D類功放IC外圍設計與板級Layout
1. D類功放IC電源、地線
1.1電源端的設計
D類功放IC電源端的設計通常可采用以下兩種方式。
圖1. 電源端設計示意圖一
圖2. 電源端設計示意圖二
適當的電源旁路電容能濾除高頻，如上圖PVDD旁的C3和AVDD旁的C2。旁路電容應該盡可能靠近D類功放IC芯片引腳放置。
另外，對于整個系統，比較好的做法是，模擬電源應從大電容端單獨提供，如圖2，而不是就近從PVDD提供，以防PVDD的紋波影響模擬電路。而不同的地在有必要時也需進行適當隔離。
1.2D類功放IC電源設計
通常便攜式產品會用到DC-DC的方式來提供電源。有時，DC-DC部分的設計不當，導致電源紋波過大，浪涌過大，會直接影響D類功放IC芯片的正常工作，甚至燒毀芯片（通常的現象是某個通道的輸出管腳燒壞，如表現為二極管特性消失）。
2．D類功放IC音頻輸入端
2.1接入方式
單端輸入：即INL+和INR+（如果是單通道，則只有一個IN+）接至輸入前級的兩個正端（如果是單通道，則只接一個通道），INL-和INR-并聯至輸入前級的地。而INL-和INR-都接至功放的公共地。
D類功放IC差分方式：要求輸入前級也是差分輸出，即每個通道有正負兩端，正好接入功放對應通道的正負端。
D類功放IC“偽差分”方式：由于現階段一般的低端音頻設備都是采用單端的輸出方式，而我們的D類功放IC多采用差分輸入方式。其與上述單端輸入接法一致，即輸入前級的兩個正端接至INR+和INL+，輸入前級的地接至INL-和INR-，不同的是，INL-與INR-并不接至D類功放IC的公共地。
圖3. 單端輸入方式與“偽差分”輸入方式
如上圖3，若把R3短接，即為上述所說的單端輸入方式；而若把R3斷開，則為“偽差分”輸入方式。
一般而言，差分輸入方式是最佳的輸入方式，理論上能去除所有共模噪聲。而由于現階段一般的低端音頻設備都是采用單端的輸出方式，從而只能采用上面說的“偽差分”輸入方式。一般的噪聲問題使用“偽差分”輸入方式能有效改善，除非干擾過大而超過了差分輸入的抑制極限（由于差分輸入方式很難使差分的兩端完全一致，所以抑制共模噪聲的能力是有限制的）。總而言之，需要綜合考慮應用情況，來確定輸入端使用的接入方式。
Note: 很多兩線的電源（即浮地產品）的地線對三相電大地存在壓差，有些劣質產品其壓差能達到上百伏。如果用這樣的劣質產品作為D類功放IC的電源，當音頻輸入為三相供電的接地產品時，其壓差是一個非常大的干擾源，此時的“偽差分”輸入方式改善噪聲已較困難。
2.2D類功放IC接入線
即音頻輸入線，有必要時，使用屏蔽線、縮短線長等都能改善噪聲問題，而屏蔽線中屏蔽網的接法也需要根據實際應用情況仔細考慮。
2.3D類功放IC電阻匹配RIN+-
在信號輸入的正負端（IN+和IN-間）加一個RIN+- 電阻，可以有效降低相關噪聲，如下圖4的R1(下圖是單端輸入方式，“偽差分”輸入方式時也適用)：
圖4. 電阻匹配RIN+-
RIN+-的推薦值是1K，增大該值會略微增大音量，但也會是降低噪聲的能力減弱，減小該值則相反。
2.4D類功放IC輸入電容CIN
關注低頻的用戶可以考慮使用鉭電容或鋁電解電容作為輸入電容，陶瓷電容等高電壓系數的電容可能會導致低頻失真加劇。
2.5D類功放IC輸入濾波器衰減低頻
通常，使用1uF的輸入電容CIN能夠滿足應用需求，然而，由于客戶使用喇叭情況的各異，有時需要不同處理。特別是有些客戶在低端應用中使用的喇叭，對低頻音樂的響應度不好，容易在低音音樂段出現音質問題，權衡的處理方式是把輸入的音樂信號中的低頻進行一定的衰減，以使喇叭能夠勝任相應的低頻響度。
我們推薦的輸入音樂衰減方式主要是在輸入端加入濾波器，以對低頻進行不同程度的衰減，主要有以下幾種方式：
減小輸入電容CIN。我們推薦的輸入電容是1uF，在衰減低頻的情況下，可以將其減小至0.1uF甚至1nF，主要視客戶具體情況；
將輸入端接法改為如下圖5（列出右聲道，左聲道同樣處理），相關值需視具體情況微調；
圖5. 音頻輸入端電路1
將輸入端接法改為如下圖6（列出右聲道，左聲道同樣處理），相關值需視具體情況微調；
圖6. 音頻輸入端電路2
2.6輸入信號
需考慮音源輸入的幅度不能過大，否則可能引起輸出信號的破音，且導致D類功放IC芯片損傷。
3．音頻輸出端
3.1輸出濾波器
一般而言，輸出端可直接接上負載。如果輸出端的輸出線較長，或者對EMI的要求較高，則可選擇添置鐵氧體磁珠或LC濾波器。
如果選擇鐵氧體磁珠，其高頻時需有高阻抗（Z(100MHz) 100Ω以上）、低頻時有低阻抗，額定電流也是需要考慮的參數之一（2A左右）。推薦：MPZ1608S221A，具體參數為：Z100MHz=220Ω, IMax=2.2A, RDC=0.05Ω.
