D类音频功率放大器
高效率、低失真的D类音频功率放大器
厦门大学硕士学位论文高效率、低失真的D类音频功率放大器姓名：叶春晖申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：冯勇建20090501摘要半导体技术的进步重新唤起了人们对Ｄ类音频功放的兴趣，尤其体现在便携器件等消费电子产品中Ⅲ。
本文对双声道Ｄ类音频功率放大器进行研究，通过使用双边自然采样控制四个状态功率输出开关的脉宽调制技术极大降低了静态功耗，从而将低输入状态下的芯片的效率提高Ｎ９０％。
同时将谐波失真降至０．０３％．并且通过独特的二阶反馈环路增大系统带宽，使系统在２０赫兹ｊ！ｌＪ２００００赫兹的音频范围内具有平坦的响应曲线。
就此本文主要开展了以下研究工作：１．综合考虑器件成本和性能的要求，选取了现代公司的０．６Ｕｍ线宽标准工艺，在保证合理的成本和芯片面积的前提下得到最优化的效率以及相应的输出功率性能。
通过对输出级电路分析计算，确保芯片在该工艺条件下的运行安全性。
２．深入分析计算了以往各种采样技术的特点，设计了双边自然采样控制四个状态功率输出开关的脉宽调制技术作为Ｄ类音频信号调制器的核心技术，提高了系统线性度，极大降低了系统静态功耗。
３．设计独特的二阶反馈环路增大系统带宽。
建立传递函数模型，通过ＭＡＴＬＡＢ分析系统的线性与稳定性。
通过ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真，计算出系统的失真度。
４．设计并全差分结构的运算放大器作为组成音频信号调制器的核心放大器，以得到更高的集成度，并且不需要使用输入耦合电容对。
设计轨到轨的高反应速度的比较器作为脉宽高制信号发生器，从而将信号相移最小化，同时保证系统的稳定性。
５．完成包括Ｄ类音频调制器以及功率输出级在内的整个器件的所有具体电路设计与仿真验证；完成了器件的版图设计、后端生产以及性能测试。
所得到的产品在拥有高达９０％的效率与低至０．０３％的失真度，在效率与失真度方面性能优异，十分符合音频领域的应用要求。
该Ｄ类音频功率放大器的性能良好，拥有极高的效率以及低失真，同时还拥有占空间小，成本低的优势，适合于手机等便携式消费电子产品的音频应用，在国内处于领先地位，具有广泛的市场前景。
5W 单声道高保真 D 类音频功率放大器 PA8157 产品手册说明书
PA8157是一款高保真、高效率、低EMI、免滤波、5W单声道D类音频功率放大器。
PA8157内部集成智能增益控制（AGC）功能，通过检测输出信号的大小智能调整系统的增益，避免了过载对于扬声器的损害，防止了音量过大时破音，提高了听觉体验。
PA8157采用了全差分免滤波PWM调制的系统架构，具有较好的抗干扰能力。
其内部集成的过温保护、欠压保护、过流保护、“咔哒”杂音抑制等功能模块，给PA8157提供了更强壮的鲁棒性，使其拥有了更好的适应能力。
PA8157采用了典型的SOP_8封装。
图1.典型应用图应用蓝牙音箱便携式音响设备玩具特点免滤波D类集成（自动增益控制）AGC功能输出功率5W@2Ω（THD+N=10%，5.3V）工作电压域：2.5V～5.5V低失真THD+N=0.04%@1W，5VPOP声抑制效率最高达88%高PSRR=75dB@217Hz过流、过温、欠压保护全差分/单端输入低噪声70μVrms（GAIN=10V/V）失调电压<20mV静态电流6mA@5V关断电流<0.1μASOP_8封装图2.PA8157封装图管脚定义极限参数注1注1：超出以上所列极限参数，可能造成器件的永久损坏。
以上给出的仅是极限范围，在这样的极限条件下工作，器件的技术指标不予保证。
长期在极限条件下工作，会影响器件可靠性。
R IN=10KΩ，C IN=100nF，T A=25℃，VDD=3.8V，除非有特殊说明图3.谐波失真+噪声 Vs. 输出功率图4.谐波失真+噪声 Vs. 频率图5. 输出功率 Vs. 输入幅度图6. 增益 Vs. 频率图7. 效率 Vs. 输出功率图8. AGC触发时间图9. AGC释放时间图10. PA8157测试原理图PA8157为脉冲输出方式，如图9所示，需要在两个输出各接一个低通滤波器将开关调制频率滤除，然后测量滤波器的差分输出即可得到模拟输出信号，VOP和VON被低通过滤后的差分输出波形和相减后的波形如下图所示。
A、B、AB、D类音频功率放大器
