D类功放原理
来 源: 时 间:2021-10-19

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
。