数字D类功放深入分析
d类功放_增益和功率_解释说明以及概述
d类功放增益和功率解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代科技发展的进程中，功率放大器作为一种重要的电子设备，在各个领域中具有广泛的应用。
其中，D类功放作为一种高效率低功耗的功率放大器，近年来受到了越来越多人的关注和研究。
本文旨在对D类功放的增益和功率进行解释说明，并概述其相关概念、特点以及影响因素。
通过对D类功放增益和功率的详细讨论和分析，可以更好地理解该类型功放器件在实际应用中的优势与限制，并对未来的技术发展提出一些建议。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行说明。
除了引言部分外，还包括：功放定义与分类、D类功放增益解释说明、D类功放功率解释说明以及结论与总结。
在第二部分中，我们将介绍功放器件的基本概念和分类，并着重介绍D类功放，在不同应用领域中的具体使用情况。
第三部分将详细讨论D类功放增益的定义、重要性以及其特点。
同时还会探讨如何调节增益以及影响增益的因素。
第四部分将重点解释功率的概念和意义，并着重说明D类功放的功率输出特点。
此外，我们还会讨论容量和负载对功率输出的影响。
最后，第五部分将对D类功放的增益和功率进行综合评价和分析，讨论其在实际应用中的优势与局限，并提出未来技术发展的展望和研究方向建议。
1.3 目的本文旨在对D类功放的增益和功率这两个关键概念进行深入解释和阐述。
通过对这些内容的详细讨论，读者可以更全面地了解D类功放器件的特点、优势和局限性。
同时，我们希望借此机会提醒读者注意增益调节方法以及容量和负载等因素对功率输出产生的影响。
最后，我们也期望能够引起更多人对于D类功放技术未来发展方向的思考，并给予一些相关建议。
通过本文内容，希望能够为读者提供有关该主题领域内基础知识与进一步探索所需的背景信息。
2. 功放定义与分类2.1 功率放大器的概念及作用功率放大器是一种电子设备，用于增加电信号的幅度，从而增强信号的功率。
它在各个领域中广泛应用，包括音频和视频系统、通信系统、雷达系统等。
原来D类功放有这么多你不知道的工作原理及优缺点
原来D类功放有这么多你不知道的工作原理及优缺点D类功放指的是D类音频功率放大器（有时也称为数字功放）。
通过控制开关单元的ON/OFF，驱动扬声器的放大器称D类放大器。
D类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。
已经问世多年，与一般的线性AB类功放电路相比，D类功放有效率高、体积小等特点。
▲ D系列专业数字功放01.D类功放工作原理D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。
此时功放管的线性已没有太大意义，更重要的开关响应和饱和压降。
由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍，且要求保持良好的脉冲前后沿，所以管子的开关响应要好。
另外，整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。
所以，饱和管压降小不但效率高，功放管的散热结构也能得到简化。
若干年前，这种高频大功率管的价格昂贵，在一定程度上限制了D类功放的发展。
现在小电流控制大电流的MOSFET已普遍运用于工业领域，特别是近年来UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上应用，器件的障碍已经消除。
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达到200KHz。
频率过低达到同样要求的THD标准，对无源LC低通滤波器的元件要求就高，结构复杂。
频率高，输出波形的锯齿小，更加接近原波形，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，造价相应降低。
但此时晶体管的开关损耗会随频率上升而上升，无源器件中的高频损耗、射频的聚肤效应都会使整机效率下降。
更高的调制频率还会出现射频干扰，所以调制频率也不能高于1MHz。
