D类功率放大器简介
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。
全桥d类功放
全桥d类功放
全桥D类功放是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM或PDM 的脉冲信号，然后用PWM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器。
它具有以下特点：
效率高：在多数应用和典型的音乐占空比中，D类放大器的平均效率大约是线性放大器的两倍。
体积小：D类功放的有效率高，体积相对较小。
输出功率大：全桥D类功放可以实现平衡输出，差分方式提供的输出信号是单端方式的两倍，并且输出功率是其四倍。
抑制电源噪声：全桥D类功放提供了更好的电源噪声抑制或PSRR，电源抑制比。
易于连接单极电源：全桥D类功放可以更容易地允许终端用户将放大器连接到单极电源，而不需要输出直流阻塞电容，并可能为设计者节省成本和双极电源的复杂性。
但需要注意的是，虽然利用D类放大器的低功耗优点有力推动其音频应用，但是有一些重要问题需要设计工程师考虑，例如晶体管尺寸的选择等。
同时，为了防止过热危险，需要温度监视控制电路。
D类功率放大器概述20100512王朝均
欢迎大家互相交流！谢谢！ 欢迎大家互相交流！谢谢！
2.功放类型选择 功放类型选择
A类： 25% B类： 78% AB类： 50～70%（消除了交越失真） D类:理论效率100%。(优先选择)
3.根据设计要求，系统组成方框图： 根据设计要求，系统组成方框图 根据设计要求
4 .D 类功率放大器
图
D类音频功率放大器结构图 类音频功率放大器结构图
D类放大器：非线性功率放大器，工作在开关状态。 类放大器：非线性功率放大器，工作在开关状态。 类放大器 理想状态下，功率开关管导通电阻为零，没有电压降， 理想状态下，功率开关管导通电阻为零，没有电压降，关断时电阻为无穷 没有电流流过。因此， 类放大器的工作效率理论上可达到 类放大器的工作效率理论上可达到100%。 大，没有电流流过。因此，D类放大器的工作效率理论上可达到 。 实际应用中受器件限制(如开关速度 漏电流、导通电阻小为零等)和设计 如开关速度、 实际应用中受器件限制 如开关速度、漏电流、导通电阻小为零等 和设计 上的不完善，实际效率通常可达到90%以上。因此同线性放大器相比，具 以上。 上的不完善，实际效率通常可达到 以上 因此同线性放大器相比， 有较大的优势。 有较大的优势。
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氮化镓d类功放
氮化镓（GaN）D类功放指的是利用氮化镓半导体技术制造的D类功率放大器。
氮化镓半导体在射频和微波功率放大器领域具有广泛的应用，其中D类功放是一种高效率的功率放大器类型。
D类功率放大器以其高效率和低失真而闻名，常用于音频放大器、射频通信系统和其他需要高效能的应用场景。
使用氮化镓材料制造D类功率放大器可以提供更高的工作频率、更好的功率密度和更好的热特性。
优点包括：
1. **高效率：** D类功率放大器能够在电源转换方面达到很高的效率，这意味着在输出更高功率的同时减少能源消耗。
2. **低失真：** 在保持较高效率的同时，D类功放能够产生较低的失真，有助于输出信号的准确性。
3. **快速开关特性：** 氮化镓半导体具有优异的开关特性，这使得D类功放器件能够快速切换，减少功耗损失。
氮化镓材料的特性使其成为制造高性能功率放大器的理想选择，尤其是在需要高频率、高功率和高效率的应用中。
利用氮化镓半导体技术制造的D类功率放大器能够为许多领域提供更有效的解决方案，例如通信系统、无线网络、雷达系统、音频设备等。
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。
c类 d类 e类 功放
c类 d类 e类功放
C类、D类和E类功放是指不同类型的音频功放设备。
音频功放
是用来放大音频信号的设备，常见于音响系统、汽车音响等领域。
以下是对C类、D类和E类功放的介绍：
C类功放，C类功放通常指的是A类、B类和C类功放中的C类
功放，它是一种低功耗、高效率的功放类型。
C类功放的工作原理
是利用开关管进行工作，因此可以实现较高的效率，但可能会引入
一定的失真。
由于其高效率，C类功放常被用于便携式音频设备、
低功耗要求的场合。
D类功放，D类功放是一种数字功放，它采用数字PWM（脉宽调制）技术，能够实现非常高的效率和低功耗。
D类功放在音频放大
方面表现出色，能够产生高质量的音频输出，并且通常比传统的A 类、B类功放更轻便。
因此，D类功放在现代音响设备中得到广泛应用。
E类功放，E类功放是相对较新的一种功放类型，它是在D类功
放的基础上发展而来的。
E类功放在效率和音质方面都进行了优化，能够提供更高的效率和更好的音频性能。
E类功放通常具有更小的
尺寸和更轻的重量，因此在一些对音响设备尺寸和重量有限制的场合下具有优势。
总的来说，C类、D类和E类功放都是现代音频放大设备中常见的类型，它们各自具有不同的特点和优势，可以根据具体的应用需求选择合适的功放类型。
