D类功放原理

 

D类功放可以分为3局限 ，1.调制器；2.缩小 器；3.低通滤波器。

第一局限 为调制器，最简朴 的只需用一只运放 组成竞赛 器即可完成。把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入 端，另经过 自激振荡天生 一个三角形波加到运放的负输入 端。当正端上的电位高于负端 三角波电位时，竞赛 器输入 为高电平，反之则输入 低电平。若音频输入 信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2，则竞赛 器输入 的坎坷 电平一连 的时间 一样，输入 就 是一个占空比为1：1的方波。当有音频信号输入 时，正半周时代 ，竞赛 器输入 高电平的时间 比低电平长，方波的占空比大于1：1；负半周时代 ，因为 尚有 直流偏 置，以是 竞赛 器正输入 端的电平照旧大于零，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间 却大为镌汰 ，方波占空比小于1：1。这样，竞赛 器输入 的波形就是一个脉冲宽 度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM（Pulse Width Modulation脉宽调制）或PDM（Pulse Duration Modulation脉冲一连 时间 调制）波形。音频信息被调制到脉冲波形中。

　　第二局限 就是D类功放，这是一个脉冲控制的大电流开关缩小 器，把竞赛 器输入 的PWM信号酿成高电压、大电流的大功率PWM信号。可以 输入 的最大功率有负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决议 。

　　第三局限 需把大功率PWM波形中的声讯息 息恢复 出来。要领很简朴 ，只需求 用一个低通滤波器。但因为 此时电流很大，RC结构 的低通滤波器电阻会耗 能，不行 接纳，必需 运用 LC低通滤波器。当占空比大于1：1的脉冲到来时，C的充电时间 大于放电时间 ，输入 电平上升；窄脉冲到来时，放电时间 长，输入 电平 下降，正好与原音频信号的幅度转变 相分歧 ，以是 原音频信号被恢复出来，见图2。

 

 

浸染 成分 ：

D类功放设计思量 的角度与AB类功放完全不 同。此时功放管的线性已没有太大意 旨 ，更主要 的开照顾 应 和饱和压降。因为 功放管处置赏罚 的脉冲频率是音频信号的几十倍，且要求维持 优秀 的脉冲前后沿，以是 管子 的开照顾 应 要好。另外，零件 的效率全在于管子饱和压降惹起 的管耗。以是 ，饱和管压降小不只 效率高，功放管的散热结构 也能取得 简化。若干年前，这种高频大功 率管的价钱振奋 ，在一定水平 下限 制了D类功放的生长。如今 小电流控制大电流的MOSFET已普遍运用于工业范围 ，特殊 是近年来UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上运用 ，器件的阻碍 已经消弭 。

　　调制电路也是D类功放的一个特殊环节。要把20KHz以下的音频调制成PWM信号，三角波的频率至少 要抵达 200KHz。频率过低抵达 异样 要求 的THD尺度，对无源LC低通滤波器的元件要求就高，结构 严重 。频率高，输入 波形的锯齿小，越发接近 原波形，THD小，而且可以用低数值、小体积和精度要 求相对 差一些的电感和电容来制成滤波器，造价照应 降低。但此时晶体管的开关消耗 会随频率上升而上升，无源器件中的高频消耗 、谢频的取肤效应都市使零件 效率 下降。更高的调制频率还会泛起射频滋扰，以是 调制频率也不行 高于1MHz。

　　同时，三角波形的外形 、频率的准确 性和时钟信号的抖晃都市浸染 到以后回复的信号与原信号分别 而发作 失真。以是 要完成 高保真，泛起了许多与数字声响 保真相反 的思量 。

　　尚有 一个与音质有很大关系的因数就是位于驱动输入 与负载之间的无源滤波器。该低通滤波器事情在大电流下，负载就是音箱。严酷 地讲，设计时应把音 箱阻抗的转变 一同 思量 出来 ，但作为一个功放产品 指定音箱是行欠亨 的，以是 D类功放与音箱的搭配中更有发烧友驰骋的天地。理想 证明 ，当失真要求在0.5%以 下时，用二阶Butterworth最平展 照应 低通滤波器就能抵达 要求。如要求更高则需用四阶滤波器，这时本钱 和婚配 等效果 都必需 加以思量 。