圖7. 輸出端接鐵氧體磁珠
如果選擇LC濾波器，其低通截止頻率一般略大于20kHz。
圖8. 輸出端接LC濾波器
布板時，磁珠（電感）、電容緊靠芯片輸出管腳放置，盡量減短輸出管腳到磁珠（電感）的布線長度，且布線應盡量短而寬，盡量無彎角。
3.2輸出Snubber電路與肖特基二極管（壓敏電阻）的設計
如果電源電壓較大，紋波較嚴重，浪涌較大，或者輸入信號較大時，有必要在輸出端加入Snubber電路（RC網絡）和肖特基二極管(或壓敏電阻)，以防輸出端燒壞，亦有助于提高系統整機的ESD測試等級。電路如下圖：
圖9. Snubber電路與肖特基二極管
圖10. Snubber電路與壓敏電阻
4．D類功放IC其他外圍設計
4.1 Pop聲
D類功放IC內部集成有Pop噪聲抑制電路，專門抑制上電／掉電／待機／恢復等轉換中出現的Pop噪聲。
不過，即便如此，pop聲還是無法徹底消除，特別是在上電時。若系統中存在MCU等控制芯片，則可通過軟件方式很好的將pop聲降到0：芯片上電時，一直啟動Mute功能，等穩定（一般在200ms）以后，再關閉Mute功能；而在斷電時，先啟動Mute功能，再斷電。
4.2D類功放IC散熱設計
HT設計的D類功放IC其封裝底部一般會帶有一個散熱裸焊盤。該焊盤提供一個從管芯到PCB的導熱通路，從而降低了封裝熱阻，一般使用一個大焊盤并通過多個孔將散熱裸焊盤連接到地平面。裸焊盤是IC散熱的主要途徑，芯片底部的裸焊盤、PCB及其覆銅層構成了D類放大器的主要散熱通道。將裸焊盤焊接在一個較大的覆銅區域，應盡可能擴大該覆銅區域與D類放大器及其它器件之間的覆銅面積，這些連線須具有相同電位。連線應盡可能寬，每個通路都會影響到系統的整體散熱能力。與裸焊盤連接的覆銅區域應通過多個過孔連接到PCB另一層的覆銅區。在滿足系統信號通路限制的條件下，應盡量擴大由過孔連接的另一層的覆銅面積。另外，盡可能加寬器件的所有引線，是改善器件散熱的另一途徑。雖然IC引腳不是主要的散熱通道，只能提供少量散熱（最多可以改善10%的散熱能力），但卻可以從根本上解決系統的散熱問題，使系統的熱性能指標達到可以接受的水平。如果系統工作在較高的環境溫度下，可能需要添加額外的散熱器，以改善PCB的散熱能力。為了獲得最佳性能，散熱器的熱阻必須保持在最小值。借助芯片底部的裸焊盤，具有最低熱阻的通道位于PCB的底層。IC頂部對于器件散熱沒有明顯影響，因此，不是安裝散熱器的理想位置。
4.3 WLCSP封裝貼片注意事項
某些D類功放IC產品采用WLCSP封裝，此封裝技術在縮小芯片體積的同時，也存在相對容易損壞的隱患。芯片正面（引腳面）為裸片外加PI保護膜，容易損壞；芯片背面（引腳反面）未加背膠（一般產品均不帶，否則容易出現靜電問題），SMT時有必要加裝緩震裝置，以避免較大程度的碰到。
常規測試
1．功率測試
圖11. 音頻功放測試示意圖
免濾波D類功放IC的測試（我公司標稱的功率測試方式）采用如上方式，其中RL為負載。免濾波D類功放IC采用的調制方案無需濾波器便能正常工作，但在做相關測試時，由于大多數分析儀、測試儀無法正確處理快速變化的方波信號，需要在后端接入濾波器再接入分析儀，使得分析儀能正確測試。濾波器可以使用專業的音頻濾波器，也可以使用簡單的RC、LC低通濾波器。如上圖11，采用的是LC低通濾波器，由于分析儀內阻很大，電感的阻值可忽略。
測試功率時，輸入1KHz正弦波，幅度逐漸增大，直至THD = 10%，此時的輸出功率即為我公司標稱的功率。
鑒于無音頻測試儀測試其功率的個別情況，建議使用示波器粗略估測。估測方法如下：
由于功率一般是指輸入1KHz信號在THD=10%時輸出的功率，可使用一定幅值的1KHz正弦波輸入功放，按圖11的方式接負載（用示波器替換音頻測試儀），觀察示波器波形。然后調節輸入1KHz正弦波的幅值，使輸出波形發生削頂。此時輸出波形的周期應為1ms，在調節輸入幅值的過程中測量其削頂寬度，使其正半周和負半周波形的削頂寬度皆為200±20 μs，記下此時電壓有效值及負載，核算其功率即可。
2．頻響測試
由于濾波器的存在，如果想得到較為真實的頻響曲線，需要根據不同情況做不同的測試處理。
2.1純電阻負載
如果負載用純電阻來測試，如下圖：
圖12. 負載為存電阻
此時，可將系統看作二階系統，由相關知識可知，當L1=C1(RL/2)2時，頻響曲線正好平滑。由于相關參數較難精確符合此式，粗略符合即可。經實測，當L1 = L2 = 22uH, C1 = C2 = 1uF, RL = 8ohm時測試基本無問題。
2.2喇叭負載
如果用負載為喇叭來測試，由于喇叭可等效為電感和電阻的串聯，即如下圖：
圖13. 負載為喇叭或R、L串聯
此時，L1 = L2 = C1(RL/2)2 = C2(RL/2)2 , Rs = RL, Cs = Ls/(R2)
即能消除喇叭負載的感性而使頻響曲線平滑。
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