D类数字放大器：高效能音频功率放大技术

"D类数字放大器的设计与制做，对嵌入式数字音频信号处理有指导意义" D类数字放大器是一种高效的功率放大技术，它与传统的模拟放大器有着显著的区别。D类放大器利用脉宽调制（PWM）原理工作，其中放大器管在开关状态下操作，从而极大地提高了能量转换效率。在D类放大器中，当开关管导通时，其内阻接近于零，不消耗功率；而截止时，电流为零，同样不损耗能量。损耗主要来源于转换损耗和I2R损耗，但相比其他类型的放大器，这些损耗已大大降低。 D类放大器可以分为数字D类和模拟D类两种。数字D类常应用于数字音频设备，例如用于CD信号的功率放大。而模拟D类放大器则通常包括前置放大、PWM调制、功率放大和低通滤波四个主要部分。在模拟D类放大器中，PWM调制是核心环节，可以通过专用的PWM调制芯片或者自建的运放比较积分电路来实现。 PWM调制过程涉及到将输入的模拟音频信号转化为宽度可调的脉冲序列，以此来模拟原始信号的幅度信息。有两种常见的PWM调制方案： 1. 使用专门的PWM调制芯片，这类芯片能够方便地产生PWM信号，但可能对电源要求较高，不利于单一5V电源供电，并且生成的PWM信号通常是方波。 2. 自行构建PWM调制器，通常通过运算放大器进行比较和积分操作来生成PWM信号，这种方法灵活性更高，但设计上更为复杂。 D类放大器的高效率使其成为音频应用的理想选择，尤其是在嵌入式系统中，因为它们能够减少散热需求，减小电源尺寸，同时提供高质量的声音输出。在最大功率下，D类放大器的效率可达到80%至90%，远高于传统的AB类放大器。在实际的听音环境中，即使效率降至65%至80%，依然比AB类放大器高出许多，这使得D类放大器在便携式设备和高功率音频系统中非常受欢迎。 D类数字放大器代表了音频功率放大领域的先进技术，其高效能和紧凑设计为音频系统的创新提供了新的可能。对于那些涉及嵌入式数字音频信号处理的研究者和工程师来说，深入理解D类放大器的工作原理和设计方法是至关重要的。