|
音頻功率放大器可以說是電子行業(yè)一個(gè)歷久彌新的領(lǐng)域了。從器件類型上來說，經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路以及混合電路等發(fā)展歷程；從電路形式上來說，有A類、B類、AB類等等。這些器件和電路各有特點(diǎn)，每一種都能做出上乘的產(chǎn)品。 今年來隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，一種新型的音頻功放電路——D類音頻功率放大器正在被越來越廣泛地使用。D類功放跟傳統(tǒng)的模擬功放不同，不是直接通過電壓來直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，而是將音頻信號(hào)調(diào)成到頻率高得多（幾百KHz）的PWM信號(hào)，再用這個(gè)信號(hào)去驅(qū)動(dòng)感性的揚(yáng)聲器線圈，從而恢復(fù)出聲音。與傳統(tǒng)的功放相比，D類功率放大器最大的特點(diǎn)就是效率高。傳統(tǒng)的A類功率放大器相當(dāng)大一部分功率耗散在驅(qū)動(dòng)電路上了，因此效很低，通常僅為20%-30%。這顯然不符合當(dāng)代綠色節(jié)能的潮流。而D類功放由于采用PWM模式，效率非常高（可高達(dá)90%）。因此同樣的輸出功率，傳統(tǒng)的A類功放需要大得多的電源，而且需要大面積的散熱器。而D類功放的電能需求只有同功率A類功放的1/4左右，并且由于發(fā)熱量小，通常只需要很小的散熱器甚至不用散熱器。此外D類功放的電路通常比較簡單，因此可以省很多空間，因此故障率也大大低于傳統(tǒng)的模擬功放。 盡管D類功放作為一種較新的功放電路，經(jīng)常被很多音響發(fā)燒友詬病有“數(shù)碼聲”等問題，然而無論是儀器測試還是實(shí)聽測試都表明D類音頻放大器的音質(zhì)絲毫不亞于傳統(tǒng)的模擬功放。在可以預(yù)見的將來，節(jié)能環(huán)保D類功放必將成為音頻功率放大器的主流而被廣泛應(yīng)用。 VMA系列數(shù)字音頻功放模塊簡介 VMA系列數(shù)字音頻功放模塊是由北京瑞宇飛科技有限公司推出的高品質(zhì)微型D類音頻功放模塊，目前共有5種型號(hào)。VMA系列功放模塊具有以下特點(diǎn)： 內(nèi)部集成了所有功放所需要的器件，通常情況下信號(hào)通路不需要任何外圍元件就能構(gòu)成高品質(zhì)的功放電路。 采用了高效無輸出電感的設(shè)計(jì)，因此模塊的體積非常小，僅跟一枚郵票的尺寸相仿。又因?yàn)椴捎昧诉吘壈肟椎脑O(shè)計(jì)，因此該模塊也被很多用戶形象地稱為“郵票功放”。 功率密度。以VMA2016為例，僅僅15mmx25mmx3.8mm的尺寸就能在8Ω負(fù)載時(shí)輸出10Wx2的功率。 發(fā)熱小，效率高，節(jié)能環(huán)保。以VMA2015為例，即使在15W的滿負(fù)荷下，模塊也無需散熱器，外殼僅感到溫?zé)岫选?nbsp; 外圍電路及其簡單，無需散熱器和大功率電源，大大降低了系統(tǒng)成本。 VMA系列功放模塊目前的5種型號(hào)和參數(shù)如下表所示 其中VMA2013與VMA2015是pin-pin兼容的，VMA2014和VMA2016是pin-pin兼容，僅功率不同，可以直接互換。 下圖是VMA2016功放模塊的實(shí)物照片。 圖一 VMA2016立體聲功放模塊實(shí)物 可以看出，即使是目前該系列模塊中輸出功率最大的，也僅僅與一枚硬幣尺寸相仿。小體積的優(yōu)勢(shì)使得VMA系列芯片在一些諸如汽車音響、電池供電音響、手持設(shè)備等空間有限的應(yīng)用中大有用武之地。下面逐個(gè)介紹該系列的成員： VMA2012 VMA2012是該系列中最早誕生的，但就其輸出功率而言只能算小兄弟。不過2.5w x 2的功率也決不可小覷了，可以讓你的桌面小音箱唱得滿屋子都聽得清清楚楚。這個(gè)型號(hào)最大的特點(diǎn)是供電電壓低，最低只需要2.7V就能正常工作了，最高也不能超過5.5V。也就是說，只需要2-3節(jié)干電池供電，VMA2012就能推動(dòng)8歐的小音箱讓十幾平米的房間充滿美妙的音樂。這對(duì)于傳統(tǒng)的模擬功放而言是不可思議的。 下面是VMA2012的引腳圖以及瑞宇飛科技有限公司提供的Altium Designer器件庫： 圖二 VMA2012引腳圖以及元件符號(hào) VMA2012模塊采用的仍然是VM系列模塊常見的PQN-12封裝，尺寸為15x18x3.8mm，非常纖小。VMA2012的引腳說明如下： 采用VMA2012設(shè)計(jì)立體聲功放非常簡單，通常只需要兩個(gè)設(shè)置增益的電阻。如果20倍的電壓增益正好適合，甚至這兩個(gè)電阻都可以省去了。小體積、低成本、低電壓的特性使得VMA2012非常適合用于高端收音機(jī)、便攜式小型音響、桌面音響等場合。 