【導(dǎo)讀】由于其小巧的尺寸和高的能源效率，D類放大器已成為智能手機(jī)和電池驅(qū)動(dòng)的人工智能（AI）揚(yáng)聲器中的固定設(shè)備，在這些揚(yáng)聲器中，空間和功率的預(yù)算非常嚴(yán)格。他們已經(jīng)取代了A類和AB類放大器，這兩種放大器均具有出色的線性度，高增益和低信號(hào)失真水平，但是卻非常耗電。
由于其小巧的尺寸和高的能源效率，D類放大器已成為智能手機(jī)和電池驅(qū)動(dòng)的人工智能（AI）揚(yáng)聲器中的固定設(shè)備，在這些揚(yáng)聲器中，空間和功率的預(yù)算非常嚴(yán)格。他們已經(jīng)取代了A類和AB類放大器，這兩種放大器均具有出色的線性度，高增益和低信號(hào)失真水平，但是卻非常耗電。
D類放大器是使消費(fèi)者需求呈指數(shù)增長(zhǎng)的關(guān)鍵技術(shù)要素之一，這些非線性開關(guān)放大器理論上可以達(dá)到100％的效率。與A類和AB類不同，電流僅流經(jīng)導(dǎo)通的晶體管。但是，D類放大器的顯著優(yōu)勢(shì)還有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是它們的高速開關(guān)會(huì)產(chǎn)生潛在的噪聲（圖1）。
圖1高速開關(guān)會(huì)在諸如智能揚(yáng)聲器之類的音頻設(shè)備中產(chǎn)生噪聲，資料來源：TDK
因此，設(shè)計(jì)工程師必須采取有效的噪聲對(duì)策。但是，與此同時(shí)，這些措施既不能增加布板面積，同時(shí)也不能影響信號(hào)和音頻質(zhì)量，這意味著插入揚(yáng)聲器線路中的噪聲抑制濾波器的性能非常重要。揚(yáng)聲器的音質(zhì)還受到D類放大器輸出級(jí)低通濾波器（LPF）中使用的電感器性能的影響。
另外，通常揚(yáng)聲器線路中必須采取防靜電措施（ESD）。在這里，具有多層壓敏電阻技術(shù)的ESD陷波濾波器既可以保護(hù)與ESD相關(guān)的瞬態(tài)過電壓，又可以保護(hù)與無線通信相關(guān)的濾波器噪聲源。
ESD陷波濾波器在抑制輻射噪聲方面也起著關(guān)鍵作用。多層壓敏電阻具有特定的寄生電容，旨在與蜂窩，藍(lán)牙或Wi-Fi頻段干擾相關(guān)的濾波噪聲源協(xié)同工作（圖2）。
圖2 MAF和AVRF系列濾波器的協(xié)同工作可降低插入損耗。資料來源：TDK
下面總結(jié)了實(shí)現(xiàn)這些功能的基本應(yīng)用方法。
100 mW至2 W級(jí)音頻
在揚(yáng)聲器輸出相對(duì)較?。?00 mW至2W）的智能手機(jī)和其他設(shè)備的揚(yáng)聲器線路中，通常使用不帶LPF的D類放大器。聲音失真度通常以數(shù)字形式表示為總諧波失真加噪聲（THD + N）；其值越低，聲音質(zhì)量越好。
如果在揚(yáng)聲器線路中使用通用的芯片磁珠，則輸出會(huì)導(dǎo)致THD + N值升高，從而降低聲音質(zhì)量。但是，對(duì)于噪聲抑制濾波器，THD + N特性等同于不使用濾波器的特性。即使增加輸出功率，對(duì)信號(hào)也沒有影響，也不會(huì)產(chǎn)生聲音失真。使用輸出信號(hào)的頻譜（1 kHz），使用貼片磁珠時(shí)，諧波水平明顯更高；這種諧波分量被稱為失真。相反，使用噪聲抑制濾波器時(shí)，高頻不會(huì)受到影響，因此只能聽到干凈的1 kHz信號(hào)。
與不使用濾波器相比，噪聲抑制濾波器在輻射噪聲抑制方面的效果等同于關(guān)閉D類放大器時(shí)的效果。例如，TDK的MAF系列濾波器是多層芯片組件，它們使用一種新型的鐵氧體材料來實(shí)現(xiàn)低失真，同時(shí)保持其噪聲消除特性。
2 W至20 W級(jí)揚(yáng)聲器線
對(duì)于揚(yáng)聲器輸出為2 W至20 W等級(jí)的設(shè)備，例如AI揚(yáng)聲器，平板電腦和其他音頻設(shè)備，有必要在外部為L(zhǎng)PF提供電感以容納大電流。考慮這些電感器已插入揚(yáng)聲器線路，因此它們不得影響這些線路中的信號(hào)。
金屬電感由金屬磁性材料制成。它們可以容納大電流；但是，THD + N值隨著輸出功率的增大而增大。具有使用鐵氧體的繞線屏蔽磁結(jié)構(gòu)的電感器可以提供諸多優(yōu)勢(shì)，包括低直流電阻，Rdc和適應(yīng)大電流的能力。因此，當(dāng)插入揚(yáng)聲器時(shí)，THD + N值僅略有變化。
與輸出功率較低的智能手機(jī)揚(yáng)聲器一樣，在2 W至20 W功率的揚(yáng)聲器線路中添加噪聲抑制濾波器將避免輻射噪聲引起的音頻輸出任何可能的劣化。
同樣，繞線式噪聲抑制濾波器的THD + N特性與不使用濾波器的等效，諧波水平也幾乎相同。這些結(jié)果清楚地表明，用繞線式噪聲抑制濾波器替代了磁珠揚(yáng)聲器線在減少失真和改善聲音質(zhì)量方面非常有效（圖3）。
圖3噪聲抑制濾波器可有效減少失真并改善智能揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中的聲音質(zhì)量。 資料來源：TDK
揚(yáng)聲器線路的噪聲強(qiáng)度與頻率特性的比較表明，如何降低100 MHz至400 MHz頻帶中的噪聲強(qiáng)度。它還表明，該頻帶中的線繞噪聲抑制濾波器的高阻抗使其適合作為D類放大器的噪聲對(duì)策，可以輕松地滿足CISPR B類標(biāo)準(zhǔn)并具有一定的凈空（紅色虛線）。
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