D类放大器
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。
11.D类功率放大器
D类功率放大器一．原理D类功放也称为数字功放，与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态。
传统模拟放大器有甲类、乙类、甲乙类和丙类等。
一般的小信号放大都是甲类功放，即A类，放大器件需要偏置，放大输出的幅度不能超出偏置范围，所以，能量转换效率很低，理论效率最高才25%。
乙类放大，也称B类放大不需要偏置，靠信号本身来导通放大管，理想效卒高达78 5%。
但因为这样的放大，小信号时失真严重实际电路都要略加一点偏置，形成甲乙类功放，这么一来效率也就随之下降。
虽然高频发射电路中还有一种丙类，即C类放大，效率可以更高，但电路复杂、音质更差，音频放大中一般都不采用。
这几种模拟放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中，它按照输入音频信号的大小控制输出的大小，就像串在电源与输出间的一只可变电阻，控制输出，但同时自身也在消耗电能。
D类功放采用脉宽调制（PWM）原理设计，其功放管工作在开关状态。
在理想情况下，功放管导通时内阻为零，两端没有电压，因此没有功率损耗；而截止时，内阻无穷大，电流又为零，也没有功率损耗。
它在实际的工作中的功率消耗所示：主要由两部分构成：转换损耗和I2R损耗。
转换损耗如图1-1当开关式放大器输出在接通和断开之间切换，或断开和接通之间切换时通过线性区域而消耗功率。
在D类功放中开关管如果采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET管），它的开关导通电阻较小一般远远小于1Ω，所以I2R损耗相对来说还是很小的。
当达到最大额定功率时，D类放大器的效率在80％到90％的范围内。
在典型的听音条件下，效率也可达到65％到80％左右，约为AB类放大器的两倍以上。
D类放大器可分为数字D类放大器与模拟D类放大器两类，数字D类放大器一般用于数字音响领域，如CD信号的功率放大。
模拟D类放大器一般可分为前置放大级、PWM调制、功率放大与低通滤波四个部分。
其中PWM调制和功率放大是D类放大器的核心，PWM调制的一般方案有：（1）采用PWM调制芯片产生PWM信号，此类芯片可方便的产生PWM信号，但一般对电源有要求，不利于整机单5v供电，并且很多情况下产生的PWM型号为方波。
d类功率放大器特点
d类功率放大器特点D类功率放大器是一种高效率的功率放大电路，主要用于对高功率信号进行放大。
它的特点是具有高效率、低失真、小尺寸、低成本和高稳定性等优点。
D类功率放大器的高效率是其最显著的特点之一。
传统的A类功率放大器在工作过程中会产生较大的静态功率损耗，而D类功率放大器通过不同的工作方式，使得输出功率信号的平均功率损耗大大降低。
这是因为D类功率放大器在放大过程中，只有输入信号大于某个阈值时，才会开启功率放大器进行放大，而在其余时间内功率放大器处于关断状态，从而大大减少了功率损耗。
D类功率放大器具有较低的失真。
传统的A类功率放大器在放大过程中，由于电流和电压都是连续变化的，会产生较大的非线性失真。
而D类功率放大器采用开关式工作方式，只需要对输入信号进行开关控制，从而有效降低了失真程度。
此外，D类功率放大器还可以通过一些技术手段，如负反馈、预失真等来进一步降低失真。
第三，D类功率放大器具有较小的尺寸。
由于D类功率放大器具有高效率和较低的功率损耗，因此可以采用较小的散热器和功率器件，从而使整个功率放大器的尺寸变小。
这对于一些对空间要求较高的应用场景，如便携式音箱和车载音响等非常有利。
第四，D类功率放大器具有较低的成本。
由于D类功率放大器采用的器件和散热系统相对较小，而且由于其高效率特点，使得其在制造成本上有一定的优势。
这使得D类功率放大器的成本较低，更加适合大规模生产和应用。
D类功率放大器具有较高的稳定性。
由于D类功率放大器采用开关式工作方式，输出信号的稳定性主要取决于开关控制电路的设计和实现。
在现代电子技术的支持下，可以通过采用精确的控制电路和反馈机制，使D类功率放大器具有较高的稳定性，能够在不同的工作条件下保持较好的放大性能。
D类功率放大器具有高效率、低失真、小尺寸、低成本和高稳定性等特点。
它在音频放大、功率放大和无线通信等领域得到了广泛的应用。