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。
d类功放与g类功放
d类功放与g类功放
D类功放和G类功放都是音频功放的类型，它们在音频放大领
域有着不同的特点和应用。
首先来看D类功放，D类功放是数字功率放大器的一种，它的
工作原理是通过对输入信号进行脉冲宽度调制（PWM），然后经过滤
波器滤除掉高频脉冲，最终得到模拟信号输出。
D类功放的优点是
效率高，能够在不牺牲音质的情况下实现较高的功率输出，因此在
功率放大器中得到了广泛的应用。
另外，D类功放还具有体积小、
发热低等特点，适合于一些对功率和体积有要求的应用场合。
而G类功放则是混合功率放大器的一种，它结合了A类功放和
H类功放的特点，能够在保持音质的前提下提供较高的效率。
G类功
放在信号的低功率部分采用A类放大技术，而在高功率部分则采用
H类放大技术，这样既能保证音质，又能提高功率放大的效率。
因此，G类功放在音频放大领域也备受青睐，尤其在高保真音响系统
中得到广泛应用。
总的来说，D类功放和G类功放都是现代音频放大技术的代表，它们分别以高效率和高保真著称，并且在不同的应用场合都有着广
泛的应用前景。
在选择使用哪种类型的功放时，需要根据具体的应用需求和预算来进行综合考虑，以选取最适合的方案。
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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。
电路结构组成如图3.22所示。
第4章 功率放大器·59· 驱动开关式功放PWM 调制器低通滤波器比较器模拟音频输入三角波发生器高频振荡(几百kHz)数字音频输入等比特调制器数字内插滤波器D 类放大PWM 信号LC 网络图3.22 D 类功放的组成其中第一部分为PWM 调制器。
最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。
把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端，另外通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。
当正端上的电位高于负端三角波电位时，比较器输出为高电平，反之则输出低电平。
若音频输入信号为零时，因其直流偏置为三角波峰值的1/2，则比较器输出的高低电平持续的时间一样，输出就是一个占空比为1：1的方波。
当有音频信号输入时，正半周期间，比较器输出高电平的时间比低电平长，方波的占空比大于1：1；音频信号的负半周期间，由于还有直流偏置，所以比较器正输入端的电平还是大于零，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少，方波占空比小于1：1。
这样，比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形，称为PWM （Pulse Width Modulation 脉宽调制）或PDM （Pulse Duration Modulation 脉冲持续时间调制）波形。
音频信息被调制到脉冲波形中，脉冲波形的宽度与输入的音频信号的幅度成正比。
第二部分为脉冲控制的大电流开关放大器。
它的作用是把比较器输出的PWM 信号变成高电压、大电流的大功率PWM 信号。
能够输出的最大功率由负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。
第三部分为由LC 网络构成的低通滤波器。
其作用是将大功率PWM 波形中的声音信息还原出来。
利用一个低通滤波器，可以滤除PWM 信号中的交流成份，取出PWM 信号中的平均值，该平均值即为音频信号。
但由于此时电流很大，RC 结构的低通滤波器电阻会耗能，不能采用，必须使用LC 低通滤波器。
当占空比大于1：1的脉冲到来时，C 的充电时间大于放电时间，输出电平上升；窄脉冲到来时，放电时间长，输出电平下降，正好与原音频信号的幅度变化相一致，所以原音频信号被恢复出来。
D 类功放的工作原理见图3.23。
PWM 调制比较器模拟音频输入三角波发生器PWM 信号+V DD 驱动-V SS LPF L F C F原音频信号波形比较器上的两个波形比较器输出的PWM 信号LPF 后的恢复信号波形（a ）原理简图 （b ）工作波形 图3.23 D 类功放原理图·60·音响设备技术对于数字音频信号输入时，经数字内插滤波器和等比特调制器后，即可得到脉冲宽度与数字音频的采样点数据成正比的PWM信号。
其中数字内插滤波器是在数字音频信号的数据之间再插入一些相关联的数据，以内插方式提高数字音频信号的采样点数（采样频率），等比特调制器是将数字信号的数据大小转换为脉冲的宽度，使输出信号的脉冲宽度与输入数据的大小成正比。
3．D类功放的要求（1）对功率管的要求。
D类功放的功率管要有较快的开关响应和较小的饱和压降。
