D类功放的交越失真

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《电声技术》 !""! 年第 # 期总第 !"$ 期
但作为一种新的思路， 编者将此文推荐给大家， 希 ! 编者按 " 该文所探讨的内容虽然与电声技术无直接关联， 望对读者有所启示。
三进制的可行性探讨
江 华 !，谭新星 "
设 备 与 电 路
・ 新思路 ・
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（#$韶关学院 计算机系，广东 韶关 %#&’’%；&$ 韶关学院 学报编辑部( 广东 韶关 %#&’’% ）
提到交越 失 真 ， 自然会联想到 , 类功放， 因为
这种类型的功放是将音频信号的上下半个周期的波 形分别放大， 然后再在时间轴上将其组合起来， 由于 晶体管本身存在一个门坎电压，当信号电压低于这 个门坎电压时， 这就在正负半周 ’ 个功率管都截止， 波形间出现一段死区， 交越失真就出现了。 在音频信号的模拟脉宽调制电路中，考虑到语 音、 乐音信号的波形的不规则性、 不对称性， 常常也 需要将时间轴上方的波形和时间轴下方的波形分别 进行脉宽调制 （如 图 &） ， 虽 然 不 像 +, 类 功 放 去 考 虑门坎电压， 但一定得考虑 . 功率桥的桥臂在交替 导通时， 必须保证一定的时间间隔， 否则会出现同侧 桥臂功率管的直通现象，即这种电路本身也需要死 区。既然存在死区， 产生交越失真也就不可避免了。 很多人把这个交越失真怪罪于时间轴上方和下 方波形的单独处理，认为只有正负半周信号在时间
正弦脉宽调制、 音频脉宽调制入手， 讨论 - 类功放产生交越失真的原因， 以及改善失真的方法。 【关键词】脉宽调制；功放；交越失真 提到 - 类功放， 人们立刻会想到它高效率的特 点。 元件上 - 类功放的功率管始终工作于开关状态， 的损耗很小，但用于音频信号放大时，除了效率之 外，只有在满足一定保真度的前提下谈效率才有意 义。 因为通过 - 类功放在信号处理上应不存在失真，
! 参考文献 "
迟惠生等 $ 语 音 信 号 的 数 字 处 理 $ 北 京 ： 电子工 !#" 杨行峻， 业出版社， #))%$ 张岩， 司镪等 $ 最 新 电 子 电 路 速 查 手 册 $ 江 西 科 学 !&" 徐彤， 技术出版社， #))D$
* 交越失真的改善
改善交越失真的方法除了选用更高开关频率 的 <>?@,A 作为驱动级和 B 桥的功率管之外， 还可 以采用控制 :;< 调制度，使得在一定范围内变化 的电压信号调制后， 最小脉宽处于功率管能够分辨 的范围之内。不过这样做对动态范围有一点影响。
江 华， 韶关学院计算机系讲师， 硬件工程师， 主要从 事计算机应用方面的教学和研究。 韶关学院学报编辑部讲师。 谭新星 ，
方找不到计算机的踪影。在二进制比特位统治世界 的时候，笔者一直在设想，假如当初的 234 -567 今天的世 8944 先生选择的不是二进制而是三进制， 界又会怎样？或许世界会更加精彩。
" :;< 最小脉宽
"
"
:;< 最大脉宽
图*
最大和最小脉宽与音频信号的动态范围
的优势仍然是挡不住的诱惑， 尤其是它在低频时的 表现。目前， 随着功率电子技术的发展， 功率 :;< 芯片不断地被开发出来， 虽然它们中的绝大多数并 不是专门为音频功率放大设计的， 但是也有不少的 确可以用来做音频功率放大， 而且性能要比分立元 件制作的要好得多。
设 备 与 电 路
! 类功放的交越失真
刘长学 &，王惠贞 ’
・ 电路分析 ・
!"#$%" &’( )$*%+$,
（&( 盐城工学院，江苏 盐城 ’’)**! ；’( 南京航空航天大学，江苏 南京 ’&**** ） 【摘 要】交越失真在 +, 类、 在 - 类功率放大器中同样存在。 从 , 类功率放大器中普遍存在，