D类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、C类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类放大器给忘掉了，事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一)，甚至还有E 类、F类、G类、H类及S类等(注二)，只是这些类型的电路与D类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)如表一所示:偏压分类A类AB类B类D类理想效率25% 介于A与B类之间78.5% 100%表一各類功率放大器的效率比随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。
因此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。
如图1所示(注三)，在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB类放大。
所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的电子产品。
圖 1 D類及AB 類效率比較A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性围操作，如图2所示，以求放大后的信号不失真。
所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率效益”（Power Efficiency）低，最大只有25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率，极不适合做功率放大。
但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用A类放大器。
图1图2(a)、(b)皆属A类放大器，设计时让V CE=1/2V CC，以求最大不失真围。
注意到V i不输入时仍有0.5V CC/R L的电流流过晶体管，所以晶体管需要良好的散热环境。
D类功率音频放大器的设计
D 类放大器的基本结构D 类放大器的电路共分为三级：输入开关级、功率放大级及输出滤波级。
D 类放大器工作在开关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式。
利用PWM 能将音频输入信号转换为高频开关信号。
通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较，当反相端电压高于同相端电压时，输出为低电平；当反相端电压低于同相端电压时，输出为高电平。
在D 类放大器中，比较器的输出与功率放大电路相连，功放电路采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代双极型晶体管(BJT)，这是因为：(1)功率MOSFET 是一种高输入阻抗、电压控制型器件，BJT 则是一种低阻抗、电流控制型器件。
(2)从二者的驱动电路来看，功率MOSFET 的驱动电路相对简单，BJT 可能需要多达20％的额定集电极电流以保证饱和度，而MOSFET 需要的驱动电流则小得多，而且通常可以直接由CMOS 或者集电极开路TTL 驱动电路驱动。
(3)MOSFET 的开关速度比较迅速，他是一种多数载流子器件，没有电荷存储效应，能够以较高速度工作。
(4)MOSFET 没有二次击穿失效机理，他在温度越高时往往耐力越强，发生热击穿的可能性越低。
他还可以在较宽的温度范围内提供较好的性能。
(5)MOSFET 具有并行工作能力，具有正的电阻温度系数。
温度较高的器件往往把电流导向其他MOSFET ，允许并行电路配置。
而且，MOSFET 的漏极和源极之间形成的寄生二极管可以充当箝位二极管，在电感性负载开关中特别有用。
场效应管有两种工作模式，即开关模式或线性模式。
所谓开关模式，就是器件充当一个简单的开关，在开与关两个状态之间切换。
线性工作模式是指器件工作在某个特性曲线中的线性部分，但也未必如此。
此处的"线性"是指MOSFET 保持连续性的工作状态，此时漏电流是所施加在栅极和源极之间电压的函数。
他的线性工作模式与开关工作模式之间的区别是，在开关电路中，MOSFET 的漏电流是由外部元件确定的，而在线性电路设计中却并非如此。
d类纯后级功放
d类纯后级功放
D类纯后级功放是一种高效、高保真的音频功率放大器，它采用数字信号处理技术，能够提供高达90%以上的转换效率和接近1的功率因数。
与传统的A、B、AB类功放相比，D类功放具有更高的工作效率、更低的能耗和更小的体积，因此在家庭音响、汽车音响等领域得到了广泛的应用。
D类纯后级功放的主要特点是：
1. 高效率：由于采用了数字信号处理技术，D类功放能够将输入的模拟信号转换为数字信号进行处理，从而避免了传统模拟放大器中的失真和能量浪费问题，提高了放大器的效率。
2. 低功耗：由于D类功放的工作频率比传统的A、B、AB类功放高得多，因此其功耗也相应降低了很多。
