應用注釋D類放大器用推薦產品(噪音濾波器、LPF用電感器、帶ESD保護功能的陷波濾波器)

用于智能手機及音響設備等的D類放大器擁有小型、高效率的特點，其對于抑制伴隨高速開關而產生的噪聲對策是不可或缺的。TDK擁有能夠在不影響信號，且保持高音質狀態下實現高效抑制噪音的各類產品。本報道中針對配備有D類放大器的各類設備在揚聲器線中的使用示例與效果進行介紹。

目錄

同時用于AI揚聲器等的D類放大器

揚聲器線的噪音對策概要

各應用中的產品效果

面向D類放大器揚聲器線的運用指南

同時用于AI揚聲器等的D類放大器

智能手機及AI揚聲器等需要依靠電池進行長時間驅動以及要求小型化的揚聲器用音響放大器中采用了擁有小型、高效率特點的D類放大器。
AI揚聲器的基本方框圖如圖1所示。

圖1AI揚聲器(智能揚聲器)的基本方框圖

在要求高音質的音響設備中，插入揚聲器線中的噪音濾波器特性極為重要。同時，D類放大器的輸出段LPF(低通濾波器)中所使用的電感器特性也會對音質產生影響。
本報道中以用于智能手機、AI揚聲器、平板電腦以及各類音響設備等的D類放大器揚聲器線中的噪音對策為中心進行解說。

揚聲器線的噪音對策概要

TDK擁有最適合用于抑制揚聲器線噪音的噪音濾波器MAF系列(積層型)以及VAF系列(繞組型)。LPF用電感器推薦使用配備高特性鐵氧體材料的LPF用電感器VLS-AF系列。
另外，揚聲器線還會采取ESD（靜電）措施。具有ESD保護功能的陷波濾波器部件，不僅有很高的降噪效果，還能保護電路免受ESD影響。 為此，其擁有在1個元件中同時實現ESD對策及噪音對策的優點。

通過將這些產品用于D類放大器的揚聲器線中，可有效實現確保高音質、抑制輻射噪音以及ESD對策等效果。其基本方法總結如下。

對象設備:智能手機等(揚聲器輸出100mW~2W等級)

在揚聲器輸出較小的智能手機等揚聲器線中，無LPF的D類放大器為主流產品，通過插入噪音濾波器MAF可有效抑制噪音(圖2)。

圖2使用噪音濾波器MAF的對策

對象設備:AI揚聲器、平板電腦、音響設備等(揚聲器輸出2W~20W等級)

在揚聲器輸出2W~20Ｗ等級的AI揚聲器、平板電腦、音響設備等中需要外接LPF用電感器。LPF用電感器VLS-AF系列同時還擁有抑制輻射噪音的效果(圖3)。

圖3使用LPF用電感器VLS-AF的對策

在使用LPF用電感器VLS-AF的同時使用噪音濾波器VAF進一步提升效果 (圖4)。

圖4使用LPF用電感器VLS-AF與噪音濾波器VAF的對策

各應用中的產品效果

以下就各應用中的產品效果進行具體說明。

輸出100mW~2W等級的揚聲器線中噪音濾波器MAF系列的效果

D類放大器開關引起的高頻噪音會通過揚聲器線變為輻射噪音放出。
最為簡單的對策便是將片狀磁珠插入揚聲器線中的方法。然而，雖然片狀磁珠對抑制輻射噪音有效，但存在使信號波形產生失真，從而導致音頻失真的問題。片狀磁珠中難以在抑制噪音的同時確保高音質。

噪音濾波器不會對信號產生影響

因此便誕生了采用獨家開發的低失真鐵氧體，并作為音頻線用噪音濾波器進行產品化的MAF系列以及VAF系列。
兩款產品均實現了低Rdc(直流電阻)與高額定電流，最適合用于需要大電流的揚聲器線。插入產品后可在不產生音頻失真等問題的狀態下發揮優異的抑制輻射噪音的效果。

片狀磁珠與噪音濾波器在聲像定位及聲場感中擁有明顯差異

音頻線中音頻失真的程度一般以THD+N(Total Harmonic Distortion + Noise：總諧波失真＋噪音)這一數值表示，數值越小則表示音質越好。
圖5所示為D類放大器(無LPF)的揚聲器線中片狀磁珠與噪音濾波器MAF的對輸出THD+N特性與輸出信號的頻率光譜測量示例。

図5片狀磁珠與MAF的對輸出THD+N特性與頻率光譜測量示例

片狀磁珠中，隨著輸出的提升，THD+N值會上升，但在MAF中則會表現出與沒有濾波器狀態相同的THD+N特性。這意味著即使提高輸出也不會對信號產生影響，同時不會引起音頻失真。將其通過輸出信號(1kHz)的頻率光譜進行確認后發現，高次諧波等級在片狀磁珠中明顯偏高，其高次諧波成分則會表現為失真。與此相對，MAF則與沒有濾波器的狀態處于相同等級，因此聽到的只是原本的信號1kHz。
插入片狀磁珠后在起到抑制輻射噪音效果的同時，也會造成信號失真，從而導致音質降低。

實際上，通過比較使用片狀磁珠以及使用噪音濾波器MAF系列時的高音質音源可以發現，聲像定位與聲場感擁有明顯差異。因此，在智能手機等揚聲器線中使用MAF系列是抑制噪音、確保高音質的較佳解決方案。

MAF的輻射噪音抑制效果如圖6所示。通過使用MAF，無濾波器時的噪音強度被抑制至與D類放大器OFF時相同的等級。

圖6MAF的輻射噪音抑制效果

[相關頁面]使用噪音濾波器的音頻線解決指南

輸出2W~20W等級的揚聲器線中LPF用電感器VLS-AF系列的效果

低THD+N特性，高音質LPF用電感器VLS-AF系列

用于LPF中的電感器會插入到揚聲器線中，因此避免對信號產生影響至關重要。VLS6045AF是使用了鐵氧體的繞組型磁屏蔽結構LPF用電感器，其擁有低Rdc(直流電阻)與應對大電流的特點。

