D类放大器的发展进程及工作原理
d类放大器原理
d类放大器原理D类放大器是一种数字放大器，其工作原理是将输入信号转换成数字信号后进行放大处理。
与传统的A、B类放大器相比，D类放大器具有高效率、低功耗、小尺寸等优势，因此在音频、视频、无线通信等领域得到了广泛应用。
D类放大器的核心原理是脉宽调制（PWM）。
在D类放大器中，输入信号首先经过模数转换器（ADC）转换成数字信号，然后通过脉宽调制技术将数字信号转换成PWM信号。
PWM信号的特点是占空比与输入信号的幅值成正比关系，即输入信号幅值越大，占空比越大。
接下来，PWM信号经过滤波器（低通滤波器或带通滤波器）进行滤波处理，去除高频成分，得到放大后的模拟信号。
D类放大器的工作原理可以归纳为以下几个关键步骤：1. 模数转换：输入信号经过模数转换器（ADC）将模拟信号转换成数字信号。
模数转换器通常采用采样-量化-编码的过程，将输入信号按照一定的采样频率进行采样，并将采样值量化成数字形式，最后进行编码得到数字信号。
2. 脉宽调制：数字信号经过脉宽调制器，通过比较器和一个固定频率的三角波信号进行比较，生成一系列脉宽随输入信号幅值变化而变化的PWM信号。
脉宽调制的关键是控制占空比，使得占空比与输入信号幅值成正比。
3. 滤波：PWM信号经过滤波器进行滤波处理，去除高频成分，得到放大后的模拟信号。
滤波器可以是低通滤波器或带通滤波器，其目的是去除PWM信号中的高频分量，重新恢复信号的原貌。
4. 输出：经过滤波处理的模拟信号作为放大器的输出信号，通过放大器的功率放大电路进一步放大，最终驱动输出负载。
D类放大器的工作原理基于脉宽调制和滤波技术，通过将模拟信号转换成数字信号，再将其转换成PWM信号，最终通过滤波器将其恢复成模拟信号。
在这个过程中，D类放大器实现了高效率的放大处理，将输入信号以数字方式处理，有效减少了功耗和失真。
总之，D类放大器通过脉宽调制和滤波技术实现了输入信号的高效率放大。
其工作原理基于模数转换、脉宽调制和滤波处理，通过将输入信号转换成数字信号后进行处理，最终输出放大后的模拟信号。
D类功放原理
D类功放原理D类功放是一种高效率的功放电路，广泛应用于音频放大和电力放大领域。
它相对于传统的AB类功放有着更高的效率和更小的失真。
D类功放的基本原理是采用了数字调制技术，将模拟信号转换为数字信号进行处理，然后再将数字信号转换为模拟信号输出。
这种数字调制的过程使得D类功放在输出时能够实现高效率的功率转换。
具体来说，D类功放的工作过程包括三个主要的步骤：采样、调制和过滤。
首先，采样器将输入的模拟信号进行采样，将其转换为离散的数字信号。
采样频率通常选择比输入信号频率高几倍，以保证采样的准确性。
接下来，调制器对采样得到的数字信号进行调制。
D类功放采用的主要调制技术有脉宽调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）。
脉宽调制是通过调节脉冲宽度的方式来表示信号的大小，脉冲频率调制则是通过调节脉冲的频率来表示信号的大小。
调制的过程是根据模拟信号的幅度来确定脉冲的宽度或频率。
最后，经过调制的数字信号经过低通滤波器进行滤波，将高频成分去除，得到模拟输出信号。
低通滤波器的作用是平滑调制后的数字信号，去除掉高频成分，使得输出信号更接近原始模拟信号。
D类功放的优点主要体现在其高效率和低失真上。
由于数字调制和高频开关的使用，D类功放的效率可以达到90%以上，远高于传统的AB类功放。
而且D类功放在调制过程中是将信号数字化处理的，可以避免模拟电路中存在的各种非线性和失真问题，因此输出的信号更加准确和清晰。
然而，D类功放也存在一些问题。
由于其采样和调制的过程，D类功放的输出信号在频谱上会出现调制噪音（PWM噪声）。
这是由于调制过程中的离散性导致的，这部分噪音需要通过滤波器进行滤除。
另外，D类功放对电源的要求较高，要求电源噪声低、电源电压稳定等。
综上所述，D类功放是一种高效率的功放电路，通过数字调制技术实现对模拟信号的转换和处理，具有高效率和低失真的特点。
