高保真数字功率放大器设计(12)

高保真数字音频放大器设计

2.1D类音频放大器的原理和方法

D类放大器的拓扑结构如图2，其功耗远小于A类,B类和AB类放大器。D类放大器的输出级在正电源和负电源之间切换从而产生一串电压脉冲。这种波形有利于降低功耗，因为当输出晶体管在不导通时具有零电流，并且在导通时具有很低的VDS，因而产生较小的

功耗IDS×VDS。

图2D类开环放大器框图

由于大多数音频信号不是脉冲串，因此必须包括一个调制器将音频输入转换为脉冲信号。脉冲的频率成分包括需要的音频信号和与调制过程相关的重要的高频能量。经常在输出级和扬声器之间插入一个低通滤波器以将电磁干扰（EMI）减至最小，并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。为了保持开关输出级的功耗优点，要求该滤波器（见图

3）是无损的（或接近于无损）。低通滤波器通常采用电容器和电感器，只有扬声器是耗能元件。

功耗和功率效率的差异在中等功率水平处很大。这对于音频很重要，因为大音量音乐的长期平均功率水平要比达到PLOADmax的瞬时峰值水平低很多（为其1/5到1/20，

取决于音乐类型）。因而，对于音频放大器，[PLOAD=0.1×PLOADmax]是一个合理的平均

功率水平，按照这个功率水平评估PDISS。在这个功率水平，D类放大器输出级的功耗是B

类放大器的1/9，是A类放大器的1/107。

对于10WPLOADmax的音频放大器，1W的平均PLOAD认为是保真音频功率水平。在

这种条件下，D类放大器输出级内部功耗为282mW，对于B类放大器为2.53W，对于A