下圖是VMA2012的參考設(shè)計(jì)電路： 圖三 VMA2012參考設(shè)計(jì) 上圖參考設(shè)計(jì)中采用的是單端輸入的設(shè)計(jì)，適合用來直接接MP3等音源。當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)成差分輸入的模式用于與codec等設(shè)備接口。 電壓增益通過兩個(gè)電阻Rg1和Rg2來設(shè)置，增益的計(jì)算公式為： 由增益的公式可以推斷出，如果省去Rg直接將輸入信號(hào)接入模塊，VMA2012最高增益是20倍。這樣的增益正好適合MP3等音源推動(dòng)小型桌面音箱。如果有特殊需要更高的增益，我們可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行制造。 下圖是用戶采用VMA2012模塊制造的功放板，其尺寸僅為CF卡大小，可以裝入非常小的空間內(nèi)做成超mini的功放。有用戶*價(jià)其音質(zhì)“超乎預(yù)想，完全可以滿足一般的音樂欣賞要求�！� 圖四 用VMA2012設(shè)計(jì)的功放板 VMA2013/VMA2015 VMA2013/2015是單聲道大功率的音頻功放模塊，在負(fù)載為8Ω時(shí)VMA2013輸出功率是6W，VMA2015是15W。在半功率輸出時(shí)模塊的THD+N僅為0.07%。兩種芯片外觀尺寸和引腳完全一樣，因此可以互換使用。模塊封裝引腳和器件圖如下所示： 圖五 VMA2013/2015引腳圖和元件符號(hào) VMA2012模塊采用的是VM系列模塊常見的PQN-12封裝，尺寸為15x18x3.8mm VMA2012的引腳說明如下： 采用VMA2013/2015設(shè)計(jì)功放電路同樣很簡單，最簡化的情況下可以不要任何外圍元件。當(dāng)然為了改善音質(zhì)，特別是在大功率輸出的情況下，我們還是建議加一只1000uF以上的電源濾波電容。電容越大對(duì)改善大動(dòng)態(tài)的響應(yīng)越有利。此外在具體設(shè)計(jì)時(shí)，G0和G1可以設(shè)計(jì)成跳線的形式以便設(shè)置不同的增益值。下圖是VMA2013/2015的參考電路圖： 圖六 VMA2013/2015參考設(shè)計(jì)電路圖 上圖的參考設(shè)計(jì)是單端的設(shè)計(jì)，這時(shí)將IN-直接接地。G0、G1和VR在PCB上可以用跳線來進(jìn)行設(shè)置。 下圖是采用VMA2015設(shè)計(jì)的15Wx2立體聲功放板，通過對(duì)比可以看到尺寸僅比CF卡略大，而輸出功率卻能夠達(dá)到15Wx2，充分顯示出了VMA系列模塊高功率密度的優(yōu)勢(shì)。 圖七 用2015設(shè)計(jì)的15Wx2立體聲功放板 VMA2014/VMA2016 VMA2014/VMA2016是中/大功率的立體聲音頻功放模塊。8Ω負(fù)載時(shí)VMA2014的輸出功率為5Wx2，VMA2016的功率為10Wx2。半功率輸出時(shí)THD+N僅為0.07%，SNR高達(dá)97dB。兩種芯片外觀尺寸和引腳完全一樣，因此可以互換使用。模塊封裝引腳和器件圖如下所示： 圖八 VMA2014/2016引腳圖和元件符號(hào) VMA2012模塊采用的是VM系列模塊常見的PQN-18封裝，尺寸為15x25.4x3.8mm VMA2012的引腳說明如下： 圖九 VMA2014/VMA2016參考電路 上圖的參考設(shè)計(jì)為單端輸入，這時(shí)將IN-直接接地。G0、G1和VR在PCB上可以用跳線來進(jìn)行設(shè)置。 下圖是采用VMA2016設(shè)計(jì)的10Wx2立體聲功放板，尺寸僅與CF卡相仿，可以輕易放入很多小音箱以及其它音頻娛樂設(shè)備中。 圖十 用VMA2016設(shè)計(jì)的10Wx2立體聲功放板 目前VMA2016已經(jīng)在汽車音響、桌面音響中被大量使用，其優(yōu)異的音質(zhì)、纖小的體積、簡潔的電路以及高性價(jià)比得到了廣大用戶的一致好*。有用戶*價(jià)：“質(zhì)不錯(cuò)，高低音非常均衡，音質(zhì)細(xì)膩耐聽，高頻纖細(xì)，低頻量感也很好”；“非常省電，開到一般響度，離音箱2米聽弦樂聲音正合適，消耗電流100mA左右”；“發(fā)熱量很小，在常規(guī)音量下，電路僅微微溫?zé)岫��！?nbsp; VMA系列模塊的焊接 VMA系列模塊采用耐高溫的材料進(jìn)行封裝，因此可以采用回流焊進(jìn)行焊接。在業(yè)余條件下用電烙鐵焊接也是非常方便的。準(zhǔn)備一把尖頭烙鐵和一些細(xì)焊錫絲（1mm以下最佳）。先在焊盤上涂上一些助焊劑，然后將模塊放到準(zhǔn)確的位置，使模塊上的引腳與焊盤一一對(duì)應(yīng)好。將焊錫絲放入半孔缺口，用烙鐵輕輕觸碰焊錫絲，很快焊錫就會(huì)融化并且將模塊的半孔焊盤與底板的焊盤牢固地焊接在一起。焊接的操作如下圖所示： 圖十一 VMA系列模塊的手工焊接 |
