英国ＺＥＴＥＸ １５０Ｗ×２数字功放板

文章摘要：一、工作原理该数字功放为单电源供电，开关方式采用脉冲宽度调制（ＰＷＭ）方式。图１为ＰＷＭ信号处理器ＺＸＣＤ１０００的内部方框图。该处理器系英国ＺＥＴＥＸ公司目前最新设计、制造的集成电路，用于产生音频功放的脉冲宽度调制波。由图可知，该集成电路由晶体振荡器、三角波发生器、比较器、激励器、输出驱动器及各部分电路组成。晶体振荡器及周边电路产生标准三角波（这里不是锯齿波，因此本ＰＷＭ功放是前后脉冲沿同时调制），比较器则将此标准三角波与输入的音频模拟信号进行比较，产生随音频信号振幅变化而变化的ＰＷＭ波，驱动大功率开关器件动作。图２为该数字功放其中一个声道的原理图。音频输入信号经耦合电容Ｃ１０１及Ｒ１０１、

英国ＺＥＴＥＸ １５０Ｗ×２数字功放板,标签：音响设计,电子制作网,http://www.88dzw.com

一、工作原理

该数字功放为单电源供电，开关方式采用脉冲宽度调制（ＰＷＭ）方式。

图１为ＰＷＭ信号处理器ＺＸＣＤ１０００的内部方框图。该处理器系英国ＺＥＴＥＸ公司目前最新设计、制造的集成电路，用于产生音频功放的脉冲宽度调制波。由图可知，该集成电路由晶体振荡器、三角波发生器、比较器、激励器、输出驱动器及各部分电路组成。晶体振荡器及周边电路产生标准三角波（这里不是锯齿波，因此本ＰＷＭ功放是前后脉冲沿同时调制），比较器则将此标准三角波与输入的音频模拟信号进行比较，产生随音频信号振幅变化而变化的ＰＷＭ波，驱动大功率开关器件动作。

图２为该数字功放其中一个声道的原理图。音频输入信号经耦合电容Ｃ１０１及Ｒ１０１、Ｃ１０３组成的低通滤波电路后分为两路，一路送至Ｕ１０１Ａ的同相端，另一路则送到Ｕ１０１Ｂ的反相端。Ｕ１０１是双运放集成电路，其中Ｕ１０１Ａ组成电压跟随放大器，Ｕ１０１Ｂ组成反相比例放大器。音频信号通过此隔离电路后，产生同相反相两种音频信号，分别送至Ｕ１０２的①脚和⑧脚，与集成块内部产生的标准三角波一起接到内部的比较器进行比较。Ｕ１０２为ＰＷＭ信号处理器ＺＸＣＤ１０００。若没有音频信号输入，则隔离电路两放大器的同相输入端同时接入１２Ｖ直流电压，两比较器的音频输入端输入电压等于标准三角波的一半，两比较器的输出各为５０％，开关器件的通和断时间相等，扬声器两端输出的音频电压为零。为重现音频信号，标准三角波的频率（约为２００ｋＨｚ，比一般ＰＷＭ比较器采用１００ｋＨｚ的锯齿波频率高出一倍，这乃是该数字功放音质好的原因之一）远高于音频输入信号的频率，故每当三角波与音频信号比较时，比较器便输出一调宽脉冲信号，取样周期取决于标准三角波的频率，通过Ｕ１０２⑤脚外接电容Ｃ１１４可调节、校正三角波的频率。ＰＷＭ波通过激励级、驱动输出级的放大后，由Ｕ１０２的紒紡矠脚、⑩脚输出。再经Ｄ１０４、Ｃ１２７、Ｄ１０７、Ｃ１２８及Ｄ１０８、Ｃ１２９、Ｄ１１１、Ｃ１３０组成的倍压电路，获得比紒紡矠、⑩脚高一倍的输出电压，控制由Ｑ１０８～Ｑ１１１四只ＭＯＳ管组成的桥式开关电路各ＭＯＳ管的通断。ＭＯＳ管工作于饱和（通）和截止（断）两种开关工作状态而非线性状态，因此ＭＯＳ管的线性好坏对输出信号没有影响。开关电路实现对直流电源电压的高速开关动作，控制扬声器与电源电压接通的时间长短。Ｑ１０８、Ｑ１０９的导通时间比Ｑ１１０、Ｑ１１１的导通时间长时，扬声器接口ＣＮ４的②端为正电位，反之则为负电位。由于ＭＯＳ管工作于开关状态（且各管配对），故各管的功率损耗极小，发热量很小，可省去散热片。ＰＷＭ波经Ｌ１０１、Ｃ１３３、Ｃ１３４和Ｌ１０２、Ｃ１３６、Ｃ１３７组成的音频输出低通滤波器（ＬＰＦ）即ＰＷＭ波解调器，通过其积分，把ＰＷＭ波中非音乐成分的波形滤除，输出强力的原始音频模拟信号，推动扬声器发声。开关器件的导通时间越长，经解调器积分后输出的电压就越高；截止时间越长，解调器的输出就越小。由于采用桥式开关电路推动，扬声器以ＢＴＬ连接，任何一端都不能接地，以便去除单电源供电时输出信号的直流成分，保证扬声器能获取最大的输出功率。偏置与泄放网络控制ＭＯＳ－ＦＥＴ的栅极，减少ＭＯＳ管受突变或过高电流的影响，达到增加开关速度、减少ＰＷＭ波失真的目的。Ｑ１０１～Ｑ１０３周边元器件组成三角波输入保护电路，Ｑ１０４则组成三角波跟随器，增强带载能力。

二、印刷线路板

该数字功放输出有频率为２００ｋＨｚ的ＰＷＭ波，此脉冲会产生高次谐波。为防止这种干扰，ＺＥＴＥＸ公司根据独特的英国线路，开发出一种较优的印刷线路板，采用双面ＰＣＢ板，并且将印刷线路设计成分布线最短化，将分立的片状器件焊在上面，严格选取最佳接地点，输出解调器及桥式开关电路的接点科学地选取以及插入屏蔽电感器等措施，使功放电路对周围的干扰降到最低程度，并且巧妙地利用印刷电路板地线的铜箔散热，使电路体积小又能输出较大的功率，因此这是线路最合理的一款产品。

三、元器件

该数字功放全部元器件都由ＺＥＴＥＸ公司工程师特别挑选。开关器件ＭＯＳ－ＦＥＴ采用ＺＥＴＥＸ公司自己生产的高耐压、大电流、小饱和压降且高转换速率的器件。为减少干扰，缩短引线，最大限度减少信号损耗，电路中所有电阻均采用美国及日本制造的贴片电阻，贴片电容则采用与手机使用同级的韩国三星牌贴片电容。该机所用电解电容全部是“红宝石”、“黑金刚”，耐温为－４０℃至＋１０５℃不等；对于无极电解电容，则根据实际所需，用于适当的位置；主通道全部使用ＣＢＢ聚丙烯电容。对于解调器，选用日本松下ＣＢＢ电容。解调器中另一关键元件电感器，选用特别设计的直插式密封电感器。

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