它在音频放大和电力放大领域有着广泛的应用。
D类功放原理
D类功放原理D类功放是一种高效的功率放大电路，它采用了一种特殊的原理来实现功率放大，其中D代表数字。
与传统的A类、B类和AB类功放电路相比，D类功放能够在更小的尺寸和更低的功耗下提供更高的功率输出。
D类功放的原理基于脉宽调制（PWM）技术，它将输入信号转换为一个具有固定频率的脉冲信号。
这个脉冲信号的宽度（占空比）由输入信号的幅值决定。
如果输入信号的幅值较大，脉冲信号的宽度就会增加；而如果输入信号的幅值较小，脉冲信号的宽度就会减小。
这个脉冲信号经过一个滤波器，将脉冲信号的高频成分滤除，从而得到一个与输入信号幅值相近的模拟输出信号。
D类功放的输出级通常是由一对互补的开关管（通常为N型和P型MOSFET）组成。
在D类功放电路中，当输入信号幅值较小时，开关管处于关断状态，功放输出电路中不会有电流流动。
当输入信号幅值较大时，开关管会进行开启和关闭操作，以传送脉冲信号到输出负载。
这种开启和关闭的操作通常由一个驱动电路来控制，驱动电路接收来自输入信号的PWM 信号，并根据这个PWM信号控制开关管的开闭状态。
开关管的开启和关闭操作使得D类功放的功耗显著降低。
在A类和AB类功放电路中，即使在没有输入信号的情况下，输出级仍然会有一定的静态功耗。
而在D类功放中，输出级在没有输入信号时处于关断状态，功耗接近于零。
这使得D类功放在节能方面具有优势，特别适用于便携式设备和电池供电系统。
此外，D类功放还具有更高的效率。
在传统的功放电路中，输出级的管子会存在一定的导通电阻，导致能量的损耗。
但在D类功放中，开关管处于完全开启和完全关闭状态，几乎没有导通电阻，从而大大减少了能量的损耗。
这使得D类功放的效率可以超过90%以上，而传统功放电路的效率通常在50%到70%之间。
总结来说，D类功放采用了脉宽调制技术，通过开关管的开闭操作将输入信号转换为输出信号。
它具有低功耗、高效率的特点，适用于便携式设备和电池供电系统。
随着电子技术的发展，D类功放在音频和无线通信领域的应用越来越广泛。
D类放大器的发展进程及工作原理
D类放大器的发展进程及工作原理作者：王俊勇李志辉来源：《中国科技博览》2015年第07期[摘要]随着科技的发展和人们对生活质量要求的提高，便携式电子设备正成为一种新的发展趋势。
便携式电子设备大多有音频输出，那就需要有一个音频放大器。
另外它们都是电池供电，单次使用时间和电池寿命也是不可忽视的问题。
在这样的需求下，D类放大器便成了首选，它的特点是能保持在低失真的情况下得到高效率音频输出。
[关键词]D类放大器音频输出 PWM中图分类号：D112 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0301-01一、D类放大器的概念D类功放指的是D类音频功率放大器（有时也称数字功放）。
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。
已经问世多年，与一般的线性A、B、AB类功放电路相比，D类功放有效率高、体积小等特点。
由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路（半桥式和全桥式）和低通滤波器（LC）等四部分组成。
其原理与以前的功率放大器完全不同。
二、D类放大器的发展进程及应用前景随着D类放大器技术越来越成熟及现代社会对高效、节能和小型化的要求，D类放大器的应用会越来越广泛。
D类放大器首次提出于1958年，近些年以逐渐流行起来。
音频放大系统对节能及缩小空间的需求趋势正在成为D类功放市场增长的主要驱动力。
据市场调研公司Gartner预测，2011年D类音频放大器的销售额将从2006年的3.34亿美元增长到6.88亿美元，年增长率为15.6%。
良好的市场前景引发半导体厂商的研发热潮。