同时，三角波形的形状、频率的准确性和时钟信号的抖晃都会影响到以后复原的信号与原信号不同而产生失真。
所以要实现高保真，出现了很多与数字音响保真相同的考虑。
还有一个与音质有很大关系的因数就是位于驱动输出与负载之间的无源滤波器。
该低通滤波器工作在大电流下，负载就是音箱。
严格地讲，设计时应把音箱阻抗的变化一起考虑进去，但作为一个功放产品指定音箱是行不通的，所以D类功放与音箱的搭配中更有发烧友驰骋的天地。
d类功放输出延迟
d类功放输出延迟
D类功放是一种数字放大器，它采用脉宽调制技术，用模拟信号来调制PWM信号，进而实现信号放大。
由于数字信号处理速度迅速，因此D类功放的响应速度比传统的A类和AB类功放更快，输出延迟也更小，实现信号放大的同时保证了音频质量。
D类功放的输出延迟主要是由信号处理和采样引起的。
在DSP信号处理过程中，采样和存储之间的延迟是不可避免的。
因此，D类功放的输出延迟大多在5毫秒以下。
与A类和AB类功放相比，D类功放的输出延迟明显减少，这对于一些对声音延迟有严格要求的场合非常重要。
例如，在演唱会、舞台表演和音乐会等现场表演中，音响设备的输出延迟必须尽可能的小，以确保音乐和歌唱的完美匹配。
此外，在用D类功放进行系统集成时，输出延迟也是一个重要的考虑因素。
输出延迟过大可能会导致系统响应不及时，使得音乐和声音产生“拖尾”效应。
因此，选择合适的D类功放和相应的音响设备可以有效降低系统的延迟效应，提高声音传输的准确性和音质。
总之，D类功放的输出延迟较小，这使得它在一些对声音延迟有严格
要求的场合得到广泛的应用。
在选用D类功放时，需要根据具体的应用场景和设备需求，选择合适的产品和配件，以确保系统的稳定性和音质效果。
数字功放（D类功放）
D类功率放大器设计报告指导老师：王**制作者：张满归制作时间：2010-8-161 引言一般认为，功率放大器根据其工作状态可分为5类。
即A类、AB类、B 类、C类和D类。
在音频功放领域中，C类功放是用于发射电路中，不能直接采用模拟信号输入，其余4种均可直接采用模拟音频信号输入，放大后将此信号用以推动扬声器发声。
其中D类功放比较特殊，它只有两种状态，即通、断。
因此，它不能直接放大模拟音频信号，而需要把模拟信号经“脉宽调制”变换后再放大。
外行曾把此种具有“开关”方式的放大，称为“数字放大器”，事实上，这种放大器还不是真正意义的数字放大器，它仅仅使用PWM调制，即用采样器的脉宽来模拟信号幅度。
这种放大器没有量化和PCM编码，信号是不可恢复的。
传统D类的PWM调制，信号精度完全依赖于脉宽精度，大功率下的脉宽精度远远不能满足要求。
因此必须研究真正意义的数字功放，即全（纯）数字功率放大器。
数字功放是新一代高保真的功放系统，它将数字信号进行功率转换后，通过滤波器直接转换为音频信号，没有任何模拟放大的功率转换过程。
CD唱机（或DVD机）、DAT（数字录音机）、PCM（脉冲编码调制录音机）都可作为数字音源，用光纤和同轴电缆口直接输出到数字功放。
此外，数字功放也具备模拟音频输入接口，可适应现有模拟音源。
国外对数字音频功率放大器领域进行了二三十年的研究。
在20世纪60年代中期，日本研制出8bit的数字音频功率放大器；1983年，国外提出了D类（数字）PWM功率放大器的基本结构。
但是这些功放仅能实现低位D/A功率转换，若要实现16bit、44.1KHz采样的功率放大器。
随着数字信号处理(DSP)和音频数字压缩技术的结合、新型离散功率器件及其应用的发展，使开发实用化的16bit数字音频功率放大器成为可能。
国内外一些从事数字信号处理的技术人员，专门研究音频数字编码技术，在不损伤音频信号质量的情况下，尽量压缩数据库。
经过多次实验，终于将末级功放开关频率由没有压缩数据时的约2.8GHz减至小于1MHz，从而降低了对开关功放管的要求。
d类数字功放共模电感
d类数字功放共模电感
D类数字功放是一种放大器，其效率通常比传统的AB类放大器高得多。
共模电感是一种电子元件，常用于抑制共模噪声。
在D类数字功放中，共模电感通常用于减少电源噪声和其他共模干扰。
共模电感的工作原理是，当两个磁芯线圈的电流方向相反时，磁场相互抵消，从而抑制共模噪声。
这种电感器通常被放置在电源线路上，以减少电源噪声对放大器性能的影响。
此外，共模电感还可以提高D类数字功放的效率。
