D类功放原理与设计
D类功放是一种利用数字技术来增强音频信号的功率的放大器。

它是
一种以数字方式来放大音频信号的功放，以取代传统的A、B、AB类功放。

相较于传统的类A、B、AB功放，D类功放具有更高的效能和更小的体积。

它的设计原理基于PWM（脉宽调制）技术和一个能将模拟信号转换为数字
信号的模拟-数字转换器（ADC）。

D类功放工作在开关状态，将输入的模拟音频信号转换为数字信号。

这个数字信号经过时钟和滤波器的处理，输出的是一个PWM波形。

PWM波
形有两个状态，即高电平和低电平。

这两个状态之间的切换频率即为PWM
频率。

高电平和低电平的占空比（高电平的时间占总周期的比例）根据输
入音频信号的幅度进行调整。

PWM波形输出通过一个低通滤波器进行平滑处理，得到放大后的音频
信号。

在这个过程中，由于D类功放开关状态的工作，功率损耗很小，效
率非常高，达到了90%以上，远高于传统功放的30%～60%。

D类功放的优势不仅体现在效率上，还包括尺寸小、重量轻、发热量
少等。

这使得D类功放非常适合应用在便携式电子设备、汽车音响和家庭
影院等领域。

另外，由于D类功放的输出波形是PWM波形，因此它对输出
的音频信号几乎没有非线性失真，能够提供高保真的音质。

在设计D类功放时，需要考虑以下几个方面：
首先，要选择合适的ADC和PWM控制器。

ADC应具有高精度和高采样率，能够准确地将模拟信号转换为数字信号。

PWM控制器应具有稳定的时
钟频率，能够产生高质量的PWM波形。

其次，要设计合适的滤波器。

滤波器的作用是平滑PWM波形，去除其
中的高频成分。

设计滤波器时需要考虑的参数有截止频率、阶数和选择合
适的滤波器类型（如二阶有源滤波器）。

另外，还需要设计适当的保护电路。

因为D类功放工作在高频开关状态，过电流、过压和过热都可能对电路造成严重损害。

因此，需要设计过
电流保护电路、过压保护电路和过热保护电路来确保功放的稳定运行和安
全性能。

最后，输出级的功率管选取也是设计D类功放时需要考虑的关键问题。

需要选取具有高可靠性和高功率放大能力的功率管，以保证功放的输出功
率和音质性能。

总而言之，D类功放通过数字技术实现了对音频信号的高效放大，具
有高效、小巧和高保真等优势。

在设计D类功放时，需要考虑ADC、PWM
控制器、滤波器和保护电路的合理选择，以及输出级功率管的选取，以保
证功放的稳定运行和良好的音质性能。