目前，美国德州仪器（TI）、美国国家半导体（NS）、ADI、Maxim、恩智普半导体（NXP）、意法半导体（ST）等都已开发出多代方案。
D类放大器的应用非常广泛，凡是需要进行音频放大的设备，都可以采用D类放大器。
所以，从经典的电话机、电视机、收音机、音响设备到现在的手机、MP3、电脑、CD机等都可以采用D类放大器。
D类音频放大器设计：概念、原理和方法(上)
D类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。
那么，什么是D类放大器?它们与其它类型的放大器相比如何? 为什么D类放大器对于音频应用很有意义?设计一个“优质”D类音频放大器需要考虑哪些因素? 美国模拟器件公司(简称ADI公司)D类放大器产品的特点是什么? 本文中试图回答上述所有问题。
D类放大器的优点在传统晶体管放大器中，输出级包含提供瞬时连续输出电流的晶体管。
实现音频系统放大器许多可能的类型包括A类放大器，AB类放大器和B类放大器。
与D类放大器设计相比较，即使是最有效的线性输出级，它们的输出级功耗也很大。
这种差别使得D类放大器在许多应用中具有显著的优势，因为低功耗产生热量较少，节省印制电路板(PCB)面积和成本，并且能够延长便携式系统的电池寿命。
线性放大器、D类放大器和功耗线性放大器输出级直接连接到扬声器(有些情况下通过电容器连接)。
如果输出级使用双极结晶体管(BJT)，它们通常工作在线性方式下，具有大的集射极电压。
输出级也可以用互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管实现，如图1所示。
图1 CMOS线性输出级功率消耗在所有线性输出级，因为产生输出电压VOUT的过程中不可避免地会在至少一个输出晶体管内造成非零的IDS和VDS。
功耗大小主要取决于对输出晶体管的偏置方法。
A类放大器拓扑结构使用一只晶体管作为直流(DC)电流源，能够提供扬声器需要的最大音频电流。
A类放大器输出级可以提供优良的音质，但功耗非常大，因为通常有很大的DC偏置电流流过输出级晶体管(这是我们不期望的)，而没有提供给扬声器(这是我们期望的)。
B类放大器拓扑结构没有DC偏置电流，所以功耗大大减少。
其输出晶体管是以推拉方式独立控制，从而允许高端晶体管为扬声器提供正电流，而低端晶体管吸收负电流。
由于只有信号电流流过晶体管，因而减少了输出级功耗。
但是B类放大器电路的音质较差，因为当输出电流过零点和晶体管在通断状态之间切换时会造成线性误差(交越失真)。
D类功放的设计原理
D类功放的设计原理D类功放，全称为“数字功率放大器”，是一种电子功率放大器的类型，它的设计原理基于数字信号的处理和模拟功率放大电路的协同工作。
相比于传统的A类、B类、AB类功放，D类功放具有更高的功率效率，更小的尺寸和重量，更好的线性度，以及更低的功率损耗。
下面将详细介绍D类功放的设计原理。
1.PWM调制原理D类功放的核心设计原理是采用脉宽调制（PWM）技术。
PWM是一种通过调整信号的脉冲宽度来控制平均输出功率的方法。
D类功放通过将原始的模拟音频信号转换为数字信号，并通过比较器产生一个与模拟信号频率相同的矩形波，然后根据输入音频信号的幅值调整矩形波的脉宽，最后通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。
2.数字信号处理D类功放的设计中需要进行数字信号处理。
首先，输入的模拟音频信号需要经过模数转换器（ADC）转换为数字信号，然后通过数字信号处理器（DSP）进行数字信号的滤波、均衡、增益控制等处理，最后再经过数字模数转换器（DAC）转换回模拟信号。
3.比较器比较器是D类功放中的一个关键组件，用于将模拟音频信号与产生的PWM矩形波进行比较。
比较器的作用是根据输入信号的幅值调整PWM信号的脉宽，从而控制输出功率。
比较器通常由操作放大器和参考电压产生器组成。
4.滤波器在PWM调制之后，需要通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。
