其三，同系列的TDA7293能够以主从方式并联，即两片TDA7293并联工作，共用一个电压推动级和控制保护电路，就像分立元件功放中末级功率晶体管并联一样，这样提高功率输出能力似乎更为合理，成本增加也不是太多，不过TDA7294没有这个功能。
图9所示的是推荐的印制电路图，为顶视透视图，即从元件面向下看，假想人眼能够透过印板看到的铜箔走线图。这个电路同样适用于TDA7293，只是自举电容Cl5的接法稍有不同，需要稍微变通一下，高压电源也可以提高到士50V。G类放大器的原理图中的部分晶体管在国内可能不太常用，可以按下表所列的主要技术规格用相近的代用。
三、G类放大器的新应用：商效率的便携设备音频放大器
MAXIM(美信)公司最近推出了针对便携应用的两款G类放大器集成电路：MAX9788和MAX9730，二者有相似的封装尺寸和技术规格，内部集成了电荷泵，兼顾了性能、效率、体积以及电磁兼容的要求，面向蜂窝电话、手持式游戏机、MP3播放器、笔记本电脑、个人多媒体播放器(PMP)、智能电话等便携设备的声频放大应用。区别是MAX9788能够输出比较高的电压，适合推动容性负载特性的压电陶瓷扬声器；MAX9730能够输出比较大电流，适合于传统的动圈式扬声器。这里仅以MAX9788为例说明之。
1.MAX9788简介
MAX9788采用差分平衡输入、输出放大方式，单通道结构，单电源供电，无开关机冲击声，集成了使能控制和软启动功能，有28引脚的TQFN和20焊球的UCSPTM两种封装形式，图10所示的是MAX9788的内部等效电路简图，表2是其主要的技术规格参数。
2.直流升压电路使放大器能够兼顾功率与便携要求，尤其是高阻抗的压电陶瓷扬声器便携设备一般采用5V左右的电池供电，电池在使用的过程中会逐渐跌落，如常见的4.2V的锂电池，电压会跌落至3V左右，要保证输出功率始终能够满足要求就必须采用直流升压电路。直流升压电路就是我们熟悉的开关电源，也称为(升压式)DC/DC变换器，目前广泛采用的包括以电感为储能元件的升压转换器和以电容为储能元件的升压转换器(电荷泵)。
电感为储能元件的升压转换器的优势是输出功率大，理论上不受限制，自身具备稳压能力，缺点是体积相对较大，EMI问题需要小心处理，日前成本相对比较低。NSC(美国国家半导体)推出的LM4802B、LM4960等就是集成了此类升压转换器的单片音频放大器，1OμH左右的储能电感和用于高频整流的肖特基二极管需要外接，占板面积相对电荷泵比较大。
电荷泵的优势是体积小，没有明显的EMI问题，比较适合便携设备应用；缺点是目前输出功率比较小，自身不具备稳压能力，稳压时需要额外的稳压器，通常是LDO(低压差线性稳压器)，成本相对比较高，实际中一般是倍压应用或者电压反转应用。
MAXIM公司在这方面的技术比较成熟，早期的MAX68x为很多电源工程师所熟悉，其中的MAX681还集成了电荷泵所必须的电容，后期的MAX86x系列则着重提高了电流输出能力。而MAX9788中集成的电荷泵，峰值电流输出能力更是达到了700mA，虽然需要外接两个贴片形式的陶瓷电容器，整个电路的占板面积还是比电感方式要小，EMI问题也大为减小；如果能够仿照MAX681的方式将电容也集成，占板面积会更小，只是成本相对会高出许多。
采用升压电路的另一个好处是放大器能够驱动体积相对比较小的高阻抗压电陶瓷扬声器。压电陶瓷扬声器与常见的动圈式扬声器相比，体积要小得多，非常适合便携应用。据报道美国“TaiyoYuden”公司生产的MLS系列多层陶瓷压电扬声器，只需要高度不到lmm的装配空间，直径约20mm，而且其音质已经不亚于传统的动圈式扬声器。但是压电陶瓷扬声器需要相对比较高的驱动电压，要获得令人满意的声压，需要峰值l5V左右的电压，所以如果采用压电陶瓷扬声器就必须使用直流升压电路。