因为共模电感可以有效地抑制共模噪声，从而减少放大器内部的能量损失，提高其效率。
总之，在D类数字功放中，共模电感是一种重要的元件，可以减少电源噪声和其他共模干扰，提高放大器的效率和性能。
数字d类功放
数字d类功放
数字D类功放是一种新型的数字功放技术，具有高效率、低失真、小尺寸、轻量化等优点。
与传统的A、B类功放相比，数字D类功放的功率效率可以达到90%以上，而传统功放的功率效率仅为30%~50%。
在音频放大器、电视机、手机等产品中广泛应用，成为音频放大器领域的主流技术之一。
数字D类功放的工作原理是将音频信号数字化，然后经过数字信号处理后，再经由PWM数字信号转换器将数字信号转换成相应的PWM 信号，最后通过功率放大器输出电路将PWM信号转换成音频信号。
相比于传统的A、B类功放，数字D类功放的输出信号更加纯净，失真更低，能够更好地还原音频信号。
值得一提的是，数字D类功放的小尺寸、轻量化也使得它在搭载音频系统的汽车、家庭影院等应用领域中具有广泛的应用前景。
在汽车音频系统中，数字D类功放可以减少车载电池的负担，提高能源利用率，同时还能够提供更加清晰、高保真度的音质。
在家庭影院中，数字D类功放能够提供更加逼真、清晰的音效，让用户更加享受高品质的视听体验。
总的来说，数字D类功放作为一种新型的数字功放技术，在音频放大器和其他领域中具有广泛的应用前景。
- 1 -。
D类功放电路介绍入门
D类功放电路介绍入门一、D类功放电路的原理在D类功放电路中，输入音频信号首先经过低通滤波器对信号进行预处理，然后进入比较器进行PWM调制。
比较器根据音频信号的大小与参考电压进行比较，输出相应的PWM信号。
PWM信号经过滤波器进行平滑处理后，即可送入功率放大器输出。
功率放大器是D类功放电路的核心组成部分，它负责接收PWM信号并放大至适合驱动负载的电平。
由于PWM信号的高频特性，功率放大器可以采用开关管如MOSFET等，其开关速度远高于音频信号的频率，能够实现高效的功放输出。
二、D类功放电路的优点与传统的A类功放电路相比，D类功放电路具有以下几个显著的优点。
1.高效率：由于D类功放电路采用了开关管进行功率放大，功放工作时的功耗较低，电路效率可以达到90%以上。
这大大降低了功放的发热量和电能的浪费，使得功放电路更加节能环保。
2.小尺寸：D类功放电路相较于A类功放电路而言，在同样输出功率的情况下，体积更小。
这使得D类功放电路非常适合在有限空间内进行集成和应用，例如手机、车载音响等。
3.输出纹波低：由于PWM信号通过滤波器进行平滑处理，D类功放电路输出的音频信号纹波较小，音质更好，失真更低。
4.低成本：D类功放电路的实现非常简单，所需元件较少，制造成本较低。
这使得D类功放电路在市场上具有竞争力，广泛应用于各种音频设备中。
三、D类功放电路的应用1.音频放大器：D类功放电路能够实现高保真度的音频放大，广泛应用于家庭音响、舞台音响等领域。
2.汽车音响：D类功放电路由于小尺寸和低功耗的特点，广泛应用于汽车音响系统中，提供高质量的音频输出。
3.无线通信：D类功放电路在无线通信设备中的应用越来越广泛，如蓝牙音箱、无线麦克风等。
其高效率和小尺寸的特点，提供了长时间的无线使用时间和良好的音频输出效果。
4.工业控制：由于D类功放电路的高效率和可靠性，它也被用于工业自动化领域的控制电路中，如电机驱动、传感器信号放大等。
总结：D类功放电路是一种采用数字调制的功放电路，具有高效率、小尺寸、输出纹波低和低成本等优点。
D类音频功率放大器分析
D类音频功率放大器分析D类音频功率放大器是一种高效的功率放大器，主要用于音频设备中提供高功率输出。
它的工作原理是在输入信号的周期性周期内，对电流进行开关调制，从而将信号通过高频开关电路进行放大。
与传统的A类、B类和AB类功率放大器相比，D类功率放大器具有更高的效率和较低的功耗。
D类音频功率放大器的基本结构包括输入级、放大级和输出级。
输入级主要负责将信号转换为宽幅脉冲，并将其输入到放大级中。
放大级中的高频电路将宽幅脉冲进行放大，并通过输出级输出到负载上。
输出级一般由功率MOSFET管组成，可以提供高功率输出。
D类音频功率放大器的工作周期包括两个状态：导通状态和截止状态。
在导通状态下，输入信号的正半周期会导致功率MOSFET管导通，负半周期则关断。
