??? 隨著人們對汽車音響要求的提高，汽車音頻系統越來越復雜，音頻組件必須能處理更多信道、具有更高功率。在音頻放大應用中，模擬AB類放大是常用技術，Class AB放大器也一直廣泛應用于音頻行業。相比而言，D類放大技術采用了脈寬調制（PWM）技術，可以將功率效率從50%提高到90%以上。這樣可以減少散熱，在更小的空間內支持更多聲道和更高功率，所以業界開始向D類放大技術過渡。
??? 但是由于汽車環境對安全、診斷、工作溫度和高可靠性等要求苛刻，因此Class D技術的應用受到技術條件的制約，例如電磁干擾（EMI）和電源噪音等。為解決Class D放大器面臨的技術難題，全球最大的汽車半導體供應商飛思卡爾" title="飛思卡爾">飛思卡爾推出新型SymphonyTM Class D放大器，提供了一種高保真系統解決方案。它采用創新的數字反饋" title="數字反饋">數字反饋技術，將Class D放大器的音頻性能提升到一個前所未有的新水平；擴大了飛思卡爾面向音頻應用的SymphonyTM產品系列的陣容，為設計人員提供了完整的數字音頻解決方案。
1 飛思卡爾SymphonyTM D類解決方案介紹
??? 飛思卡爾的Class D數字放大器" title="數字放大器">數字放大器解決方案包括SymphonyTM FSA95601數字放大控制器芯片和飛思卡爾MC33851輸出功率級" title="功率級">功率級芯片，這兩部分相互協調，實現最佳的聲音質量和性能。
?? ?·數字放大控制器（FSA95601）：高性能" title="高性能">高性能6聲道D類數字放大控制器。
?? ?·輸出功率級（MC33851）：雙聲道集成H橋式功率級和先進的診斷及保護功能，適用于每個聲道需要50W～100W（橋接）功率的應用。
??? 飛思卡爾的Class D數字放大器解決方案如圖1所示。FSA95601控制器首先對多聲道脈沖編碼調制（PCM）輸入進行異步采樣率轉換和上采樣；然后通過先進的信號處理技術（包括自然取樣和噪聲整型）轉換成高頻率PWM信號；PWM信號與反饋調節相結合，糾正功率級或電源噪聲的非理想狀態引起的錯誤；經過校正的PWM信號通過嵌入式H型橋轉換，由MC33851功率級放大到電源電壓水平；最后經過放大的方波通過LC濾波器產生正弦音頻信號，連接到揚聲器。
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1.1 FSA95601數字放大控制器特性
??? FSA95601數字放大控制器具有專利的高性能數字信號反饋技術，可糾正功率級非理想狀態并抑制電源噪聲，同時保持出色的音頻性能。其技術參數如下：
??? (1)6聲道，每個聲道驅動外部半橋或H型橋功率級;
??? (2)低失真度（一般THD<0.01%，20Hz～20kHz，采用1kHz、-3dB FS(12W)輸入、14.4V電源、4?贅負載）;
??? (3)動態噪音范圍>100dB，不加權;
??? (4)芯片異步采樣率轉換器（ASRC）支持32kHz～192kHz的PCM輸入;
??? (5)I2C或SPI從模式控制端口，提供4個I2C地址;
??? (6)串行音頻接口（SAI）支持I2S、TDM和其它常見音頻格式，支持高達192kHz的輸入。
??? SymphonyTM FSA95601控制器用于全面支持需要更高功率的離散功率級設計，可直接連接到H型橋式功率級拓撲，通過可調節的死時間控制來確保功率晶體管之間不會出現傳導重疊。反饋回路延遲補償可以根據功率級布板和器件延遲設置。
1.2 MC33851輸出功率級芯片特性
??? 輸出功率級芯片MC33851非常適用于汽車音像系統和惡劣環境。其技術參數如下：