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，更重要的是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，管子的饱和压降小不但效率高，且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，限制了D类功放的发展，现在小电流控制大电流的MOSFET 已在Hi-Fi功放上得到广泛应用。
（2）对PWM调制电路的要求。
PWM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（三角波的频率应在音频信号频率的10~20倍以上）。
当频率过低时要达到同样要求的THD（总谐波失真）标准，则对无源LC低通滤波器的元件要求就高，结构复杂。
如果三角波的频率高，输出波形的锯齿小，就能更加接近原波形，使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构成低通滤波器，造价相应降低。
但是，晶体管的开关损耗会随频率的上升而上升，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。
而在实际的中小功率D类数字功放中，当三角波的频率达到500kHz以上时，也可以直接由扬声器的音圈所呈现的电感来还原音频信号，而不用另外的LC低通滤波器。
另外在PWM调制器中，还要注意到调制用的三角波的形状要好、频率的准确性要高、时钟信号的抖晃率要低，这些参数都会影响到后面输出端由LPF所复原的音频信号的波形是否与输入端的原音频信号的波形完全相同，否则会使两者有差异而产生失真。
（3）对低通滤波器的要求。
位于驱动输出端与负载之间的无源LC低通滤波器也是对音质有重大影响的一个重要因数。
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。
实际证明，当失真要求在0.5%以下时，用二阶Butterworth最平坦响应低通滤波器就能达到要求。
如要求更高则需用四阶滤波器，这时成本和匹配等问题都必须加以考虑。
近年来，一般应用的D类功放已有集成电路芯片，用户只需按要求设计低通滤波器即可。
（4）D类功放的电路保护。
D类功率放大器在电路上必须要有过电流保护及过热保护。
此二项保护电路为D类功率IC或功率放大器所必备，否则将造成安全问题，甚至伤及为其供电的电源器件或整个系统。
过电流保护或负载短路保护的简单测试方法：可将任一输出端与电源端（Vcc）或地端（Ground）短路，在此状况下短路保护电路应被启动而将输出晶体第4章功率放大器·61·管关掉，此时将没有信号驱动喇叭而没有声音输出。
由于输出短路是属于一种严重的异常现象，在短路之后要回到正常的操作状态必需重置（Reset）放大器，有些IC则可在某一延迟（Delay）时间后自动恢复。
至于过热保护，其保护温度通常设定在150°~160°C，过热后IC 自动关掉输出晶体管而不再送出信号，待温度下降20°C~30°C之后自动回复到正常操作状态。
（5）D类功放的电磁干扰。
D类功率放大器必须要解决AB类功率放大器所没有的EMI （Electro Magnetic Interference，电磁干扰）问题。
电磁干扰是由于D类功率放大器的功率晶体管以开关方式工作，在高速开关及大电流的状况下所产生的。
所以D类功放对电源质量更为敏感。
电源在提供快速变化的电流时不应产生振铃波形或使电压变化，最好用环牛变压器供电，或用开关电源供电。
此外解决EMI的方案是使用LC电源滤波器或磁珠（bead）滤波器以过滤其高频谐波。
中高功率的D类功率放大器因为EMI太强目前采用LC滤波器来解决，小功率则用Bead处理即可，但通常还要配合PCB版图设计及零件的摆设位置。
比如，采用D类放大器后，D类放大器接扬声器的线路不能太长，因为在该线路中都携带着高频大电流，其作用犹如一个天线辐射着高频电磁信号。
有些D类放大器的接线长度仅可支持2cm，做得好的D类放大器则可支持到10cm。
二、D类功放实例下面以荷兰飞利浦公司生产的TDA8922功放芯片为例，对D类功放电路进行介绍。
TDA8922是双声道、低损耗的D类音频数字功率放大器，它的输出功率为2×25W。
具有如下特点：效率高（可达90%），工作电压范围宽（电源供电±12.5V~±30V），静态电流小（最大静流不超过75mA），失真低，可用于双声道立体声系统的放大（SE接法，Single-Ended）或单声道系统的放大（BTL接法，Bridge-Tied Load），双声道SE接法的固定增益为30dB，单声道BTL接法的固定增益为36dB，输出功率高（典型应用时2×25W），滤波效果好，内部的开关振荡频率由外接元件确定（典型应用为350kHz），并具有开关通断的“咔嗒/噼噗”噪声抑制，负载短路的过流保护，静电放电保护，芯片过热保护等功能。
广泛应用于平板电视、汽车音响、多媒体音响系统和家用高保真音响设备等。
1．内部结构与引脚功能TDA8922的内部结构如图3.24所示，包含两个独立的信号通道和这两个通道共用的振荡器与过热、过流保护及公共偏置电路。
每个信号通道主要包括脉宽调制和功率开关放大两个部分。