益有關(guān)，簡(jiǎn)單理解為GBW=-3dB帶寬乘以閉環(huán)增益，一般設計可以按照這個(gè)公式計算得到滿(mǎn)意的頻響。低頻部分需要計算CR的高通濾波器來(lái)計算得到。

問(wèn)：差分/單端的轉換有哪些比較好的方法？

答：變壓器轉換，運放轉換都是很好的方式，推薦TI高性能的OPA系列以及我們SVA產(chǎn)品，例如OPA1632，LME49726等。

問(wèn)：輸出端snubber電路起什么作用？如何設計？

答：消除高頻振蕩，一般R選值1Ω~4.7Ω之間，選值在 0.1μf~0.22μf之間。

問(wèn)：和D類(lèi)功放相比,AB類(lèi)功放的穩定性能如何？音質(zhì)性能如何？

答：和D類(lèi)功放相比，AB類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)在于低失真，所以音質(zhì)更好。但是缺點(diǎn)在于A(yíng)B類(lèi)的功耗較大，一般在大功率情況下必須很好地考慮散熱問(wèn)題。

問(wèn)：TI的AB類(lèi)功放對電源有何要求？是選用開(kāi)關(guān)電源還是線(xiàn)性電源好？

答：干凈而穩定的電源是所有器件的要求，所以較好的選擇是用線(xiàn)性電源。

問(wèn)：在音箱設計中如何選擇AB類(lèi)音頻放大器？

答：目前絕大多數的多媒體音箱仍然采用AB類(lèi)功放，可以按照指標（SNR、THD）選擇，負載喇叭阻抗和輸出功率來(lái)選擇。音箱的聲學(xué)結構設計，分頻設計和電源設計也都是非常重要的部分。

問(wèn)：高功率半導體測試是否會(huì )大幅度增加產(chǎn)品的成本？

答：測試的成本依據不同的產(chǎn)品情況不同，并不能簡(jiǎn)單的說(shuō)高功率就會(huì )大幅度增加成本。高功率器件實(shí)際本身的晶體管結構，工藝制程都和低功率器件有所不同，成本核算上也是不同的。

問(wèn)：如何降低大功率音頻功率放大器的諧波失真或THD？

答：AB類(lèi)功放本身的THD較D類(lèi)功放低，所以在遵循spec的指標設計之后，layout部分需要著(zhù)重注意，包括線(xiàn)寬、非直角走線(xiàn)、減少主要信號線(xiàn)和功率輸出通孔、走線(xiàn)的對稱(chēng)和包地都應該在layout中注意。

問(wèn)：功放可以驅動(dòng)多大的功率？

答：目前我們在A(yíng)B類(lèi)產(chǎn)品上，涵蓋了從10W~400W一系列的產(chǎn)品。

問(wèn)：AB類(lèi)音頻功放電路設計需要考慮哪些因素的影響？

答：需要考慮的因素大致有四個(gè)方面，第一，THD+N、SN、POUT等指標；第二，開(kāi)關(guān)切換時(shí)對噪聲的抵制能力；第三，對電路外圍元件及散熱方面的要求；第四，輸入輸出方式。

問(wèn)：一般高功率半導體器件在極低溫度下能正常工作嗎？

答：所有的芯片廠(chǎng)商都會(huì )在手冊中標明使用的環(huán)境溫度，低溫和高溫情況下，半導體內部的載流子運動(dòng)會(huì )偏離我們正常計算的公式，因此當需要超低溫和超高溫工作的情況下，可以查看一些規定和高可靠性的產(chǎn)品。

問(wèn)：AB類(lèi)音頻功放對電源設計方面有什么要求？

答：可以采用線(xiàn)性電源，輸出紋波越小越好。

問(wèn)：TI目前單芯片最大輸出功率能達到多少，具體型號是什么？

答：CLASS D最大可輸出600W，型號為T(mén)AS5630B，CLASS AB最大可輸出70W，型號為L(cháng)M3886。

問(wèn)：請問(wèn)高功率工作狀態(tài)內部發(fā)熱量會(huì )有相應的增加，會(huì )不會(huì )影響性能，甚至影響壽命？

答：TI所有的產(chǎn)品在出廠(chǎng)前都經(jīng)過(guò)仔細的檢驗和測試，同時(shí)在設計中，我們針對器件的應用已經(jīng)考慮到實(shí)際的使用情況，按照spec標明的狀態(tài)使用不會(huì )對性能和壽命產(chǎn)生影響。但是更大的功率意味著(zhù)發(fā)熱量也會(huì )增大，所以散熱措施必須跟進(jìn)。

問(wèn)：AB類(lèi)音頻功放電路設計是否對散熱有哪些特殊的高要求？

答：對于中高功率，通常需要附加散熱片進(jìn)行散熱。