滤波器的作用是去除PWM信号中的高频分量，保留音频信号的低频成分。
常见的滤波器类型包括低通滤波器和带通滤波器。
5.输出级D类功放的输出级通常采用开关管（如MOSFET）构成。
开关管的特点是具有较低的开通电阻和较高的关断电阻，从而实现更小的功率损耗和更高的功率效率。
输出级通常由多个开关管组成，根据功率需求可以并联或串联排列。
输出级的设计需要考虑电压和电流的控制，包括过电压和过电流的保护。
6.反馈控制为了提高D类功放的线性度和稳定性，通常需要采用反馈控制。
通过对输出信号与输入信号进行比较，调整PWM信号的脉宽和幅值，以使输出信号尽可能接近输入信号。
d类功放原理
d类功放原理D类功放原理。
D类功放（Class-D Amplifier）是一种高效率的功率放大器，它利用数字调制技术将音频信号转换成脉冲宽度调制（PWM）信号，然后通过功率开关器件进行放大。
与传统的A类、B类功放相比，D类功放具有更高的效率和更小的体积，因此在音响设备、汽车音响和无线通信等领域得到了广泛的应用。
D类功放的工作原理可以简单地分为两个部分，信号调制和功率放大。
首先，音频信号经过模数转换器（ADC）转换成数字信号，然后经过数字信号处理器（DSP）进行数字调制，将其转换成PWM信号。
PWM信号的脉冲宽度与音频信号的幅度成正比，频率与音频信号的频率相同。
这样就实现了对音频信号的数字化处理。
接下来，PWM信号通过功率开关器件（如MOSFET、IGBT）控制输出级的功率开关，将电源电压施加在负载上，从而实现对音频信号的功率放大。
在输出级，PWM信号经过滤波器进行滤波处理，去除高频成分，得到原始的音频信号。
最后，经过放大器输出到扬声器或其他负载上。
D类功放相比传统的A类、B类功放具有很多优点。
首先，D类功放的效率非常高，通常可以达到90%以上，而A类、B类功放的效率只有50%左右。
这意味着D类功放在同样输出功率下，可以减少很多功率损耗，从而减小散热器的尺寸和成本。
其次，D类功放的失真度较低，因为功率开关器件的开关速度非常快，可以更准确地跟随音频信号的变化，减少失真。
此外，D类功放的体积小、重量轻，适合于便携式音响设备和汽车音响系统的应用。
然而，D类功放也存在一些缺点。
首先，由于功率开关器件的开关频率较高，会产生一定的高频谐波，需要进行滤波处理，增加了设计的复杂度。
其次，功率开关器件的开关损耗会产生一定的电磁干扰，需要进行屏蔽和抑制。
另外，D类功放对电源的要求较高，需要较为稳定的直流电源，以保证输出的音频质量。
总的来说，D类功放作为一种高效率、高保真度的功率放大器，已经成为现代音响设备和汽车音响系统的主流选择。
D类功率放大器简介
D类数字功放简介D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。
早先在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地，认为A类功放声音最为清新透明，具有很高的保真度。
但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。
后来效率较高的B类功放得到广泛的应用，然而，虽然效率比A类功放提高很多，但实际效率仍只有50%左右，这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合，仍感效率偏低不能令人满意。
所以，如今效率极高的D类功放，因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视，并得到广泛的应用。
一、D类功放的特点与电路组成1．D类功放的特点（1）效率高。
在理想情况下，D类功放的效率为100%（实际效率可达90%左右）。
B类功放的效率为78.5%（实际效率约50%），A类功放的效率才50%或25%（按负载方式而定）。
