D 类音频放大器设计：概念、原理和方法

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D 类音频放大器设计：概念、原理和方法
D类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。那么，什么是D类放大器?它们与其 它类型的放大器相比如何? 为什么D类放大器对于音频应用很有意义?设计一个"优质"D类 音频放大器需要考虑哪些因素? 本文中试图回答上述所有问题。

音频放大器背景
音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失 真的输入音频信号。音频频率范围约为20 Hz～20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具 有良好的频率响应（当驱动频带有限的扬声器时频率范围减小，例如，低音扬声器或高音扬 声器）。输出功率能力根据应用情况变化范围很宽，从数毫瓦（mW）的耳机，几瓦（W） 的电视（TV）或个人计算机（PC）音频，几十瓦的"迷你"家庭音响和汽车音频，到几百 瓦和几百瓦以上大功率的家用和商用音响系统，以及剧场或音乐厅音响系统。

一种音频放大器的直接模拟实现使用晶体管在线性工作方式下产生一个与输入电压成比例 的输出电压。正向电压增益通常很高（至少40 dB）。如果正向增益是反馈环路的一部分， 那么总的环路增益也会很高。经常使用反馈环路，因为高环路增益可以改善性能，抑制由 于 正向路径中线性误差造成的失真，并且通过增加电源抑制（PSR）减少电源噪声。

D类放大器的优点
在传统晶体管放大器中，输出级包含提供瞬时连续输出电流的晶体管。实现音频系统放大 器 许多可能的类型包括A类放大器，AB类放大器和B类放大器。与D类放大器设计相比较，即 使是最有效的线性输出级，它们的输出级功耗也很大。这种差别使得D类放大器在许多应用 中具有显著的优势，因为低功耗产生热量较少，节省印制电路板（PCB）面积和成本，并且 能够延长便携式系统的电池寿命。

线性放大器、D类放大器和功耗
线性放大器输出级直接连接到扬声器（有些情况下通过电