这使得D类功放在使用相同电源的情况下可以提供更高的输出功率。
3. 小体积：由于D类功放的设计相对简单，没有像传统放大器那样的变压器、电容器等元件，因此其体积相对较小，便于安装和使用。
PWM型D类音频功率放大器的设计
引言D 类放大器是一种具有极高工作效率的开关功率放大器，被放大的信号并非为直接输入信号，而是经采样变换为脉宽变化的开关信号，使功率开关管均处于开关状态。
理想状态下，功率开关管导通没有电压降，关断时没有电流流过，效率可达100%.但实际中，由于受器件限制（如开关速度、漏电流、导通电阻不为零等）和设计上的不完善，其实际效率通常可达到90% 以上，同线性放大器相比，具有较大的优势，目前已经在一些高档产品中得到应用并投放市场。
本文设计的D 类音频功率放大器主要基于以下三个方面考虑：保证高保真度、提高效率和减小体积。
1 D 类音频功放的系统设计本文所设计的D 类音频功率放大器的系统结构如图1 所示。
该放大器结构是基于双边自然采样技术方案实现的，在任一时刻输出所包含的信息量都是单边采样方案的两倍，通过双边自然采样还可以把输出音频信号中大量的失真成分移除到人耳所能感应到的音频带宽范围之外，达到去除D 类音频功率放大器输出端低通滤波器的目的。
图1 D 类音频功率放大器结构系统采用单电源供电，脉冲信号“out1”和“out2”的高低电平分别为VDD 和GND，输入放大级由运算放大器OTA 的闭环结构实现，误差放大器则由运算放大器OTA 与电容Cs 构成。
系统工作时，音频输入信号Vin 首先经过输入放大级后输出两路差分信号，再与反馈信号求和送到误差放大器中产生误差信号VE1、VE2，对三角波载波信号VT 进行调制，输出两路脉冲信号“out1”和“out2”以驱动扬声器发声。
系统包含两个反馈环路，第一个由R1、Rf1 和OTA 组成，用来设置输入放大级和整个D 类音频功率放大器的增益，第二个由R2、Rf2 和后端音频信号处理电路组成，用来减小系统的THD 指数。
在图1 中，对电容Cs 充放电的电流I1、I2 由Vout1、Vout2、Vin、R1、Rf1、R2 和Rf2 共同决定，其中电阻和电容必须具有良好的线性度和匹配性，以获得良好的闭环性能。
ABABD类音频功率放大器教程
ABABD类音频功率放大器教程音频功率放大器是一种用来放大音频信号的设备，可以将信号从输入端放大到输出端，以增加音频的音量和功率。
在市场上，有多种不同类型的音频功率放大器可供选择，包括A类、B类、AB类和D类。
在本篇教程中，我们将详细介绍这四种音频功率放大器的原理和应用。
A类音频功率放大器是最简单的形式之一，它的主要特点是具有很高的音频信号放大增益和线性度。
这意味着A类放大器能够准确地放大输入信号，使输出信号与输入信号保持一致。
然而，由于其设计上的限制，A类放大器在功率转换效率方面表现较差，大部分输入功率会被转化为热量。
因此，A类音频功率放大器通常在对功率转换效率要求不高的应用中使用，例如低功率音频设备和高保真音响系统。
B类音频功率放大器则是一种功率转换效率更高的放大器。
与A类放大器不同，B类放大器会在音频信号的正半周期和负半周期中以交替的方式进行放大。
这意味着在没有信号输入时，B类放大器会自动关断功率输出，从而提高了功率转换效率。
然而，B类放大器也存在一个问题，即在信号切换的瞬间可能会产生失真。
为了解决这个问题，AB类音频功率放大器应运而生。
AB类音频功率放大器是A类和B类放大器的结合，它在效率和线性度之间取得了一个平衡。
AB类放大器的原理是在输入信号小于一些阈值时，采用A类放大器的方式进行放大；而当输入信号大于该阈值时，采用B类放大器的方式进行放大。
这样可以同时保证高功率转换效率和较低的失真。
D类音频功率放大器是一种数字式功率放大器，它通过调制和平滑信号来实现放大效果。
D类放大器的优点是功率转换效率非常高，可以达到90%以上，同时也可以在很小的尺寸内实现高功率输出。
这使得D类放大器成为手机、平板电脑和蓝牙音箱等便携式设备中的理想选择。
总结来说，A类、B类、AB类和D类音频功率放大器都有各自的特点和应用领域。
选择哪种类型的功率放大器取决于具体的需求和预算。
希望本篇教程对你对音频功率放大器有所了解，并帮助你在选择时做出正确的决策。
d类音频放大器介绍及设计
07
结论
D类音频放大器的优势与不足
效率高
D类音频放大器具有很高的能量转换效率，能够有效地减少能源浪费。
动态范围大
D类音频放大器具有较大的动态范围，能够在较大的音量范围内保持音频质量。
D类音频放大器的优势与不足
• 体积小、重量轻：D类音频放大器通常采用集成电路设计， 体积小、重量轻，便于携带和安装。
电磁兼容性设计
电磁兼容性
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。在D类音频放大器设 计中，需要考虑电磁干扰、电磁辐射、静电等电磁兼容性问题，以确保放大器 的稳定性和可靠性。