??? (1)設計使用14.4V汽車電池直接供電，以2?贅的負載提供額定輸出功率，操作電源電壓高達24V;
??? (2)2個50W的功率H型橋；輸出可以橋接到100W; ?(3)過熱、過電流和低電壓報告;
??? (4)短路保護輸出、低電壓、過電壓和過熱關閉;
??? (5)較低的信道開啟阻抗（Rdson）;
??? (6)音頻pop噪聲抑制電路;
??? (7)提供8個I2C地址;
??? (8)周圍環境溫度：-40°C～125°C。
2 飛思卡爾SymphonyTM D突破性解決思路
??? 創新的SymphonyTM解決方案必須克服Class D系統的缺點，即電磁干擾（EMI）和電源噪音。制造商必須滿足EMI輻射水平，并確保輻射不會干擾AM/FM信號接收。在汽車中，通常由于環境條件限制（如引擎噪音）或選擇了低成本電源組件，電源條件一般不太理想。
2.1 解決電磁干擾
??? 為了解決這些難題，飛思卡爾的Class D數字放大器采用了PWM 技術，提供實時數字反饋，以實現電源噪聲抑制。D類放大器使用快速開關裝置提高功率效率。EMI可能會干擾諸如AM/FM收音機等設備。飛思卡爾的SymphonyTM D類放大器提供了若干套實用解決方案，以克服與開關放大器技術相關的潛在EMI問題。H橋功率級設備采用專利的可編程轉換速率控制，其中輸出開關速度可由用戶調節。如果與FSA95601一起使用，MC33851 H橋功率級轉換速率控制電路將降低EMI，且不會影響音頻質量。SymphonyTM D類控制器內置的多個控制器可同步6個PWM信道的可編程開關定相，以降低帶有6個聲道的系統EMI。軟件控制主PWM的頻率，從而克服了那些能在載波抑制模式下運行的AM波段干擾。其中脈沖重復頻率及其奇次諧波在整個負載（揚聲器）中也被差分地消除了。這樣，設計人員可以充分利用Class D放大器在功率效率方面的大幅改進及其成本的優勢，實現消費者期望的音頻質量。
2.2 熱量更低、重量更輕
??? 汽車音頻組件所面臨的最重要挑戰之一就是散熱以及因散熱所帶來的器件尺寸的問題。傳統的外置式放大器由于傳統AB類放大技術的效率低而釋放出大量熱量，其封裝需要足夠大，才能在持續高溫工作時進行散熱。SymphonyTM D類解決方案的高效率能夠最大程度地降低熱消散并縮小放大器的總體積。這就使汽車OEM可以更自由地將放大器放置在汽車內。提高功率效率不僅可以縮小放大器的體積、減輕重量，還可以支持更多的信道。在某些情況下可以完全不再需要外置式放大器，在降低重量和功率的同時，可以提高燃油效率。
2.3 高性能數字反饋
??? 高性能數字反饋是飛思卡爾SymphonyTM D類數字放大器解決方案的主要優點之一。高性能數字反饋可以糾正功率級非理想狀態，降低功率晶體管切換速度，以便減少EMI而不降低音頻性能。這種解決方案還提供出色的電源噪聲抑制功能，支持使用更低成本的供電組件。
??? FSA95601控制器反饋系統如圖2所示，其將切換功率級的輸出與內部生成的理想PWM信號進行比較，確保相應聲道識別錯誤;然后由A/D轉換器將識別錯誤轉換成數字信號。數字化錯誤部分的補償與原始PWM信號相結合，以便對定時或振幅錯誤進行必要的糾正。
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??? 綜上所述，飛思卡爾的SymphonyTM D類放大器解決方案在成本和性能之間達成了理想的平衡。飛思卡爾將廣泛采用的SymphonyTM DSP 平臺與FSA95601數字放大控制器和MC33851輸出功率級相結合，具有更高的功率效率，散熱更少，可以在更小的空間內支持更多信道和更高功率，提供令人滿意的聽覺體驗，同時具有高級診斷和保護功能，為音頻處理和放大提供了真正的端到端數字解決方案。