轴上的组合才会导致信号交越失真的产生。其实不 然， 通过实验可以发现， 在普通的正弦脉宽调制的功 放中同样有这样的失真。
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"#$% 调制与交越失真
将一个正弦信号直接与一个三角载波相比较，
得到正弦信号的 #$% 信号，再将这个信号通过驱 动电路去驱动全桥或半桥电路， 其波形如图 ! 。Fra bibliotek&
模拟 #$% 调制与交越失真
从 #)*+ 年第一台 ,-./0 计算机在美国宾夕尼 亚大学诞生以来，计算机经过了半个多世纪的飞速 发展， 现在已进入到人类社会的各个角落。 从卫星在 天空中翱翔到潜艇在深海里游弋，从无人工厂的运 转到智能家电设备的使用，从人们的日常学习和工 作到 1 小时以外的娱乐和生活等等，没有哪一个地
! 作者简介 "
信号的最大值 载波 信号的最小值
= 交越失真与动态范围
从实验研究可以看出， :;< 型功放交越失真的 大小， 在很大程度上取决于功率输出电路。在功率 输出电路频率特性定下来后， 交越失真的改善就比 较困难。不仅如此， 由于 :;< 信号的脉宽代表着音 频信号的幅度， 脉宽的变化范围就代表着信号幅度 的变化范围， 即动态范围， 因而 :;< 信号最大脉冲 宽度与最小宽度之比代表着功放的动态范围。整机 的交越失真越大， 功率管能够处理的最小脉冲宽度 就越宽， 动态范围相对地越小 （见图 * ） 。
图&
模拟 音频 输入
有源整流
#$% 电路
过零检测
分 相 电 路
时间轴上方波形 的 #$% 波形 时间轴下方波形 的 #$% 波形
模拟音频 #$% 生成电路
#$% 技术已将音频信号的幅度变化转变成了等幅
脉冲的脉冲宽度变化，音频信号的所有信息都包含 在宽度变化上，即使波形有所畸变也可以用数字电 路对它进行校正， 保证还原后音频信号不失真。 但事 实并非如此，从音频信号的脉宽调制到功率音频信 号的输出， 每一个环节都可能产生失真， 而且不止一 种类型， 其中危害最大的要数交越失真。
% 小结
C 类功放虽然还存在一些问题，但它的高效率
!=" 刘长学 $ 脉宽调 制 型 功 率 放 大 器 的 失 真 与 对 策 $ 常 州 工
学院学报， &’’#$=$
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从数学的角度来看三进制比二进制 具有更强的表达数的能力
数制表示数的能力， 当位数一定时， 它由所能表
示的数的个数以及所需设备状态个数来衡量!#"。 设采用 ! 进制， 则
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关频率，是无法将其分辨出来的。信号幅度越低， 交越失真越严重。 :;< 脉冲就越窄，
《电声技术》 !""! 年第 # 期总第 !"$ 期
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" 作者简介 #
刘长学， 盐城工学院电气工程系讲师。 王惠贞， 南京航空航天大学 !*! 教研室高级工程师。 图! 图’ 交越失真波形
"#$% 波形图
从图 ! 中可以看出，在正负半周的交界处有较 为明显的空挡。如果将示波器的探头移至功率级驱 动之前， 调整水平尺度， 将波形展宽， 数一数半个正 弦信号周期 #$% 脉冲的个数，发现要比移至功率 级处要多得多。这说明 #$% 信号的有些脉冲在经 过功率 /01 时被滤掉了。一般来说， 功率管的额定 功率越大， 最高开关频率就越低。 音频信号幅度很小 时， 调制后对应的脉冲很窄， 功率管没有足够高的开