而在截止状态下，则正负半周期都会导致功率MOSFET管全部关断。
相比于传统的A类、B类和AB类功率放大器，D类功率放大器具有以下优点：1.高效率：由于D类功率放大器工作在开关状态，其功率损耗相对较小。
因此，其效率可以达到70%以上，远高于传统的功率放大器。
2.低功耗：由于高效率的特性，D类功率放大器的功耗相对较低。
这对于移动设备和电池供电的设备来说非常重要，可以延长电池使用时间。
3.尺寸小巧：D类功率放大器的尺寸相对较小，可集成到小型音频设备中，使其紧凑且易于携带。
4.低发热量：由于功率损耗较小，D类功率放大器产生的热量也相对较少。
这有助于减少设备散热需求，提高设备的可靠性。
然而，D类功率放大器也存在一些缺点：1.输出质量：由于开关调制的特性，D类功率放大器在放大音频信号时，很难完全重现输入信号的准确细节。
这可能导致一些畸变和噪音。
2.上电启动时间：由于开关电路的特性，D类功率放大器在上电启动时需要一定的时间来建立输出电压。
这可能导致一些短暂的音频延迟。
3.EMI干扰：由于高频开关电路的存在，D类功率放大器可能会引入一些电磁干扰（EMI），对周围的其他设备产生不良影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
D类功放电路介绍
传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种，其功率放大器件（电子管、晶体管、场效应管、集成电路等）均工作于线性放大区域，属线性放大器，其效率普遍不高，通常ab类放大器的效率不会超过60%。
采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。
d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲，控制功率管以相应的频率饱和导通或截止，功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。
因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态，功率损耗很小，其效率可达90%以上。
典型的d类功放可提供200w输出，效率达94%，谐波失真在1%~2.8%。
d类功放保真度不如线性放大器，但在很多场合已能满足要求，例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%，满功率输出时小于5%，而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。
另外，d类功放不存在交越失真。
d类开关放大器的概念源于50年前，但因其工作频率至少应为音频信号上限频率（20khz）的4~5倍，早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。
20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosf et，近年来又出现了集成前置驱动电路，如harris公司的hip4080，从而推动了d类功放的实用发展。
d类功放所用的mosfet为n沟道型，因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。
d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成，图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放，它采用了固定频率的占空比调制器，功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。
积分器兼有滤波作用，输出修正信号送占空比调制器，占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)]，用修正信号对三角波进行调制产生调制输出，推动功率管工作。
负反馈应取自低通滤波器之前，否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差（二阶滤波器可能引起180°的相位差），可能引
