Audioverstärker

Audioverstärker sind Geräte oder Schaltkreise, die Audiosignale verstärken und puffern, um eine niedrige induktive Lastimpedanz zu erreichen. Sie werden in Anwendungen wie etwa leistungsstarken Audiosystemen, Fernsehgeräten, Kopfhörern und Mikrofonen verwendet. Einige Geräte haben eine serielle Schnittstelle für die direkte Steuerung von Parametern durch einen Prozessor. Sie sind auch mit verschiedenen Eingangssignalarten verfügbar, einschließlich analog, Impulsbreitenmodulation (PWM) und einer Reihe von digitalen, branchenüblichen Standardformaten. Beispiele digitaler Formate, die in der Regel unterstützt werden: I²S, Time Division Multiplex (TDM), linksbündig (LJ) und rechtsbündig (RJ).

 

Ein Audioverstärker hat einige Merkmale, die berücksichtigt werden sollten. Verstärker mit digitalen Eingängen unterstützen „Abtastraten“, die von 8 kHz bis zu 192 kHz reichen können. Sie können so entworfen sein, dass sie den digitalen Audiofluss von einem DSP einbinden. Sie können auch ausgefeilte Konfigurationen für Bluetooth-Lautsprecher, Sound Bars, Docking Stations und sogar Sub-Woofer haben. Analoge Eingänge können Single-Ended oder differential sein und einen Vorverstärker, eine Übersteuerungs- und Hochtonerkennung haben. Leistungsverstärker können ein Closed- oder Open-Loop-Design haben und internes Feedback und Strombegrenzung enthalten. Einige Verstärker verfügen über eine Fehler-, Überhitzungs- und Übersteuerungserkennung. Sie sind verfügbar als digitale Ausgangssignale für einen verbundenen Prozessor. Die meisten Audioverstärker haben eine MUTE-Schaltung.

 

Viele Audioverstärker unterstützen mehrere Kanäle. Sie haben in der Regel eine angegebene Ausgabeleistung für einen zusammenhängenden, kontinuierlichen Betrieb in der Lautsprecherimpedanz (zum Beispiel vier Ohm). Sie werden auch für einen bestimmten maximalen Klirrfaktor + Rauschen (THD+N) unter unterschiedlichen Ladungs- und Spannungsbedingungen spezifiziert. Der Versorgungsspannungsdurchgriff muss auch unbedingt berücksichtigt werden, wenn es darum geht, Dröhnen und Rauschen, das von der Stromversorgung gekoppelt wird, zu reduzieren. Viele Kanal-Audioverstärker unterstützen „Bridge-Tied Load“-Konfigurationen, bei denen die Ausgänge kombiniert werden, um eine einzelne Last zu erzeugen und die Ausgabeleistung zu erhöhen. Dies ist wichtig beim Sub-Woofer-Verstärkerdesign.

 

Die meisten Audioverstärker sind auf Leistungsfähigkeit ausgerichtet, um sowohl den Energieverbrauch als auch die Anforderungen an die Größe des Wärmeableiters zu verringern. Analoge Eingangssignale werden in PWM-Wellenformen umgewandelt und an einen „Gate-Treiber“ gesendet, der die hohe kapazitive Last der MOSFET-Verstärkerstufe steuern kann. Die Hochfrequenzschaltung wird durch den Ausgangskreis gefiltert, der auch die natürlichen Tiefpasseigenschaften des Lautsprechers ausnutzt.