用有源滤波电路和示波器检验D类放大器的输出

人们对D类放大器的日益接受帮助它们从线性AB类放大器那儿赢得了市场份额。这种接受并不令人吃惊，D类放大器的优点很多，但这类放大器也需要新的评估方法。以线性放大器的基本正弦波测试为例。加电，向输入端施加合适振幅的正弦波，并把示波器探头连到输出端。将会看到输入的复制品，通常偏移半个电源电压。即使线性放大器驱动BTL（桥接负载），也仍会在负载的任何一端看到可识别的输入复制品，尽管是可用输出信号的一半。

对 D 类放大器的测试带来了更多困难。该放大器的输出包含 PWM（脉宽调制）信号，以通常为 200 kHz ~ 2 MHz 的频率在地和电源电压之间摆动。但是，在示波器上观察这个 PWM 输出时，看不到与正弦波输入的相似之处。

如果引入图 1 中的滤波电路，就能观察到 D 类音频放大器的输出。该电路基于 Maxim 公司的 MAX-9727 四路音频线路驱动器，即 IC₁。它把单独的单端滤波器（分别用于 BTL 各路输出的相位）和凭借额外滤波提供差值信号的第三个放大器组合起来。每个单端滤波器部分的第一级实现了三阶 30 kHz 多反馈 Butterworth 滤波器的复共轭极

对，有许多设计指导原则和方程式可用于这种滤波器。每个三阶滤波器部分都包含复共轭零极对和实数极。

为了改善信号路径之间的匹配，两个单独的多反馈滤波器共享一个实数极，后者由470 pF电容器C₁以及 11 kΩ电阻器R₁和R₆提供。该电路把这个极作为差值放大器来实现，由此产生经过滤波的输出，出现了BTL 放大器输出的单端版本。滤波器的信号路径为A和B放大器部分的每路输入带来了5.5kΩ阻抗。检查发现，从B部分输出到C₁的净5.5kΩ阻抗由电阻器R₆和R₇的 Thevenin等效阻抗组成。同样，从 A 部分的输出到C₁的净阻抗也是 5.5kΩ，由电阻器R₁和R₂的Thevenin 阻抗组成。请注意：来自放大器D的反向输入端的虚拟接地有效地把电阻器R₂接地。

匹配电阻器把放大器D的每路差分输入衰减6dB（IN+ 是通过 R₁ 和 R₂，而 IN- 是通过 R₆ 和 R₇）。22kΩ 反馈电阻器 R₃ 为放大器 D 提供大小为2的增益，它在电路的通带中设定了单位增益传递函数。电路对于地的单端输出使示波器的接地还可充当输出信号的接地。该电路使用常规运算放大器的版本需要负电源电压源，但 Maxim公司的MAX9727已包含负电压源，这是由它的内部充电泵电路产生的。依靠 5V 电源运作该电路时，它的输出会超过2.5V rms。虽然该电路的三阶滤波器不足以精确测量失真或噪声，但它提供了优秀的工具来查找D类放大电路的故障并对其做评估，并在示波器上检查它们的输出。FROM EDN