电磁兼容性措施
为了提高电磁兼容性，可以采取多种措施，如合理布局布线、增加屏蔽、使用 滤波器等。这些措施可以有效降低电磁干扰和电磁辐射，提高放大器的性能和 可靠性。
03
D类音频放大器的特点
效率高
效率高
D类音频放大器采用开关模式工作，理论上效率可以达到100%，相比传统线性放大器，能够显著减少能量损失 和热量产生。
节能
高效率意味着低能耗，有助于减少能源浪费和设备运行成本。
体积小
体积小
由于D类音频放大器内部结构相对简单，不需要像线性放大器那样使用庞大的滤波器和散热器，因此 体积相对较小。
采样率与分辨率
输入的模拟信号需进行采样，转换为数字信号，采样率和分辨率决定了音频的 质量和还原度。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制
将数字信号转换为模拟信号的一种方式，通过调节脉冲宽度 来控制输出电压，实现音频信号的放大。
调制精度与失真
脉冲宽度调制过程中需保持高精度，以降低失真，提高音频 质量。
A、B、AB、D类音频功率放大器
D类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、C类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类放大器给忘掉了，事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一)，甚至还有E 类、F类、G类、H类及S类等(注二)，只是这些类型的电路与D类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)如表一所示:偏压分类A类AB类B类D类理想效率25% 介于A与B类之间78.5% 100%表一各類功率放大器的效率比随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD 及LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。
因此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。
如图1所示(注三)，在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB类放大。
所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的电子产品。
圖 1 D類及AB 類效率比較A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流通，而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作，如图2所示，以求放大后的信号不失真。
所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率效益”（Power Efficiency）低，最大只有25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率，极不适合做功率放大。
但因其高传真度，部分高级音响器材仍采用A类放大器。
图1图2(a)、(b)皆属A类放大器，设计时让V CE=1/2V CC，以求最大不失真范围。
注意到V i 不输入时仍有0.5V CC/R L的电流流过晶体管，所以晶体管需要良好的散热环境。
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。
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目录摘要 (2)第一章引言 (4)第二章音响的基础知识 (5)1、声音的基本特性 (5)2、音响的结构及参数 (5)3、放大器的技术指标 (5)第三章放大器的简介 (8)1、放大器的种类 (6)(1)A类放大器 (6)(2)B类放大器 (6)(3)C类功率放大器 (7)(4)D类功率放大器 (7)2、 D类功率放大器的原理 (8)第四章 D类放大器的设计 (10)1、一般D类功率放大器的组成情况和分类 (10)2、各单元电路的作用介绍 (10)(1)前置放大器 (10)(2)脉冲宽度调制（PWM）电路 (11)(3)三角波发生器 (11)(4)驱动控制电路 (12)(5)H桥式功率放大电路（功率输出电路） (12)(6)输出低通滤波器 (13)(7)负反馈电路 (14)(8)电平指示电路 (15)(9)音频功率放大器的供电电源 (15)3、部分电路的结构 (17)(1)死区校正和全桥驱动 (17)(2)自举 (17)(3)全桥结构 (18)第五章 D类功率放大器的单元电路设计 (20)1前置放大电路 (20)2三角波产生电路 (20)3脉冲调制电路 (21)4驱动控制电路 (22)5功率输出电路 (22)6滤波器电路 (23)7电平指示电路（音量显示电路） (23)8供电电源电路 (24)第六章 D类音频功率放大器的整体电路结构及结论 (25)结论 (26)参考文献 (28)附录 (29)摘要近几十年来在音频领域中，A类，B类，AB类音频功率放大器（额定输出功率）一直占据“统治”地位，其发展经历了这样几个过程：所用器件从电子管，晶体管到集成电路过程；电路组成从单管到推挽过程；电路形式从变压器到OTL，OCL，BTL 形式过程。
其最基本类型是模拟音频功率放大器，它的最大缺点是效率太低。
A类音频功率放大器的最高工作效率为50%，B 类音频功率放大器的最高工作效率为78.5%，AB类音频功率放大器的工作效率则介于两者之间。
但是无论A类，B类还是AB类音频功率放大器，当它们的输出功率小于额定输出功率时，效率就会明显降低，播放动态的语言，音乐时平均工作效率只有30%左右。
音频功率放大器的效率低就意味着工作时有相当多的电能转化成热能，也就是说，这些类型的音频功率放大器要有足够大的散热器。
因此A类，B类，AB类音频功率放大器效率低，体积大，并不是人们理想中的音频功率放大器。
在本文中的D类音频功率放大器的功率器件受一高频脉宽调制信号（PEM）的控制，使其工作在开关状态，理论上其效率可以达到100%，但其不足之出在于会产生高频干扰及噪声，但是若精心设计低通滤波器及合理的选择元器件参数，其音质噪声完全能够满足人们的需求。
本文中具体论述了一种基于晶体管的D类音频功率放大器的设计组成与实现方法。
关键词：D类音频功率放大器；PWM调制器；H桥功率放大器电路。
SummaryIn the audio frequency field in near these decades, As, Bs,and the AB amplifier of power of audio frequency (specified output power ) has been occupying the position of " ruling " all the time，Several pieces of course such as its experience: The devices used are from the electron tube , the course of the integrated circuit that the transistor reaches; The circuit makes up from in charge of recommending the course onlying to; The form of the circuit is from voltage transformer to OTL, OCL, BTL form course. Its most basic type is an analogue audio frequency power amplifier, its greatest shortcoming is that the efficiency is too low. The supreme working efficiency of the A amplifier of power of audio frequency is 50%, the supreme working efficiency of the B amplifier of power of audio frequency is 78. 5%, the working efficiency of the AB amplifier of power of audio frequency lies between the two. But no matter As, Bs or the AB amplifier of power of audio frequency, when their output power is smaller than amount output power, efficiency can reduce obviously, broadcast dynamic language , only 30% about working efficiency have on average at the music. Audio frequency power amplifier weak to is it there is quite a lot of electric