圖7所示為VLS6045AF與金屬電感器的對輸出THD+N特性以及輸出信號頻率光譜的測量示例。
金屬電感器是以金屬磁性材料為磁芯的電感器，其擁有應對大電流的特點，因此主要作為電源電路的功率電感器進行使用。然而，金屬電感器的THD+N值會隨著輸出的提高而上升。而VLS6045AF的THD+N值只會產生微小變化，因此插入后幾乎不會產生影響。

同時，金屬電感器的頻率光譜中，輸出信號(1kHz)的高次諧波等級明顯偏高，而VLS6045AF的高次諧波等級則較低，接近無濾波器時的水平。

圖7VLS6045AF與金屬電感器的對輸出THD+N特性以及頻率光譜的測量示例

VLS6045AF的輻射噪音抑制效果如圖8所示。在大頻率范圍內輻射噪音得到大幅抑制，同時通過了CISPR Class B標準的限度値。

圖8VLS6045AF的輻射噪音抑制效果示例

?LPF用電感器VLS-AF系列

輸出2W~20W等級的揚聲器線中噪音濾波器VAF系列的效果

VAF系列是面向輸出2W～20W音頻線進行產品化的噪音濾波器。
圖9所示為片狀磁珠與VAF201610FA的對輸出THD+N特性以及頻率光譜的測量示例。
片狀磁珠中，隨著輸出的提升，THD+N值會上升，但在VAF中則表現出與沒有濾波器狀態幾乎相同的特性，并未因插入而產生失真。
即使觀察輸出信號(1kHz)的頻率光譜，使用片狀磁珠時，高次諧波等級極高，但在VAF中則幾乎與沒有濾波器的情況處于相同等級。從這些結果中可以看出，通過將揚聲器線中的濾波器從片狀磁珠替換為VAF后可減少失真，并且在提升音質方面擁有很好的效果。

圖9VAF201610FA的對輸出THD+N特性以及頻率光譜的測量示例

VLS-AF與VAF的組合可發揮優異的輻射噪音抑制效果

圖10所示為VAF201610FA系列的阻抗-頻率特性以及同時使用VLS-AF與VAF的噪音抑制效果。
噪音強度-頻率特性圖表所示為只使用VLS-AF以及同時使用VLS-AF與VAF時D類放大器的揚聲器線輻射噪音強度測量示例。只使用VLS-AF時，距離達到CISPR Class B標準(紅色虛線)尚有一點距離，但同時使用VLS-AF與VAF時，100MHz～400MHz頻帶中的噪音強度出現顯著降低。
這是因為VAF在100MHz～400MHz的頻帶中擁有較高的阻抗，因此最適合用于抑制D類放大器的噪音。

圖10VLS2016FA的阻抗-頻率特性以及同時使用VLS-AF與VAF的噪音抑制效果

·噪音濾波器VAF系列

輸出2W~20W等級的揚聲器線中VLS-AF+VAF+帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF組合的效果

在輸出2W~20W等級的揚聲器線中，VLS-AF與VAF的組合能夠有效地抑制輻射噪音，但若配合使用帶ESD保護功能的陷波濾波器則能進一步提高該效果。

插入帶ESD保護功能的陷波濾波器后也不會對音質產生不良影響

具有ESD保護功能的陷波濾波器，是具有高效降噪效果且可以保護電路免受ESD（靜電放電）影響的零部件。 帶ESD保護功能的陷波濾波器表現為雙向TVS二極管(齊納二極管)與并聯電容器的等效電路。除了在將侵入的ESD等旁通至地面的情況之外，其主要發揮電容器的作用，因此通過在揚聲器線中與VLS-AF及VAF同時使用，可進一步提升抑制噪音的效果。

圖11中比較了同時使用VLS-AF(LPF用)、VAF、帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF的電路的對輸出THD+N特性，以及無濾波器、VLS-AF、VLS-AF+AVRF、VLS-AF+VAF+AVRF的各類組合的輻射噪音抑制效果。
從圖11的噪音抑制效果比較圖表可以看到，在與VLS-AF同時使用VAF或帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF的情況下，THD+N特性幾乎沒有差異，沒有對音質造成不良影響，而同時使用帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF時，輻射噪音得到了大幅抑制。
為此，帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF不僅可用于抑制ESD，同時還可提高輻射噪音的抑制效果，因此同時使用VLS-AF+VAF+AVRF是能夠帶來各種優勢的最佳解決方案。

圖11 同時使用VAF、LPF、帶ESD保護功能的陷波濾波器的噪音抑制效果

面向D類放大器揚聲器線的運用指南

可運用于D類放大器揚聲器線中的LPF用電感器VLS-AF系列與噪音濾波器MAF系列及VAF系列的運用指南如圖12所示。請配合揚聲器輸出及應用使用產品。

圖12D類放大器揚聲器線用推薦產品(VLS-AF系列、MAF/VAF系列)的運用指南

運用指南:LPF用電感器VLS6045AF系列

運用指南：噪音抑制濾波器MAF/VAF系列

[相關頁面]噪音濾波器選型指南

對麥克風、頭戴式耳機、揚聲器的ESD對策與噪音對策擁有顯著效果的帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF系列的運用指南如圖13所示。

圖13麥克風、頭戴式耳機、揚聲器線用帶ESD保護功能的陷波濾波器的推薦產品運用指南

運用指南：帶ESD保護功能的陷波濾波器AVRF系列

審核編輯：彭菁