随着科技的不断进步和电子技术的不断发展，D类功率放大器还将继续发展和完善，为各种应用场景提供更加高效、稳定和优质的功率放大解决方案。
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。
什么是d类放大器
什么是d类放大器
D 类放大器就是指的D 类功放。
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。
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 类放大器的特征
高效率
以前的模拟放大器的效率停留在50％左右，剩下的50％主要作为热量
被消耗。
D 类放大器的效率相当高，达到80～90％。
不仅不浪费电源，有效地利用电源，还能得到较大的功率输出。
以下是D 类放大器和以前的模拟放大器的效率比较图表。
可以看出D 类放大器明显地高效率。
低发热
效率高，低发热。
以前的高发热模拟放大器，封装大，需要大的散热板，因此需要较大的空间。
而D 类放大器发热少，能作小型封装。
同时，不用散热板，从而能节约空间。
以下是D 类放大器和以前的模拟放大器的能量损失(发热)比较图表。
可以看出D 类放大器明显地能量损失(发热)小。
低消耗电力
D 类放大器，效率高发热少，能减少不必要的功率消耗。
在使用电池和干电池供电的应用中，可保持长时间持续供电。
以下是D 类放大器和以前的模拟放大器的消耗电流比较图表。
可以看出D 类放大器明显地消耗电流少。
.d类功率放大器
D类功率放大器一．原理D类功放也称为数字功放，与模拟功放的主要差别在于功放管的工作状态.传统模拟放大器有甲类、乙类、甲乙类和丙类等.一般的小信号放大都是甲类功放，即A类，放大器件需要偏置，放大输出的幅度不能超出偏置范围，所以，能量转换效率很低，理论效率最高才25%.乙类放大，也称B类放大不需要偏置，靠信号本身来导通放大管，理想效卒高达78 5%.但因为这样的放大，小信号时失真严重实际电路都要略加一点偏置，形成甲乙类功放，这么一来效率也就随之下降.虽然高频发射电路中还有一种丙类，即C类放大，效率可以更高，但电路复杂、音质更差，音频放大中一般都不采用.这几种模拟放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中，它按照输入音频信号的大小控制输出的大小，就像串在电源与输出间的一只可变电阻，控制输出，但同时自身也在消耗电能.D类功放采用脉宽调制（PWM）原理设计，其功放管工作在开关状态.在理想情况下，功放管导通时内阻为零，两端没有电压，因此没有功率损耗；而截止时，内阻无穷大，电流又为零，也没有功率损耗.它在实际的工作中的功率消耗主要由两部分构成：转换损耗和I2R损耗.转换损耗如图1-1所示：图1-1 转换损耗的产生当开关式放大器输出在接通和断开之间切换，或断开和接通之间切换时通过线性区域而消耗功率.在D类功放中开关管如果采用的是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET管），它的开关导通电阻较小一般远远小于1Ω，所以I2R损耗相对来说还是很小的.当达到最大额定功率时，D类放大器的效率在80％到90％的范围内.在典型的听音条件下，效率也可达到65％到80％左右，约为AB类放大器的两倍以上.D类放大器可分为数字D类放大器与模拟D类放大器两类，数字D类放大器一般用于数字音响领域，如CD信号的功率放大.模拟D类放大器一般可分为前置放大级、PWM调制、功率放大与低通滤波四个部分.其中PWM调制和功率放大是D类放大器的核心，PWM调制的一般方案有：（1）采用PWM调制芯片产生PWM信号，此类芯片可方便的产生PWM信号，但一般对电源有要求，不利于整机单5v供电，并且很多情况下产生的PWM型号为方波.（2）自己搭建PWM调制器，采用运放进行比较积分产生PWM信号.1．PWM调制分析（1）从能量的角度来看，在每个t 时间内，正弦波与所对应的脉宽波所包含的能量等，这样调制后得到的脉宽调制波作用在一个惯性系统（RLC ）后，其效果与响应的正弦波相同.（2）从频域角度分析，三角波经过调制得到典型的正弦脉宽调制波形：这种周期信号的频谱对应离散谱，对于信号频率为0f ，载频频率为1f 的调制信号，其频谱主要分布在01,f nf （(1,)n ∈∞）谱线上.