【文章內(nèi)容簡介】 放現(xiàn)在都有多種專用的IC芯片，使得整個(gè)D類功放電路的結(jié)構(gòu)很緊湊，外接元器件很少，成本也不高。 D類功放的組成與原理D類功放的電路組成可以分為三個(gè)部分：PWM調(diào)制器、脈沖控制的大電流開關(guān)放大器、低通濾波器。 D類功放的組成其中第一部分為PWM調(diào)制器。最簡單的只需用一只運(yùn)放構(gòu)成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運(yùn)放的正輸入端，另外通過自激振蕩生成一個(gè)三角形波加到運(yùn)放的負(fù)輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負(fù)端三角波電位時(shí)，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零時(shí)，因其直流偏置為三角波峰值的1/2，則比較器輸出的高低電平持續(xù)的時(shí)間一樣，輸出就是一個(gè)占空比為1：1的方波。當(dāng)有音頻信號輸入時(shí)，正半周期間，比較器輸出高電平的時(shí)間比低電平長，方波的占空比大于1：1；音頻信號的負(fù)半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時(shí)間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個(gè)脈沖寬度被音頻信號幅度調(diào)制后的波形，稱為PWM（Pulse Width Modulation脈寬調(diào)制）或PDM（Pulse Duration Modulation脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制）波形。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中，脈沖波形的寬度與輸入的音頻信號的幅度成正比。第二部分為脈沖控制的大電流開關(guān)放大器。它的作用是把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率由負(fù)載、電源電壓和晶體管允許流過的電流來決定。第三部分為由LC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的低通濾波器。其作用是將大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。利用一個(gè)低通濾波器，可以濾除PWM信號中的交流成份，取出PWM信號中的平均值，該平均值即為音頻信號。但由于此時(shí)電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來時(shí)，C的充電時(shí)間大于放電時(shí)間，輸出電平上升；窄脈沖到來時(shí)，放電時(shí)間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復(fù)出來?！。╝）原理簡圖 （b）工作波形　D類功放原理圖　　對于數(shù)字音頻信號輸入時(shí)，經(jīng)數(shù)字內(nèi)插濾波器和等比特調(diào)制器后，即可得到脈沖寬度與數(shù)字音頻的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)成正比的PWM信號。其中數(shù)字內(nèi)插濾波器是在數(shù)字音頻信號的數(shù)據(jù)之間再插入一些相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，以內(nèi)插方式提高數(shù)字音頻信號的采樣點(diǎn)數(shù)（采樣頻率），等比特調(diào)制器是將數(shù)字信號的數(shù)據(jù)大小轉(zhuǎn)換為脈沖的寬度，使輸出信號的脈沖寬度與輸入數(shù)據(jù)的大小成正比。 D類功放的要求（1）對功率管的要求。D類功放的功率管要有較快的開關(guān)響應(yīng)和較小的飽和壓降。D類功放設(shè)計(jì)考慮的角度與AB類功放完全不同。此時(shí)功放管的線性已沒有太大意義，更重要的是開關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開關(guān)響應(yīng)要好。另外，整機(jī)的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，管子的飽和壓降小不但效率高，且功放管的散熱結(jié)構(gòu)也能得到簡化。若干年前，這種高頻大功率管的價(jià)格昂貴，限制了D類功放的發(fā)展，現(xiàn)在小電流控制大電流的MOSFET已在HiFi功放上得到廣泛應(yīng)用。（2）對PWM調(diào)制電路的要求。PWM的工作原理圖PWM調(diào)制電路也是D類功放的一個(gè)特殊環(huán)節(jié)，要把20kHz以下的音頻調(diào)制成PWM信號，三角波的頻率至少要達(dá)到200kHz（三角波的頻率應(yīng)在音頻信號頻率的10~20倍以上）。當(dāng)頻率過低時(shí)要達(dá)到同樣要求的THD（總諧波失真）標(biāo)準(zhǔn)，則對無源LC低通濾波器的元件要求就高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如果三角波的頻率高，輸出波形的鋸齒小，就能更加接近原波形，使THD小，而且可以用低數(shù)值、小體積和精度要求相對差一些的電感和電容來構(gòu)成低通濾波器，造價(jià)相應(yīng)降低。但是，晶體管的開關(guān)損耗會隨頻率的上升而上升，無源器件中的高頻損耗、射頻的聚膚效應(yīng)都會使整機(jī)效率下降。更高的調(diào)制頻率還會出現(xiàn)射頻干擾，所以調(diào)制頻率也不能高于1MHz。而在實(shí)際的中小功率D類數(shù)字功放中，當(dāng)三角波的頻率達(dá)到500kHz以上時(shí)，也可以直接由揚(yáng)聲器的音圈所呈現(xiàn)的電感來還原音頻信號，而不用另外的LC低通濾波器。另外在PWM調(diào)制器中，還要注意到調(diào)制用的三角波的形狀要好、頻率的準(zhǔn)確性要高、時(shí)鐘信號的抖晃率要低，這些參數(shù)都會影響到后面輸出端由LPF所復(fù)原的音頻信號的波形是否與輸入端的原音頻信號的波形完全相同，否則會使兩者有差異而產(chǎn)生失真。（3）對低通濾波器的要求。位于驅(qū)動(dòng)輸出端與負(fù)載之間的無源LC低通濾波器也是對音質(zhì)有重大影響的一個(gè)重要因數(shù)。該低通濾波器工作在大電流下，負(fù)載就是音箱。嚴(yán)格地講，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把音箱阻抗的變化一起考慮進(jìn)去，但作為一個(gè)功放產(chǎn)品指定音箱是行不通的，所以D類功放與音箱的搭配中更有發(fā)燒友馳騁的天地。實(shí)際證明，%以下時(shí)，用二階Butterworth最平坦響應(yīng)低通濾波器就能達(dá)到要求。如要求更高則需用四階濾波器，這時(shí)成本和匹配等問題都必須加以考慮。近年來，一般應(yīng)用的D類功放已有集成電路芯片，用戶只需按要求設(shè)計(jì)低通濾波器即可。（4）D類功放的電路保護(hù)。D類功率放大器在電路上必須要有過電流保護(hù)及過熱保護(hù)。此二項(xiàng)保護(hù)電路為D類功率IC或功率放大器所必備，否則將造成安全問題，甚至傷及為其供電的電源器件或整個(gè)系統(tǒng)。過電流保護(hù)或負(fù)載短路保護(hù)的簡單測試方法：可將任一輸出端與電源端（Vcc）或地端（Ground）短路，在此狀況下短路保護(hù)電路應(yīng)被啟動(dòng)而將輸出晶體管關(guān)掉，此時(shí)將沒有信號驅(qū)動(dòng)喇叭而沒有聲音輸出。由于輸出短路是屬于一種嚴(yán)重的異常現(xiàn)象，在短路之后要回到正常的操作狀態(tài)必需重置（Reset）放大器，有些IC則可在某一延遲（Delay）時(shí)間后自動(dòng)恢復(fù)。至于過熱保護(hù)，其保護(hù)溫度通常設(shè)定在150176。~160176。C，過熱后IC自動(dòng)關(guān)掉輸出晶體管而不再送出信號，待溫度下降20176。C~30176。C之后自動(dòng)回復(fù)到正常操作狀態(tài)。（5）D類功放的電磁干擾。D類功率放大器必須要解決AB類功率放大器所沒有的EM