机顶盒音频运放电路简介

机顶盒音频运放电路

作者:尧志文

日期:2017.05.19

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目录

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基本音频运放种类回顾

音频指标测试

音频运放芯片简介

1.1.音频运放种类回顾音频运放种类回顾

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1.11.1常见的音频运放种类常见的音频运放种类常见的音频运放种类(A (A (A类类、B 类、AB AB类类、D 类)目前的消费类数字音频回放包括两个部分：1.数字信号转为模拟音频的高精度DAC；

2.使用模拟运放电路进行音频信号的功率放大电路；

对于机顶盒来说，虽然大部分主控芯片具备I2S接口可以驱动外置的高精度DAC模块，但实际上数模转换的实现一般由主控芯片内置DAC完成，因此，对于单纯的硬件调试来说，主要调节外置的模拟运放电路。

模拟运放电路的种类使用的比较多的有A类、B类、AB类、D类，对于种类的区分是根据运放电路输出端晶体管的导通角度/周期来区分的，如下就简单回顾一下这几类运放。

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1.1.1 A 1.1.1 A类运放类运放

放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均导通，没有信号输入的时候，晶体管也在工作。从而效率比较低，理论计算最大只有25%。所以这类运放不能做成集成运放，热量太大，只能使用大个的封装。备注：对于电子产品的热量来说，实际消耗了多少功率，就有多少热量产生，大功率的器件需要大成本的散热材料。

放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以失真较小。

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胆机

A类功放由于效率低在主流的集成运放大量使用的电子产品没有使用。由于音质失真小，在一些HIFi的用户群体中有使用，音响杂志上也经常有这种功放，属于高端品，不过这种功放是用真空管做的，不是晶体管。这种功放产品外形美观，比单纯的PCB主板好看，价格比较贵，一般在3万以上，属于发烧

骨灰级别。

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1.1.2 B 1.1.2 B类运放类运放

放大器的静态点在（VCC，0）处，当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半波正弦波（如图虚线部分所示），所以必须用两管推挽工作。其特点是效率较高（78%），这种推挽输出的电路也就是OCL输出，属于一种UNBALANCE输出方式，供电需要双极性电源。

但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是“交越失真”较大。即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时，Q1 Q2都无法导通而引起的，导通角度180°。AB类的运放可以消除交越失真，导通角度

大于180°，所以B类运放已经被淘汰了。

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1.1.3 AB 1.1.3 AB类运放类运放

效率高于A类放大器，失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置，使信号接近零（B类放大器引入非线性的工作点）时两个晶体管导通;大信号时，晶体管转换到B类工作方式。由此可见，小信号时两个晶体管均保持有效工作，类似于A类放大器;大信号时，相应于波形的每半周，只有一个晶体管保持有效状态，类

似于B类放大器。

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1.1.4 D 1.1.4 D类运放类运放

D类（数字音频功率）放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM（脉冲亮度调制）或PDM（脉冲密度调制）的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路和低通滤波器（LC）等四部分组

成。这类功放因为开关频率高，需要注意EMI问题。

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1.1.5 1.1.5 差分输入差分输入

前面所说的功放分类都是以输出端的晶体管导通周期来分类的，关注点在输出，且输入端直接为运放晶体管的基极或者栅极，实际上目前使用在机顶盒上的音频运放都是集成运放，不是简单的晶体管搭建，内部头添加了差分输入的输入级。如下是经典的4558运放芯片内部结构电路，输入级为差分输入，输出为AB类运放输出。差分输入特点：具有很好的共模信号的抑制能力强。

差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。基于这一点，我们在配置集成运放电路的反

馈电阻时，尽量保持N、P端的阻抗相等。

2.2.音音频指标频指标测试测试

102.12.1国内音频测试的相关标准国内音频测试的相关标准

国内对于传统机顶盒的音频标准在GYT 241-2009这一份文件中有具体说明。这份文件中没有查阅到具体要求使用的测试设备、测试码流，只对音频输出做了要求，且这份标准为广电标准，移动、联通、电信标准又有不同，所以对于OTT盒子的OE M 、O DM项目，需要同客户确认清楚具体使用什么码流进行测试，因为码流不同测试的结果会不同，广电的标准只能作为测试的参考

。

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2.22.2公司的测试标准公司的测试标准

公司测试标准以及方法都是参考国家标准而制定的或者进行部分增减，只要保证关键的几项指标满足要求就可以。

由于客户不同，有时候也需要调整测试标准，比如有些客户要求输出幅度必须大，比如3V rms 以上，可能会出现音频谐波失真不过，这些需要同客户说明，客户接受就可以忽略该项指标，所以测试标准可能会需要随时做调整。

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2.32.3兆驰内部测试要求兆驰内部测试要求

兆驰内部对音频测试的要求比较精简，这些测试主要有测试设备的能力所决定。

测试项目

测试信号标准定义定义及影响及影响音频输出电平1KHz,0dBfs

(BLUE.ts)>8dB 定义：设备输出的音频信号电平影响：电平偏低，将使声音变小；电平偏高，将使声音变大。

左右声道电平左右声道电平、、相位差1KHz,0dBfs (BLUE.ts)<±1dB 定义：在立体声模式、左右声道平衡状态下，左右声道的输出电平、相位差。影响：两者不良都会影响立体声效果，出现重声。

音频信噪比S/N 1KHz,0dBfs (BLUE.ts)>70dB 定义：传输通道音频输出端的信号电平与噪声之比

影响：数值越大越好，否则声音小，杂音大，甚至覆盖全部声音。

音频谐波失真THD

1KHz,0dBfs (BLUE.ts)<0.5%定义：音频通道的非线性引起的正弦波信号的谐波分量。

影响：音频失真太大，将导致音质不纯，浑浊不流畅失真加失真加噪声噪声THD+N <0.5%THD 加噪声

隔离度/串扰125Hz ※

>60dB 1KHz >60dB 定义：音频通道在立体声输出模式时，左右声道之间的串音（左-右，右-左）。影响：串扰不良将会使左右声道相互干扰，立体声分离度差，立体感不强。

10KHz ※>60dB