PSRR测量技术探讨及检视D类放大器性能的替代方法

显然PSRR不是测量BTL D类放大器供电抑制的有效方法，那么应该怎么做？现在回头谈谈互调这个名词。设计人员需要测量在播放音频时所产生的互调失真及其对应的THD+N配置。在开始之前，让我们先回顾一下SE架构。在SE架构中，不论是AB类、D类或Z类，都没有BTL架构的抵消作用，这是因为喇叭的其中一端连接放大器，另一端则接地。因此，对于AB 类或D类放大器而言，在SE架构中，传统的PSRR测量都能够确实指出供电噪音抑制的情形。

在进行实验后便能取得一些数据，而藉由下列一系列测量所得的数据，则可分析和比较开放回路及封闭回路I2S放大器的电源纹波IMD。数字1kHz音调注入放大器的输入，而100Hz 的500mVpp纹波信号则注入电源供应。通过音频精准度内建于FFT的功能可取得差动输出的FFT，进而进行观测IMD。

图3显示封闭回路I2S放大器的IMD测量，注意其中的1 kHz输入信号以及几乎不存在的旁波带(sideband)。反馈回路正有效地抑制互调失真。

图3:TAS5706封闭回路互调曲线图

图4显示相同的IMD测量，但是这次是在I2S开放回路放大器进行测量。900 Hz及1.1kHz的旁波带相当明显，因为其中没有抑制IMD的反馈。

图4:开放回路互调曲线图

现在提供一个好消息。在图3及图4中，可以清楚看出电源噪音IMD所产生的效果，不过，就音质而言，IMD是一种很难达到定性的测量方式。进行这种实验时，可选择改为测量 THD+N配置，以下两项测量将依此进行。THD+N是以1kHz数字音频及500mVpp电源纹波进行测量，电源纹波频率则介于50Hz至1kHz之间。

图5显示开放回路放大器在不同电源纹波频率下的THD+N曲线图。红线表示电源供应未出现任何纹波的放大器性能，这是最理想的状态。另一条曲线表示介于50Hz至1kHz之间的纹波频率。当纹波频率增加时，失真对频率带宽的影响也会增加。通过经过良好调节的电源能够达到良好的开放回路性能，不过，这会使得成本提高，对于现今极为竞争的消费性电子产品市场而言，会是一大问题。

图5:开放回路：不同PVCC纹波频率的THD+N与频率

图6显示封闭回路放大器的相同THD+N曲线图。其中反馈抑制了互调失真，因此音频未出现任何纹波噪音。

图6:封闭回路：不同PVCC纹波频率的THD+N与频率

结论

本文回顾了测量PSRR的传统方法，并指出其未能有效测量BTL D类放大器供电纹波效应的原因。BTL输出配置本身的抵消作用加上测量期间未出现任何音频，便产生了错误的读数。这是规格上的重大缺陷，因为供电噪音抑制性能是选择D类放大器时其中一项相当重要的指标，尤其在检视数字输入 (I2S) 封闭回路及开放回路放大器的性能差异时更是如此。若要更正确地了解供电噪音抑制，就必须检查输出出现1kHz音频信号且电源供应出现噪音时的IMD及THD+N情况。本文最后说明封闭回路D类放大器何以能够针对供电噪音进行补偿而开放回路放大器却无法做到。在极为竞争的消费性电子产品市场中，成本是考虑的核心因素，而封闭回路架构能否降低系统成本是相当重要的设计重点。