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在這個現(xiàn)代世界中，音頻系統(tǒng)中音頻放大的主要目標是準確地再現(xiàn)和放大給定的輸入信號。而最大的挑戰(zhàn)之一就是擁有高輸出功率，盡可能減少功率損失。D類放大器技術(shù)通過提供高功率，功耗低，重量輕的方式，對現(xiàn)場音響世界產(chǎn)生越來越大的影響。如今，隨著便攜式音樂設備對外部聲音的需求不斷增長，便攜式音樂設備越來越受歡迎。

音頻放大有時是用管式放大器技術(shù)完成的，但這些技術(shù)體積龐大，不適合便攜式電子音響系統(tǒng)。對于大多數(shù)音頻放大需求，工程師選擇使用線性模式的晶體管來創(chuàng)建基于小輸入的縮放輸出。這不是音頻放大器的最佳設計，因為線性操作的晶體管將持續(xù)導通，產(chǎn)生熱量并消耗功率。這種熱量損失是線性模式不適合電池供電的便攜式音頻應用的主要原因。有許多種類的音頻放大器。A，B，AB，C，D，E和F.這些分為兩種不同的工作模式，線性和切換。
線性模式功率放大器 - A，B，AB和C類都是線性模式放大器，其輸出與輸入成正比。線性模式放大器不飽和，完全導通或完全關(guān)斷。由于晶體管總是導通，發(fā)熱并持續(xù)消耗功率。這是線性放大器與開關(guān)放大器相比效率較低的原因。開關(guān)放大器 - D，E和F類是開關(guān)放大器。他們有更高的效率，理論上應該是100％。這是因為沒有能量損耗散熱。

什么是D類放大器？ D類放大器是一個開關(guān)放大器，當它處于“開”狀態(tài)時，它將傳導電流，但是開關(guān)兩端的電壓幾乎為零，因此功耗不會散熱。當它處于“OFF”模式時，電源電壓將通過MOSFET，但由于沒有電流，開關(guān)不消耗任何功率。如果不考慮漏電流，放大器在開/關(guān)轉(zhuǎn)換期間將只消耗功率。D類放大器由以下幾個階段組成： PMW調(diào)制器 一、開關(guān)電路
二、輸出低通濾波器
三、PMW調(diào)制器 我們需要一個稱為比較器的電路構(gòu)建塊。比較器有兩個輸入，分別是輸入A和輸入B.當輸入A的電壓高于輸入B時，比較器的輸出將達到其最大正電壓（+ Vcc）。當輸入A的電壓低于輸入B時，比較器的輸出將達到其最大負電壓（-Vcc）。下圖顯示了比較器如何操作在一個D類放大器。一個輸入（讓它成為輸入A端子）提供要放大的信號。另一個輸入（輸入B）提供有精確產(chǎn)生的三角波。當信號瞬間高于三角波的電平時，輸出變?yōu)檎?。當信號瞬間低于三角波的電平時，輸出變?yōu)樨撝?。結(jié)果是脈沖寬度與瞬時信號電平成比例的一連串脈沖。這就是所謂的“脈寬調(diào)制”，即PWM。

開關(guān)電路 即使比較器的輸出是輸入音頻信號的數(shù)字表示，它也沒有驅(qū)動負載（揚聲器）的功率。這個開關(guān)電路的任務是提供足夠的功率增益，這對放大器是必不可少的。開關(guān)電路通常使用MOSFET來設計。設計開關(guān)電路產(chǎn)生的信號是不重疊的，或者遇到將電源直接接地的問題，或者使用分離電源使電源短路，這一點非常重要。這被稱為直通，但是可以通過向MOSFET引入非重疊的柵極信號來防止這種情況發(fā)生。非重疊時間被稱為死時間。在設計這些信號時，我們必須盡可能縮短死區(qū)時間，以保持精確的低失真輸出信號，但必須足夠長，以保持兩個MOSFET同時導通。還必須降低MOSFET處于線性模式的時間，這有助于確保MOSFET同時工作，而不是同時導通。
對于這種應用，由于設計中的功率增益，必須使用功率MOSFET。D類放大器的高效率使用，但MOSFET具有寄生的內(nèi)置體二極管，將允許電流在死區(qū)時間繼續(xù)自由運轉(zhuǎn)。可以將肖特基二極管并聯(lián)到MOSFET的漏極和源極，以減少通過MOSFET的損耗。這減少了肖特基二極管的損耗比MOSFET的體二極管快，確保體二極管在死區(qū)時間內(nèi)不導通。為了降低高頻損耗，與MOSFET并聯(lián)的肖特基二極管是實用且必要的。這個肖特基保證關(guān)閉前MOFETs上的電壓。MOSFET和輸出級的整體操作類似于同步降壓轉(zhuǎn)換器的操作。開關(guān)電路的輸入和輸出波形如下圖所示。

輸出低通濾波器 D類放大器的最后一級是輸出濾波器，用于衰減和去除開關(guān)信號頻率的諧波。這可以用普通的低通濾波器來完成，但最常見的是電感器和電容器的組合。二階濾波器是需要的，所以我們有一個-40dB /十年滾降。截止頻率的范圍在20kHz到50kHz之間，這是因為人類無法超過20kHz。下圖顯示了二階Butterworth濾波器。我們選擇巴特沃思濾波器的主要原因是因為它需要的元件數(shù)量最少，而且響應平坦，截止頻率很高。 D類放大器的應用 它更適用于便攜式設備，因為它不包含任何額外的散熱器布置。如此便于攜帶。高功率D類放大器已成為標準的多用途消費電子應用，例如電視機和家庭影院系統(tǒng)。