这是因为D类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。
无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。
工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。
理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。
（2）功率大。
在D类功放中，功率管的耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合，输出功率可达数百瓦。
（3）失真低。
D类功放因工作在开关状态，因而功放管的线性已没有太大意义。
在D 类功放中，没有B类功放的交越失真，也不存在功率管放大区的线性问题，更无需电路的负反馈来改善线性，也不需要电路工作点的调试。
（4）体积小、重量轻。
D类功放的管耗很小，小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片，大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。
而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC芯片，使得整个D类功放电路的结构很紧凑，外接元器件很少，成本也不高。
2．D类功放的组成与原理D类功放的电路组成可以分为三个部分：PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器。
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Ｄ 类放 大器 的概 念
字 形式 可将 噪声影 响降 到最小 。 对 噪声 抵抗 能力 的增强 是Ｐ ｗＭ相对 于模 拟控
Ｄ 类功放 指 的是Ｄ 类 音频 功率放 大器 （ 有 时也 称数 字功放 ） 。 通 过控 制开 关
制 的一个 优点 ， 从 模拟信 号 转 向Ｐ ＷＭ可 以极 大地延 长通 信距离 。 在接 收端 ， 通 过适 当的Ｒ Ｃ 或Ｌ Ｃ网络可 以滤 除调 制 高频 方波 并将信 号 还原为 模 拟信 号 。
市 场增 长的 主要 驱动力 。 据市 场调研 公 司Ｇ ａ ｒ ｔ ｎ ｅ ｒ ￣ ０ ， ２ ０ １ １ 年Ｄ 类音 频放 大器 的销 售 额将 从２ ０ ０ ６ 年的 ３ ． ３ ４ 亿美 元 增 长ｇ Ｕ ６ ． ８ ８ 亿美 元 ， 年 增 长率为 １ ５ ． ６ ％ 良 好 的市场 前景 引发半导 体厂 商的研 发热 潮。 目前 ， 美 国德州 仪器 （ Ⅱ） 、 美 国 国家 半导 体 （ ＮＳ ） 、 ＡＤ Ｉ 、 Ｍａ ｘ ｉ ｍ、 恩 智普 半导 体 （ ＮＸ Ｐ ） 、 意 法半 导 体 （ ｓ Ｔ ） 等 都 已开 发 出多 代方 案 。 Ｄ 类 放大 器 的应用 非常 广 泛 ， 凡 是 需要进 行音 频放 大 的设备 ， 都可 以采 用
科 学论 坛
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Ｄ 类 放 大 器 的 发展 进 程 及 工 作 原理
王 俊勇 李志辉
（ 中电投沧 州 渤海新 区新 能源 发 电有 限公 司） ［ 摘 要］ 随着 科技 的发 展 和人 们对 生活 质量 要 求的 提 高 ， 便携 式 电子 设备 正成 为一 种 新的 发展 趋 势。 便携 式 电子 设备 大多 有音 频 输出 ， 那 就 需要有 一 个音 频 放大 器 。 另外 它们 都 是 电池 供 电 ， 单次 使用 时间和 电池寿命 也 是不可 忽视 的 问题 。 在这 样 的需 求下 ， Ｄ 类放大 器便 成 了首选 ， 它 的特 点是 能保持 在 低失真 的情 况 下得 到 高效 率音 频输 出 。 ［ 关键 词］ Ｄ 类 放大 器 音频 输 出 Ｐ ＷＭ 中图分类 号 ： Ｄｌ １ ２ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ —９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ７ —０ ３ ０ １ ～ 叭
