干货分享：工程师教你如何设计D类放大器

　　不幸的是，即使是精心设计AB类放大器也有很大的功耗，因为其中等范围的输出电压通常远离正电源或负电源。由于漏源极之间的电压降很大，所以会产生很大的瞬时功耗IDS×VDS。

　　D类放大器由于具有不同的拓扑结构（见图2），其功耗远小于上面任何一类放大器。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2. D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。

　　图3. 差分开关输出级和LC低通滤波器

　　图4是A类放大器和B类放大器输出级功耗（PDISS）的理想值与 AD1994 D类放大器输出级功耗的测量值的比较。图中的曲线是指给定的音频正弦波信号的输出级功率与扬声器提供的负载功率（PLOAD）之间的关系。其中负载功率相对最大负载（PLOAD max）功率水平归一化，箝位的正弦波信号保证10%总谐波失真（THD）。图中的垂直线表示PLOAD开始箝位的位置。

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