3.G类放大器兼顾了效率和音质便携设备采用带有直流升压电路的放大器，能够明显提高功率输出能力，减少了便携设备对电池的最小需求。但是随着电压的升高，放大器的功耗随之增加，便携设备的待机续航能力会受到一定影响，D类放大器的效率指标比较理想，但是不可避免的会有EMI问题。模拟放大器中C类放大器的音质差强人意，AB类放大器的效率又低了些，采用G类放大器可以解决减少因为工作电压提高引起静态功耗增加的问题。以9730为例，输出功率为IW时的效率典型值为63%。
4.MAX9788中G类放大器的一般原理9788采用的供电方式与一般的G类放大器稍有不同：用单、双电源代替高、低压电源，根据输出功率的不同，单、双电源自动转换，小信号时仅仅以单电源供电工作，大信号时自动转换为双电源工作。内部集成的电荷泵刚好以电压反转方式工作，产生幅度与外部供电电源相等，极性相反的负电源。MAX9788内部集成的AB类BTL功率放大器可以适应单、双电源供电，当外部电源为+5.5V时，内部功放电路最高能够以±5.5V的电压工作，输出峰值为l4V的电压以驱动高阻抗的压电陶瓷扬声器。
上图所示的是用理想条件下流过负载的峰值电流(IP)的典型变化情况说明这个G类放大器的一般原政IP的变化反映了输出功率的变化，忽略负载阻抗和温度变化，二者大体上成正比例关系。由N沟道场效应管构成的电子开关受控于信号幅度检测与控制电路，输出功率变化，输出信号幅度的大小也发生相应变化，电子开关的开、关状态不同，接入末级的供电电源也就不相同。
5.MAX9788的典型应用图12所示的是MAX9788的典型应用原理图。采用差分输入方式的MAX97881可以方便的和通常采用平衡输出方式的CODECs(音频编解码器)相配合，这种方式也利于提高信噪比，改善放大器的抗干扰能力。
上图中，R1、R2是放大器的输人电阻；R3、R4是负反馈电阻，R1、R2、R3、R4共同决定了放大器的闭环电压增益，计算公式是：Av=2010g[4(R2/R1)]，单位是dB份贝)。对于差分放大器来说，需要高精度电阻以保证两个通道的平衡，同时为了减小噪声，使用低噪声电阻也非常必要，所以R1、R2、R3、R4应采用精度为0.5%的高精度低噪音电阻为了保证良好的CMRR(共模信号抑制比)，要求尽量满足R1xR4=R2xR3，C5=C6；C5、C6是输入耦合电容，与R1、R3一起构成信号输入端的高通滤波器，其一3dB频率截止点按如下公式计算：f=1/(6.28·R1·R2)；R6、R7是负载匹配电阻，同时也能防止容性负载的高频“虚短路”现象，因为对于容性负载来说，其容抗与频率成反比，二者阻值之和推荐为lOa。
C7是内部电荷泵的储能电容，其容量和品质影响电源的等效内阻并最终影响电流输出能力，电容的ESR参数相对比较重要，理想应该小于50mΩ，推荐使用X7R系列的固态电容。C1O是内部电荷泵的滤波电容，其容量主要影响电源的纹波系数。R5决定了内部电荷泵的开关频率，内部电荷泵为双频模式工作以降低放大器的静态功耗。
当输出电流大于lOOmA时，电荷泵以全频方式工作，否则就以降频模式工作，频率自动降至全频方式的1/4。例如R5=100kΩ时电荷泵典型的工作频率是330kHz，降频模式则为83kHz。
四、结论G类和H类放大器虽然效率比D类放大器稍低，但都属于人们已经习惯的模拟放大器，而且失真都小于D类放大器，在成本上也有一定的优势。不过随着D类放大器的发展，包括数字技术的全面应用和市场占有率的不断扩大，这种成本优势正在减小，在高功率的专业设备领域，由于功率和失真的双重苛刻要求造成电源的附加成本大幅度提高，这种优势显得更加有限。
本文关键字：放大器 元器件特点及应用，元器件介绍 - 元器件特点及应用
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