图6 单端电路和频率响应图
例如,在8Ω负载,输出耦合电容为68μF时,将对293Hz以下的频率加以衰减。而在BTL模式下,抵消了直流失调电压,省掉了输出输出耦合电容,低频特性只取决于输出回路和扬声器特性。同时电路体积和造价也相应降低。
2. BTL放大器效率:
线性放大器的效率低,这主要是因于输出功率管上的管压降。首先是功率输出管上的直流压降和输出功率成反比,其次是由于正弦波本身的原因。管压降可由VDD减去输出电压的RMS(均方根值)值得到,管压降乘以电源电流的RMS,即可算出管耗。
虽然流过BTL,SE功率负载的电压,电流都是正弦波,但是电源电流的波形是很不相同的。在SE模式下的电流波形是半波,而在BTL模式下是全波,这就意味着它们的波形因数(因子)不同,参见图7。利用下面的公式可以计算放大器的效率:
(3)
式中:
图7 BTL放大器的电压、电流波形
(4)
表2给出了输出功率不同条件下计算得到的效率。当输出功率低时,电路效率也低,随着输出功率的增加,电路的功率也增加。在正常工作范围内,内部功耗几乎为恒定值。从方程(4)可以看出,电源电压VDD下降,电路效率增加。
表2 3.3V 8Ω BTL模制中效率与输出功率的关系
输出功率(W) | 效率(%) | 峰值到峰值的电压 | 内部功耗 |
0.125 | 33.6 | 1.41 | 0.26 |
0.25 | 47.6 | 2.00 | 0.29 |
0.375 | 58.3 | 2.45 | 0.28 |
3.典型应用电路
图8是一个典型便携式音频放大电路,电路电压增益为-10。
图8 TPA711应用电路
下面讨论图8中电路元器件的选用。
4.元件选用:
增益设定电阻RF,R1。
在BTL工作模式下,TPA711的增益由RF,R1由公式5决定:(5)
公式(5)中系数-2是由于BTL电路在输出端桥式电路输出对称波形幅度较SE大一倍的原因。假定TPA711是一个MOS放大器。输入阻抗很高,那么输入电流就很小,电路噪声随RF的增加而增加。同时,RF的取值应有一个范围,以确保电路正常工作。假定放大器的反相输出端等效阻抗为5~20kΩ,则电路等效阻抗可由等式(6)决定。
(6)