Ｄ 类放大 器 。 所 以， 从 经典 的 电话机 、 电视机 、 收音 机 、 音 响设备 到 现在 的手 机 、 Ｍ Ｐ３ 、 电脑 、 Ｃ Ｄ 机 等都可 以采 用Ｄ类放 大器 。 但现 在和传 统的模 拟音频 放大器 相 比， Ｄ 类放大 器 的价格 偏 高 。 所 以 目前 主要 用在 大功 率音 频 输出及 便携 式设 备 场合 。 如大 功率 音响设 备 ， 因为 耗 电很 大 ， 所 以非常需 要采用 高效 率的Ｄ 类放 大 器。 还 有一 些 采用 电池 供 电的设备 ， 采用Ｄ 类放大器 后可 以大大 延 长电池 寿命 。 其实， Ｄ 类放大 器不 仅仅局 限于 音频放 大场合 ， 可 以说 ， 凡 是需要 低频 放大 的场 合， 都 可 以用 到Ｄ 类放 大器 。 例 如 在马 达到 驱动 电路 中 。
样， 一 个音 频信号 就变 成 了一系 列宽度 受 到调制 的等 幅脉冲 信号 ， 通过 脉冲 控 制 的大 电流 开关放 大器 ， 把 比较器输 出的Ｐ ｗＭ信号变成 高 电压、 大 电流 的大功 率Ｐ ＷＭ信 号 。
逐渐 流 行起 来。 音 频放 大系统 对节 能及缩 小空 间的需 求趋 势正在成 为Ｄ 类功放
三 Ｄ 类放 大器 的原 理 及基本 组 成 １ 、 脉宽调 制技术 Ｐ Ｗ Ｍ
元件 处于截 止状 态 ， 不 损耗 电能 。 工作 时 ， 放大元 件进 入饱和 状态 ， 只有很 低 的
原来 的音频 信号 并不包 含在 脉冲信 号 的幅度 中 ， 而 是包含 在它 的宽 度 中。 因此 ， 只要 把这个 放大 以后的脉 宽调制信 号 中所包 含 的低频分量 滤 出来就 可 以
得到 放大 以后 的音 频信号 。 这种 放大方 式的效 率是很 高的 ， 无信号 输入 时， 放 大
＝． Ｄ 类放 大器 的发 展 进程 及应 用前 景
随着Ｄ 类放 大 器技 术 越来 越成 熟 及现 代社 会对 高 效 、 节 能和 小 型化 的 要 求， Ｄ 类 放大 器 的应用 会越 来越 广 泛。 Ｄ 类 放大器 首 次提 出于 １ ９ ５ ８ 年， 近 些年 以
体 管 或ＭＯ Ｓ 管导 通时 间 的改变 ， 从 而实现 开关稳压 电源 输 出的改变 。 通 过控 制 开 关 单元 的Ｏ Ｎ ／ Ｏ Ｆ Ｆ， 把模 拟音频 信号 的幅度 调制 成一系 列矩 形脉 冲宽度 。 这
２ 、 Ｄ 类放大 器 的基 本结 构框 图及 其工 作原 理
单元的Ｏ Ｎ／ Ｏ Ｆ Ｆ ， 驱动扬声器的放大器称Ｄ 类放大器 已经问世多年， 与一般的
线性 Ａ、 Ｂ 、 ＡＢ 类功 放 电路 相 比 ， Ｄ 类 功放 有效率 高 、 体 积小 等特 点。 由输入 信号 处 理 电路 开 关信 号形 成 电路 、 大 功率 开关 电路 （ 半桥 式和 全桥 式 ） 和低通 滤 波 器（ Ｌ ｃ） 等 四部分 组成 。 其 原 理与 以前 的功率 放 大器 完全 不 同。
Ｄ类放大器 通过Ｐ ｗＭ脉冲 宽度 调制控 制技术将 输入 的模 拟音频信 号变 换 为数 字脉冲 ， 进 行放 大 。 输 出数字 脉冲信 号 ， 用低 通滤波 器提 取还 原音频 信号 。
所 谓 脉宽 调 制技 术Ｐ ＷＭ（ Ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ Ｗｉ ｄ ｔ ｈ Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 是 一种 模 拟控 制 方 式。 其 根据 相应 载荷 的变化 来调 制晶体 管基极 或ＭＯ Ｓ 管栅 极 的偏置 ， 来 实现 晶