当01f f >时，调制信号通过低通滤波器后，载频衰减极大，容易分离出语音信号.2 D 类功放的交越失真理论上D 类功放在信号处理上不存在失真，因为通过PWM 技术已将音频信号的幅度变化转变成等幅脉冲的脉冲宽度变化，音频信号的所有信息都包含在脉宽变化上，即使波形有所畸变也可通过波形校正电路进行校正，以保证还原后音频信号不失真.但事实并非如此，从音频信号的脉宽调制到功率音频信号的输出，每一个环节都可能产生失真，其中危害最大的当数交越失真.（1）PWM 调制与交越失真在音频信号的脉宽调制电路中，由于语音、音乐信号波形的不规则性、不对称性，常需要将时间轴上方的波形和时间轴下方的波形分别进行脉宽调制，虽然不需要考虑AB 类功放的偏置电压，但需考虑推挽管在交替导通时必须有一定的时间间隔，否则会出现两只功率管的直通现象，所以这种电路本身也需要死区.既然存在死区，就不可避免地会产生交越失真.（2）SPWM 调制与交越失真将一个正弦信号直接与一个三角载波比较，可得到SPWM 信号，该信号通过驱动电路去驱动全桥或半桥电路，在正负半周的交界处有较为明显的空档，说明PWM 信号的有些脉冲在经开关的死区时间时丢失了.一般来说，功率管的额定功率越大，最高开关频率就越低.音频信号幅度很小时，调制后对应的脉冲很窄，功率管没有足够高的开关频率，则无法将其分辨出来.信号幅度越低，PWM 脉冲就越窄，交越失真越严重.3．原理方框图一般的脉宽调制D 类功放的原理框图如图1-2所示.图1-3为其各点工作波形示意图，其中（a ）为输入信号；（b ）为锯齿波与输入信号进行比较的波形；（c ）为调制器输出的脉冲（脉宽波形）；（d ）为功率放大器放大后的脉宽脉冲；（e ）为低通滤波后的放大信号.图1-2 D 类功放原理方框图图1-3 各点波形二． 具体电路根据图1-2采用模拟PWM 调制的类功放原理方框图，所设计的具体电路如下（根据第五届全国大学生电子线路设计大赛的D 题要求）：1．三角波产生电路：三角波是对输入音频信号进行抽样的载波，因为音频信号频率是从20Hz 到20kHz ，为了达到较好的还原效果，三角波频率应该远大于音频.综合考虑保真度及整机复杂度，在这里三角波的频率选取150k ，利用双运放NE5532来完成三角波产生电路.前一级运放构成施密特触发器，输出为高电平为VCC 低电平为零的方波.后一级运放与C 构成积分器，当前一级产生的方波占空比为50％时，输出为上升下降时间相等的三角波.因为PWM 调制时，要求三角波与输入信号的直流电平一致，所以这里用电位器来调节其直流电平.电路图如图2-1所示. 三角波的幅值为：V V V cc out 45.022020=⨯=三角波的频率为：kHz CR R R f 1594312==图2－1 三角波产生电路2．前置放大电路：因为输入的音频信号幅度比较小，所以要先前置放大再与三角波进行比较.通过调节反馈电阻的大小就可以实现增益0到20倍可调.因为整个功率放大电路都使用5v 供电，而输入信号有正有负，所以在输入端要对信号加上2.5v 的直流偏置.电路图如图2-2所示.图2－2 前置放大电路3．PWM 调制电路：利用高精度的比较器LM311对输入信号和三角波进行比较，通过调节同相端的电位器可以调节输入信号的直流电平，必须保证输入信号与三角波的直流电平相等，才能使最终经滤波后得到的波形不失真.因为LM311的输出端是集电极开路结构，所以必须加上拉电阻.电路图如图2-3所示.图2－3 比较电路4．驱动电路：从PWM调制器出来的PWM波形的上升下降时间有点大，所以要通过非门来整形.如果直接将非门输出的信号接到场效应管的栅极，电压会被拉低，所以要加三极管来驱动.通过非门并联的方式来增加电流来驱动三极管的基极，三极管的射极输出再来驱动场效应管.电路图如图2-4所示.图2－4 驱动电路5．H桥开关功放及低通滤波器：四个场效应管驱动一大电流进入低阻抗感性负载，场效应管轮流成对导通，当一对导通时另一对就截止；为了避免两对场效应管同时处于导通或截止状态，电路应该保证一对场效应管导通和另一对场效应管截止不会重叠，这就要求从前面的驱动电路出来的信号上升下降时间很短.受调制的方波总是使功率开关管尽可能快的改变状态，缩短了场效应管工作在线性工作区的时间，使效率大大提高.滤波器的作用是滤除载波，使输入的音频信号完全通过.所以设计滤波器要使20到20kHz的通频带尽可能平坦，150k的载波要衰减尽可能大.在这里使用的是四阶巴特洛斯滤波器，它具有高频衰减快的优点，通过PSPICE软件模拟后，最后确定C1＝1uF，C2＝0.68uF，L1＝22uH，L2＝47uH.