起电路自激，需采用复杂的相位补偿电路。
驱动功率管的调制信号为占空比随音频输入信号变化的方波，半桥驱动电路以相反的相位驱动两个功率管，一个导通时另一个截止。
采用方波驱动是为了使mosfet尽可能地改变工作状态，减少其处于线性放大区的时间，从而减少热损耗，提高效率。
该电路的效率主要取决于功率管的开关损耗和导通损耗。
输出滤波器将方波转变为放大的音频信号，推动扬声器发声。
图2为全桥驱动d类功放的原理简图。
全桥驱动电路中负载上的电压峰峰值两倍于电源电压，因而可用单电源代替半桥驱动电路中的双电源供电。
全桥驱动与半桥驱动电路工作原理相似，但采用了四个mosfet。
反馈网络中的滤波电路也有所不同，该电路中负载采用浮动接法，需要两个低通滤
波器来消除载波。
四个功率管两两成对工作，为防止短路，驱动电路在关断一对功率管后过一段时间才开启另一对功率管。
全桥中的功率管只需承受半桥中一半的电压，其导通损耗比半桥电路要小，这是因为m osfet导通时的漏源电阻rds(on)与漏源电压bvdss不成线性关系，串联的两个mosfet总的rds(on)比bvds
s增加一倍时单管的rds(on)小。
图２ 全桥驱动d 类功放电路简图功率管的选择需要考虑以下几点：峰值工作电压、工作电流、开关速度、开关损耗、导通损耗。
峰值工作电压和电流决定了mosfet的规格，开关损耗、导通损耗及输出滤波损耗决定了输出级的效率。
计算公式如下vp=(2·p0·zl)1/2 ip=vp/zl例如，要在8ω负载上获得100w输出，vp为40v，ip为5a，考虑到工作电压应留25%的裕量，相应的mosfet规格为50v/5a。
选择内部包含一个具有较短反向恢复时间的二极管的mosfet可减小开关损耗，目前较快的反向恢复时间约100ns。
较低的工作频率、较小的栅—源电容及较高驱动能力的驱动电路都有助于减小开关损耗。
工作频率过低会使输出滤波器的设计变得困难，过高又会导致开关损耗增加并产生射频干扰及电磁干扰，因此选择工作频率时需要综合考虑。
解决了开关损耗问题之后，d类开关放大器的效率主要取决于功率管的导通损耗，换言之，选用rds(on)较小的m osfet可提高放大器的效率。
例如，mosfet的rds(on)为200mω，放大器效率比理想状态下降5%，公式如下δη=2xrds(on)/zl=0.4/8=0.05式中因子2对应于全桥驱动电路。
同样，当rds(on)为80mω时，效率损失只有2%，也就是说效率取决于器件的制造工艺。
图3所示为图2中反馈网络的电路，功率管输出信号经i c1c处理成为反馈信号，其幅值约为输出信号的1/11。
音频输入信号经缓冲放大器ic1b放大，与反馈信号一同送至积分器ic1a，经处理产生修正信号送图3中驱动ic的比较器反相输入端，从而产生调制输出。
图3中还有另一路反馈取自电流采样电阻，驱动ic据此对mosfet作过流保护。
图３ 全桥驱动d类功放反馈网络电路该放大器的输出采用了两个巴特沃斯滤波器为负载提供音频驱动电流，巴特沃斯滤波器保证了全频段内的平滑频响，可使放大器具有良好的动态响应。
图4中四结巴特沃斯滤波器的截止频率为30khz，对250khz载波的衰减为74db，增加阶数或降低截止频率可更有效地消除载波。
巴特沃斯滤波器工作时要求负载为恒定值，而扬声器在高频下将处于失控状态，因此扬声器两端并联
了rc滤波网络补偿，以保证高频时电路的稳定。
图４ 截止频率为30khz的四阶巴特沃斯滤波器该放大器驱动4ω负载输出100w时，信号频率8khz以下的失真（thd+n）不到1%，如图5(a)所示，信号频率超过8khz时，放大器的非线性度增大，thd+n也随之增加，在12khz处达到最大(2. 8%)，超过12khz，输出滤波器开始发挥作用，thd+n也随之下降。
在通常工作的小功率情况下，失真状况有所改善，输出10w时全频带范围内的thd+n小于1.2%，如图5(b)所示。
图５ 带四阶滤波器d类功放失真曲线失真特性通过滤波器及反馈网络的选择加以修改，以适应不同场合的要求。
反馈网络选用高素质的运放、修改补偿电路、提高三角波的线性度这几项措施均有助于降低失真和残余噪声。
在实际应用中，输出滤波器与扬声器的阻抗相匹配可降低放大器的闭环频响，改善放大器的失真特性。