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ZHCUD05 May 2025

2.2.2.1 音频滤波器设计

为了提高音频质量并降低电磁辐射，TAS5441-Q1 需要一个输出滤波器。这些输出滤波器可以使用许多元件，例如，图 2-3 显示了配备共模和差分电容器以及 RC 缓冲器的 LC 重建滤波器。

图 2-3 配备 RC 缓冲器的 D 类放大器 LC 滤波器

RC 缓冲器有助于降低电磁辐射，然而，有许多应用不需要缓冲器。针对该设计进行的辐射发射测试未使用 RC 缓冲器。图 2-4 显示未配备 RC 缓冲器网络的输出滤波器。

图 2-4 D 类放大器 LC 滤波器

在设计输出滤波器时，应将滤波器视为两个单端输出。因此，在以下设计公式中，R_L 被视为 2Ω，而不是 4Ω。二阶巴特沃斯滤波器可提供平坦的通频段响应和合理的急剧滚降。滤波器达到临界阻尼的情况会在以下条件下发生：

方程式 1.

Q = \frac{1}{\sqrt{2}}

C 和 L 的公式可从以下两个等式中推导出。

方程式 2.

Q = R_{L} \times \sqrt{\frac{C}{L}}

方程式 3.

ω_{c}^{2} = \frac{1}{C \times L}

通过选择滤波器的截止频率来选择指示器和电容器。对于音频语音应用，30kHz 或更高频率是一个合理的数字。选择电感的公式如下：

方程式 4.

L = \frac{R_{L} \times \sqrt{2}}{ω_{c}}

方程式 5.

L = \frac{2 Ω \times \sqrt{2}}{2 \times π \times 34 k H z} = 10 μ H

关于电感器的其他注意事项包括通过屏蔽来改善 EMC 性能、饱和电流和低核心损耗。TAS5441-Q1 过流关断保护为 2.4A 至 3.5A。达到电感器饱和电流会使电感降低，因此选择接近或高于关断电流的饱和电平比较安全。为该设计选择的电感器是 VLS6045EX-100M-H，该电感器提供磁屏蔽，具有低直流电阻，并且典型饱和电流为 3.9A。

使用以下公式选择电容器：

方程式 6.

C = \frac{1}{ω_{c} \times R_{L} \times \sqrt{2}}

方程式 7.

C = \frac{1}{2 \times π \times 34 k H z \times 4 \times \sqrt{2}} = 1.66 μ F

为了改善 EMC 性能，可稍微调高电容器以略微降低截止频率。对于此设计，使用 2.2µF 电容器，得到如图 2-5 所示的频率响应。

TIDA-060048 LC 滤波器的频率响应，L = 10µH，C = 2.2µF，R = 4Ω、8Ω BTL

图 2-5 LC 滤波器的频率响应，L = 10µH，C = 2.2µF，R = 4Ω、8Ω BTL

虽然此更改有助于提升 EMC 性能，但会将 20kHz 时的增益降至 2dB，而不是 1dB。必须在音频质量和 EMC 测试之间进行权衡。

为了改善 EMC 性能，可以重新添加 RC 缓冲器，但该设计进行测试时没有添加这些缓冲器。

有关设计公式的完整推导，请参阅 LC 滤波器设计应用报告。