电路图如图2-5所示.图2－5 H桥互补对称输出、低通滤波电路6．信号变换电路：电路要求将双端转换为单端输出，在这里用运放OP07可以满足20k的带宽要求.在这里取R1＝R2＝R3＝R4＝22k，使增益为1.电路图如图2-6所示.图2－6 信号变换电路三．总结近年来,由于便携式音频设备、计算机多媒体设备以及汽车音响的迅速发展,对功率放大器的效率和体积提出了非常高的要求.Ｄ类放大器由于工作在开关状态,效率可高出线性放大器2～3倍,因此能极大地降低能源损耗,减小放大器体积,在体积、效率和功耗要求较高的场合具有很大的优势.并且随着器件工艺水平的提高，D类放大器在成本上也已经可以接受.。
A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器
1、A类功放（又称甲类功放）A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。
当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。
当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。
但这种设计有利有弊，A类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。
当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。
A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足以补偿它的缺点。
A类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。
因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。
一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。
所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加，售价也较贵。
一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。
2、B类功放（乙类功放）B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。
当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。
纯B类功放较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙。
B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A 类机低，容许使用较小的散热器。
乙类功放通常的工作方式分为OCL和BTL，BTL可以提供更大的功率，目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路。
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D类放大器D类放大器D类放大器，是通过控制开关单元的ON/OFF，驱动扬声器的放大器。
D类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。
D类放大器在过去的几代产品中，已经得到了巨大的发展，系统设计者极大地改善了系统的耐用性，并提高了其音频质量。
目录实际上，对大多数应用者而言，使用这些放大器所带来的好处已经远远超过了它们的不足。
在传统D类放大器中，用控制器将模拟或数字音频信号在被集成到功率后端设备中的功率MOSFET MOSFET管放大之前，转换成PWM PWM信号。
这些放大器效率很高，使用很小的散热器或根本不需要散热器，且降低了对电源输出功率的要求。
然而，与传统的A/B类放大器相比，它们本身也存在固有的成本、性能和EMI EMI方面的问题，解决这些问题就是D类放大器的发展新趋势。
降低EMI自从D类放大器诞生以来，由于其自身的轨对轨（rail-to-rail）供电开关特性，而引起的大量辐射EMI，就一直困扰着系统设计者，这将使设备无法通过FCC FCC和CISPR CISPR认证。
