【正文】 作在負(fù)半周期，從而在負(fù)載上得到一個完整的波形，解決效率與失真的矛盾。有信號時，其中一部分轉(zhuǎn)化為有用輸出功率，信號愈大，輸出給負(fù)載的功率愈多，因此 A 類功放的效率較低 9 B 類放大器 B 類放大器亦稱為乙類放大器， 導(dǎo)通角 θ=90176。由于較小的非線性失真，使得 A 類功率放大器一般都用在較高檔次的音響系統(tǒng)中。如圖 22 所示， A 類放大器的偏置電流 QI 大于輸入電流， Q 點（靜態(tài)偏置點）處于負(fù)載線的中心， A 類功率放大器的靜態(tài)工作點一般選在負(fù)載線的中點，所有輸出器件在輸入信號的整個周期內(nèi)均有電流流過，使其 處于良好的線性工作狀態(tài)。 A 類放大器 A 類功放也被稱為甲類功放，此類功放的導(dǎo)通角 θ=180176。 MOSFET 場效應(yīng)晶體管功放的轉(zhuǎn)換速率可達(dá)到 50～ 70Ⅴ /μ s,即達(dá)到電子管功放同樣的水平 ,因此高音音質(zhì) 非常清晰 ,層次分明。由于晶體管功放的開關(guān)速度 (與轉(zhuǎn)換速率有關(guān)的一個參數(shù) )沒有電子管功放那么快 ,因此它的轉(zhuǎn)換速率也沒有電子管功放那么高。 轉(zhuǎn)換速率低的功率放大器瞬態(tài)響應(yīng)差 ,而轉(zhuǎn)換速率相當(dāng)高 (數(shù)百 V/μ s)的功率放大器 ,穩(wěn)定性差 ,而且還有可能引入噪聲和干擾。衡量放大器的響應(yīng)速度一般是用電壓轉(zhuǎn)換速率。它反映了放大器跟隨能力的大小。 轉(zhuǎn)換速率 功放的轉(zhuǎn)換速率涉及它的高頻性能 ,轉(zhuǎn)換速率越高 ,高音的音質(zhì)越佳。當(dāng) 0? sT 時，相位調(diào)制部分引起的信 號交迭可以忽略，因此 脈沖寬度調(diào)制波可以直接通過低通濾波器進(jìn)行解調(diào)。然而，如果對矩形脈沖作如下近似：脈沖幅度為 A，中心在 t = skT 處， k? 在相鄰脈沖間變化緩慢，則脈沖寬度調(diào)制波 )(txp 可以表示為： ? ? ttnnAtmxTAtx snp???? c os)(s i n2)(1)(100 ?????? （ 22） 其中， ? ?)(1)( 0 tmxTt k ?? ??? 。在系統(tǒng)的輸入端插入一個采樣保持電路可以得到均勻的采樣信號，但是對于實際中 k? skT sT 的情況，均勻采樣和非均勻采樣差異非常小。 6 通過圖 21 的分析可以看出，生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時刻 k? 時的語音信號幅 度值。語音信號如果大于鋸齒波信號，比較器輸出正常數(shù) A，否則輸出 0。圖 21所示為脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的原理框圖和波形圖。 脈沖 寬度調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)，是英文 “ Pulse Width Modulation” 的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 （三） 指標(biāo) 最大輸出功率 輸出功率反映音頻功率放大器的負(fù)載能力，通常音頻放大器廠家會提供產(chǎn)品的在一定工作電壓和額定負(fù)載下 的最大輸出功率。同時諸多公司也己開始或者有計劃向 D 類音頻功放芯片化方向投入大量人力與物力，種種跡象表明，近幾年，國內(nèi)公司在 D 類音頻功率放大器開發(fā)方面將作出突破。 國內(nèi)方面， 1998 年 11 月，成都天奧公司發(fā)布了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 D類音頻功率放大器，并于 2021 年研制出 6 通道專用芯片 DPPC2021，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 90％ 以上，目前，該公司數(shù)字音頻功放 IC 已廣 泛應(yīng)用于 DVD、汽車音響、家庭影院和背投電視等領(lǐng)域。 作為全球 D 類音頻功率放大器行業(yè)的領(lǐng)先公司， TI 于 2021 年 5 月推出較為先進(jìn) 20W 單聲道高功率數(shù)字輸入 D 類音頻放大器 TPA3200D1，該芯片突破傳統(tǒng)的模擬輸入， 向全數(shù)字化功放更進(jìn)一步，該芯片在 18V 電源電壓下推動 80hm 負(fù)載時功率可達(dá) 20W， THD+N 小于 ％ ，效率高達(dá) 85％以上。 目前 D 類音頻功率放大器市場中的主流產(chǎn)品幾乎都來自歐美的各大半 4 導(dǎo)體設(shè)計公司，如美國國家半導(dǎo)體 (National)、德州儀器 (TI)、美信 (Maxim)和 Tripath 公司，此外還有歐洲的意法半導(dǎo)體 (ST)、歐勝 (Wolfon Micro)和飛利浦 (PHILIPS)等， 而包括臺灣在內(nèi)的中國半導(dǎo)體企業(yè)都極少有能夠與他們競爭的產(chǎn)品。