energy that is transformed into heat energy when working to mean, that is to say , the amplifiers of power of audio frequency of these types should have enough big radiators. So As, Bs and AB power amplifier weak audio frequency have, heavy volume have, audio frequency power amplifier, people of ideal.In D in the article audio frequency power device , power of amplifier modulate the control of the signal (PEM ) by one high-frequency pulse width originally, make it work in switch state, efficiency its in theory can up to 100%, but a insufficient one its is it is it can produce high frequency interfere and noise to lie in to appear, but if design the low open wave filter and rational choice components and parts parameter meticulously, its tone quality noise can meet people's demands.Keyword: D amplifier of power of audio frequency; PWM modulating device ; Amplifier circuit of power of H bridge.第一章引言全球音视频领域数字化的浪潮以及人们对音视频节能环保的要求，迫使人们尽快研究开发高效，节能，数字化的音频功率放大器。
它应该具有工作效率高，便于与其他数字设备相连接的特点。
模拟功率放大器通过采用优质的元件，复杂的补偿电路，深负反馈，使失真变的很小，但大功率和高效率一直没有很好的解决。
D类音频功率放大器是PWM型功率放大器，它工作于开关状态下，符合上述的要求。
传统的音频功率放大器工作时，直接对模拟信号进行放大，工作期间必须工作于线性放大区，功率耗散较大，虽然采用推挽输出，减小了功率器件的承受功率，但在较大功率情况下，仍然对功率器件构成极大威胁，功率输出受到限制。
此外，模拟功率放大器还存在以下的缺点：电路复杂，成本高。
常常需要设计复杂的补偿电路和过流，过压，过热等保护电路，体积较大，电路复杂。
效率低，输出功率不可能做的很大。
D类开关音频功率放大器的工作基于PWM模式：将音频信号与采样频率比较，经过自然采样，得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例变化的PWM波，然后经过驱动电路，加到功率MOS的栅极，控制功率器件的开关，实现放大，将放大的PWM信号送入滤波器，则还原为音频信号。
D类功率放大器工作于开关状态，理论效率可达100%，实际的运用也可达80%以上。
功率器件的耗散功率小，产生热量少，可以大大减小散热器的尺寸，连续输出功率很容易达到数百瓦。
功率MOS有自我保护电路，可以大大简化保护电路，而且不会引入非线形失真。
对于高电感的扬声设备，在设计电路的时候，是可以省去低通滤波器（LPF），这样可以大大的节省体积和花费。
而且有更高的保真度，这一点，在国外的5V D类音频功率放大器中已经得到了运用，如：TEXAS公司的TPA2002D2。
近几年，国际上加紧了对D类音频功率放大器的研究与开发，并取得了一定的进展，几家著名的研究机构及公司已经试验性地向市场提供了D类音频功率放大器评估模块及技术。
这一技术一经问世立即显示出其高效，节能，数字化的显著特点，引起了科研，教学，电子工业，商业界的特别关注。
不久的将来，D类音频功率放大器必然取代传统的模拟音频功率放大器。
第二章 音响的基础知识1 声音的基本特性音量：它与声波的物理量“振幅”有关，声波的振幅大，人耳就感觉声音响，音量大，反之，则声音轻，音量小，音量的大小是人耳听音的主观感觉。
音调：是人耳对声音调子高低的主观感觉，声调的高低与声音的物理量“频率”对应。
人耳的听觉范围：20Hz —20KHz 称之为可听声，低于20Hz 称为次声，高于20KHz 称为超声，人耳对3KHz —4KHz 的声音最为敏感。