在D类调制器中，通过将音频信号与高频固定频率信号比较，并将结果在固定频率的载波上调制，数字音频信号被转换成了PWM信号。
形成的信号是可变脉宽的固定载波频率（通常在几百kHz），然后由高压功率MOSFET 对这些PWM信号进行放大，放大后的PWM信号再通过低通滤波器去掉载频，恢复出原始基带音频信号。
虽然这种拓扑结构很有效，但它也导致一些不希望的后果，如大量的辐射EMI。
由于调制器采用固定频率载波，因此将产生基载波的多次谐波辐射。
而且，由于PWM信号自身的开关特性，过冲/下冲和振铃将产生固定比率的高频（10～100MHz的范围）辐射EMI。
为了压制辐射EMI，最新一代PWM调制器发展的趋势是采用扩展频谱调制技术。
扩展频谱调制技术用于在更大的带宽内扩展开关PWM信号的频谱能量，而不改变原始音频的内容。
一个改进传统调制器高辐射EMI的有效方法是改变PWM开关信号的两个边沿，如图1所示。
信号以载波频率为中心，但任何一个边沿都不是按周期重复的。
这不仅维持了固定载波频率，而且由于边沿不是以固定比率跳变的，载波频率上的辐射能量就得到了极大的降低。
改善音频质量和性能优良的A/B类放大器相比，D类放大器的音频性能是很差的，不仅失真大，而且动态范围窄。
所以，当前D类放大器的设计者就必须改进其性能。
通过集成高性能采样率转换器（SRC）和Δ-Σ处理技术，新一代解决方案使失真（THD+N）得到了更大的改善，而且动态范围也超过了100dB。
目前，D类放大器的一个噪声源是音频采样时钟的抖动。
而时钟通常是由SOC（MPEG解码器和DSP等）产生的，即使很小的抖动也能迅速地影响到常规D类放大器的性能，因为音频时钟是与调制器的输出时钟关联的。
解决这个问题的一个方法是采用SRC SRC技术。
因为SRC使用本地稳定的时钟源来同步数字音频的时钟，例如石英晶体振荡器，所以调制器的输出抖动实际上与其他音频时钟是独立的、不相关的。
SRC的另一个优点是无论输入音频的采样率如何波动，其输出开关比率都是固定的，这一点与基于PLL的调制器不同。
当音频输入源改变或输入时钟缺失时，SRC也通过消除可听见的噪声改善了系统的耐用性。
与目前的高端DAC DAC所采用的技术类似，通过集成高阶Δ-Σ处理技术，D类放大器的音频质量也得到了改善。
基于Δ-Σ技术的调制器采用可以降低调制误差的内部反馈。
通过减小采样误差，调制器可以改善输出失真，从而获得更好的音质。
降低系统成本为了追求D类放大器更低的成本，设计者在功率放大级采用半桥放大拓扑结构，以达到降低复杂性和减少物料成本的目的。
因为半桥结构输出通常是全桥的一半，功率MOSFET和外部滤波器件的数量也就减少一半。
这也增加了后端设备单位功率通道数的数量。
然而，半桥放大器在输出端也需要一个隔直电容，而且对供电干线上的噪声也是极其敏感的。
在启动时，隔直流电容必须被充电到偏置点（高压供电干线电压的一半）。
如果输出信号没有从地电位上升到偏置点，就会在扬声器中产生很大的“噗”声（开机冲击声）。
新型的D类放大器采用预充电电容使启动时扬声器保持无声。
使扬声器在隔直电容充电时保持无冲击声的方法之一是使用数字电压提升技术，也就是使PWM占空比从非开关状态缓慢增加到50％。
这将不会在扬声器中产生较大的“噗”声，但由于MOSFET开关时产生大量的瞬态电流，扬声器也不是没有声音的。
使扬声器在隔直电容充电时保持无冲击声的另一种方法是模拟电压提升技术。
在这种类型的电压提升过程中，一个电流源将电容充电到偏置点。
一旦电容两端的电压达到偏置点，电流源就会关闭。
电源反馈由于半桥是单端拓扑结构，就不存在差分全桥拓扑结构中的共模抑制。
在一个全桥放大器中，由于放大器的差分输出是从同一个电压源供电的，公共电压源上的噪声将在输出端抵消。
在半桥拓扑结构中，放大器供电电源上的任何交流纹波噪声都将直接耦合到输出端。
由于半桥拓扑结构对电源供电噪声的敏感，常常需要提供供电抑制反馈（PSR）电路来进行降噪。
模拟D类放大器有许多本身固有的PSR PSR特性，而完全的数字D类放大器则没有。
在目前的数字PSR方案中，通常采用一个外部的ADC来监视放大器的供电电源。
反馈和噪声抵消处理是在调制器的数字域中进行的。
有些制造商仅将这种反馈方法用于补偿那些降低系统性能的从供电干线上耦合进PWM输出端的交流噪声的影响。
另外一些制造商也将其用于补偿由于负载变化而引起的直流供电电压的改变（电压降落），例如，低音单元（超重低音扬声器）所需要的快速浪涌电流，或者供电线路的电压波动。