直到 1970 年金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管出現(xiàn)后，滿 足了 D 類放大器對高開關(guān)速度和低導(dǎo)通損耗的要求，實現(xiàn)了高性能的開關(guān)器件，這才開發(fā)出寬頻帶 D 類音頻功率放大器， D 類音頻功率放大器從一經(jīng)問世立即顯示出其高效、節(jié)能、數(shù) 字化的顯著特點，引起了電子工業(yè)界的廣泛關(guān)注。從 60 年代起，人們就開始嘗試研制 D 類放大器，最早是想用真空管來研制 D 類放大器，但由于受到真空管在電壓降和電流能力方面的限制，降低了放大器的效率，限制了放大器的輸出。根據(jù)應(yīng)用的不同，功率大小差異很大，從耳機的毫瓦級到 TV或 PC 音頻的數(shù)瓦，再到 “ 迷你 ” 家庭立體聲和汽車音響的幾十瓦，直到功率更大的家用和商用音響系統(tǒng)的數(shù)百瓦以上，大到能滿足整個電影院或禮堂的聲音要求。音頻放大器的目的是在產(chǎn)生聲音的輸出元件上重建輸入的 音頻 信號，信號音量和功率級都要理想 ——如實、有效且失真低。而隨著人們的居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也 逐漸開始興起。 在這種需求的背景下， D類放大器 被開發(fā)出來了 ,它的最大特點就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率 。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機，便攜式 DVD 等等。 2 二、 音頻功率放大器 （ 一） 背景 進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備成為了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢。晶體管功放的最大優(yōu)點是電源轉(zhuǎn)換效率高（ C 類功放最大可達(dá) 55%）、體積小、重量輕、發(fā)熱量不大、生產(chǎn)成本低；缺點是轉(zhuǎn)換效率低、偶次諧波失真大，音質(zhì)和可靠性指標(biāo)都略遜于電子管功放。 目前，音頻功率放大器仍以模擬功放為主流產(chǎn)品，模擬功放經(jīng)歷了數(shù)十年的不斷改進(jìn)和完善，其技術(shù)已發(fā)展到了頂峰。隨著生活水平的提高，人們越來越注重視覺、音質(zhì)的享受，在大多數(shù)的情況下，增強系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促進(jìn)消費者購買產(chǎn)品的一個重要因素。s pass band to 20HZ ~ 20KHZ, the output power 1W, the output signal without significant distortion. Class D amplifier according to the principle of preamp modules were designed, triangular wave generator module, parison module, driver module, H bridge output and the plementary symmetric lowpass filter module. One triangular wave generator and pulse width modulation parator mon form (PWM) module, H bridge output circuit using plementary symmetry drive current, low resistance and good switching characteristics of VMOSFET tube, filter uses two identical fourthorder Butterworth lowpass filter. [Key Words] HighEfficient, Audio, Class D amplifier,Amplifier III 目 錄 一、引言 ............................................................................................................................ 1 二、音頻功率放大器 ........................................................................................................ 2 （ 一）背景 .................................................................................................................... 2 （二）發(fā)展 .........................................................................................