交流和直流器件中PSR反馈所带来的优点已经扩展到了全桥放大器，并改善了目前多通道家庭影院放大器中通道间的隔离，在串扰和线路电压改变到达输出之前有效地抵消了它们。
编辑本段音频放大器背景d类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。
音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平，在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
音频频率范围约为20 hz～20 khz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应（当驱动频带有限的扬声器时频率范围减小，例如低音扬声器或高音扬声器）。
输出功率能力根据应用情况变化范围很宽，从数毫瓦（mw）的耳机，几瓦（w）的电视（tv）或个人计算机（pc）音频，几十瓦的“迷你”家庭音响和汽车音频，到几百瓦和几百瓦以上大功率的家用和商用音响系统，以及剧场或音乐厅音响系统。
一种音频放大器的直接模拟实现使用晶体管在线性工作方式下产生一个与输入电压成比例的输出电压。
正向电压增益通常很高（至少40 db）。
如果正向增益是反馈环路的一部分，那么总的环路增益也会很高。
经常使用反馈环路，因为高环路增益可以改善性能，抑制由于正向路径中线性误差造成的失真，并且通过增加电源抑制（psr）减少电源噪声。
编辑本段D类放大器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着的优势，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。
编辑本段D类放大器和功耗(图)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性结型晶体管（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线性输出级注：output stage＝输出级speaker＝扬声器ground＝地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）。
ab 类放大器是a类放大器和b类放大器的组合折衷，它也使用dc偏置电流，但它远小于单纯的a类放大器。
小的dc偏置电流足以防止交越失真，从而能提供良好的音质。
其功耗介于a类放大器和b类放大器之间，但通常更接近于b类放大器。
与b类放大器电路类似，ab类放大器也需要一些控制电路以使其提供或吸收大的输出电流。
不幸的是，即使是精心设计ab类放大器也有很大的功耗，因为其中等范围的输出电压通常远离正电源或负电源。
由于漏源极之间的电压降很大，所以会产生很大的瞬时功耗ids×vds。
d 类放大器由于具有不同的拓扑结构，其功耗远小于上面任何一类放大器。
d类放大器的输出级在正电源和负电源之间切换从而产生一串电压脉冲。
这种波形有利于降低功耗，因为当输出晶体管在不导通时具有零电流，并且在导通时具有很低的vds，因而产生较小的功耗ids×vds 。
图2、d类开环放大器框图注：modulator＝调制器switching output stage＝开关输出级lossless low-pass filter （lc）＝无损低通滤波器（lc）speaker ＝扬声器由于大多数音频信号不是脉冲串，因此必须包括一个调制器将音频输入转换为脉冲信号。
脉冲的频率成分包括需要的音频信号和与调制过程相关的重要的高频能量。
经常在输出级和扬声器之间插入一个低通滤波器以将电磁干扰（emi）减至最小，并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。
为了保持开关输出级的功耗优点，要求该滤波器是无损的（或接近于无损）。
低通滤波器通常采用电容器和电感器，只有扬声器是耗能元件。
图3. 差分开关输出级和lc低通滤波器图4是a类放大器和b类放大器输出级功耗（pdiss）的理想值与ad1994 d类放大器输出级功耗的测量值的比较。
图中的曲线是指给定的音频正弦波信号的输出级功率与扬声器提供的负载功率（pload）之间的关系。
其中负载功率相对最大负载（pload max ）功率水平标准化，箝位的正弦波信号保证10%总谐波失真（thd）。